放頂煤開采技術(shù)常見問題研究

柳秋生

（山西陽城陽泰集團伏巖煤業(yè)有限公司，山西 陽城 048105）

厚煤層綜合機械化長壁放頂煤開采方法出現(xiàn)于20世紀70～80年代，主要是用于厚度在五米以上，二十米以下的煤層進行一次性全高開采。這是一種采煤的新形勢，其采煤的方式即：采煤的工作面在煤層的下部而煤炭從上部支架上的窗口放出。以往對厚煤層那的開采，主要是通過把煤層分成幾層，逐層開采，而放頂煤開采方是把煤一次性采出，極大的提高了采煤的工作效率，節(jié)省了工作時間。放頂煤開采在我國經(jīng)過多年的應(yīng)用實踐證明：在提高工作面產(chǎn)量方面，具有非常大的優(yōu)勢，但是在長期的使用中，在工作面出現(xiàn)的如：含矸率上升，采出率較低，粉塵的濃度加大以及大量的瓦斯涌出等問題使煤炭開采過程中，存在的不安定因素，這對于放頂煤的開采和發(fā)展有消極的影響。

1 放頂煤開采的特點與現(xiàn)狀

使用綜采放頂煤開采方法與分層綜采開采方法相比，具有高產(chǎn)、高效的特點，它的優(yōu)勢表現(xiàn)在：即使是在不同的條件下，也能實現(xiàn)生產(chǎn)的高產(chǎn)和高效。具體表現(xiàn)在：

1.1 放頂煤開采方面的高產(chǎn)和高效

綜采放頂煤的開采和傳統(tǒng)采煤方式相比，最大的特點在于在煤礦區(qū)可以進行平行開采，在平行工作面中，多個開采點可以同時采煤，使得工作效率提高了一倍多。

1.2 極大地降低了電力和材料的損失以及噸煤工作的之處

使用綜采放頂煤開采，能夠有效的降低電能、金屬網(wǎng)、材料以及工作的損耗；而綜采放頂煤開采技術(shù)和大采高開采技術(shù)相比，能夠使工作面的噸煤電耗下降，巷道掘進和輔助運輸成本降低。

1.3 巷道掘進率較低

綜采放頂煤開采技術(shù)的巷道掘進率一般比分層開采低1-2倍，有效的提高了巷道掘進率，節(jié)省了費用，緩解了采煤掘進不連續(xù)的情況，為生產(chǎn)集中化提供了條件。

1.4 煤層良好的賦存條件

綜采放頂煤采煤技術(shù)在我國多年的采煤實踐證明，在厚煤層的緩傾斜煤層中，煤層的厚度不均勻，變化性較大，而放頂煤開采技術(shù)能夠和這種變化相適應(yīng)，提高開采進度。不光如此，放頂煤層還能很好的適應(yīng)存在落差、破碎頂板等相對復(fù)雜煤層的開采。

1.5 對于特厚傾斜的煤層能夠?qū)崿F(xiàn)機械化的開采

綜采放頂煤開采技術(shù)在水平段的急傾斜的厚煤層開采過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的機械化開采。

綜上所述，放頂煤開采技術(shù)在厚煤層開采方面有著其他開采方法無法比擬的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，縱觀我國的煤礦，綜采放頂煤是對于煤層厚度大于七米以上以及強度較低、容易片幫厚煤層所使用的主要開采方法。盡管綜采放頂煤開采技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，但是在實際的開采施工中，還存在一些問題，這使得綜放開采技術(shù)在我國今后的煤礦開采中還要進一步的完善和提高。

圖1 綜放采場瓦斯涌出在空間分布圖

2 綜采放頂煤開采技術(shù)面臨的主要問題分析

2.1 綜放開采的采出率較低

我國從上個世紀開始對厚煤層的開采，實施分層開采的方法，并且對厚煤層開采的回收工作面煤炭的采出率和采區(qū)的產(chǎn)出率都規(guī)定了較高的數(shù)值，但是經(jīng)過煤炭開采的實踐證明，在煤礦開采中，因為整個煤層中出現(xiàn)斷層切割、煤層厚度變化較大，分層開采時，煤層的厚度不同等條件的限制，使得我國早年間的采用的分層煤礦開采根本無法滿足國家的相關(guān)規(guī)定。盡管使用綜采放頂煤開采技術(shù)大大的緩解了這些影響因素，但是在正常的開采情況下，采用綜采放頂煤開采技術(shù)的采出率只能夠達到81%-86%，煤炭損失的情況不容樂觀。

在綜放工作面的煤炭損失基本上可以分為三個部分：首先是放煤工藝造成的煤炭損失大約占到了工作面損失的1/2及其以上；其次是在開采的過程中，設(shè)備條件限制引起的損失約占到了1/4；最后是綜放工作面的設(shè)計參數(shù)受到限制或者是不合理而引發(fā)的損失占到了1/4。

2.2 放頂煤開采的自然發(fā)火防止問題

我國對于厚煤層的開采，常會出現(xiàn)很多的丟煤現(xiàn)象和采空區(qū)封閉相對困難等問題，在這種情況下，很容易出現(xiàn)自然發(fā)火問題，發(fā)火問題的出現(xiàn)不但給放頂煤開采帶來影響，還會嚴重制約了煤炭的產(chǎn)出量，影響了煤炭開采的進度。

2.3 絕對瓦斯涌出量增加

現(xiàn)階段我國多數(shù)的煤層中都含有大量的瓦斯，有的含量較低，有的含量非常高。有的煤層自身以及周圍的煤層中都含有大量的瓦斯，在開采的過程中，一旦開采了一面，周圍的煤層中的瓦斯就會像綜采工作面回流。以前，針對高含量的瓦斯厚煤層進行開采時，主要采用分層開采的方式。由于在不同的煤層中，瓦斯的含量各異，所以在開采第一分層時，尚未開采的煤層以及相鄰的煤層中存在的瓦斯就會迅速的涌入開采的第一分層中，這樣會使正在開采的煤層中含有大量的瓦斯，從而增加爆炸的危險。而目前，我國厚煤層的開采，放頂煤開采實現(xiàn)一次性采出，被開次層的瓦斯可以均勻的釋放，瓦斯的涌出量和分開采中第一層開采過程相比，大幅度的減少，而且采用綜放放頂煤開采還能實現(xiàn)高產(chǎn)、高效的工作，正是由于綜放工作面產(chǎn)量的增多，在自然回流中的瓦斯含量很高，所以增加了治理的難度。

采用放頂煤開采技術(shù)，在綜放工作面中煤炭的產(chǎn)量很高，在煤層中原始瓦斯含量相同的情況下，和普通的綜采相比，采場瓦斯的涌出量很多，在進行放頂煤開采過程中，液壓支架的后方和上面比沒有風(fēng)流的運營，并且有大量的松散煤的存在，松散煤能夠切實的保證瓦斯充分的釋放。在煤層的縫隙中釋放出來的瓦斯，有的在支架的上方停留，還會有的反而在工作面的隅角處聚集起來，反而為瓦斯事故的發(fā)生埋下了隱患。

圖1表示的是綜放采場瓦斯涌出在空間的分布圖。在圖1中，圖上的B區(qū)的平均風(fēng)速是A區(qū)的80%，而A區(qū)的平均風(fēng)速是C區(qū)的70%。C區(qū)是放落煤炭以及采空區(qū)遺煤瓦斯涌出地點，B區(qū)是斷裂煤壁，這樣就形成了低風(fēng)速和高瓦斯量相對應(yīng)的區(qū)域，在這樣的區(qū)域里，瓦斯很容易超標。對頂板比較穩(wěn)定或者容易冒落，直接頂板厚度較薄的綜放工作面采煤時，在采空區(qū)的上部也許會留有巨大未冒落空穴，當(dāng)上部的頂板突然間斷落時，在空穴中留下的瓦斯會迅速的擠入工作面以及回風(fēng)巷中，從而引起瓦斯的爆炸。

2.4 放頂煤支架和配套設(shè)備的研制問題

在綜采放頂煤開采的工作面的過渡之間和端頭支架的研究工作一直以來都是放頂煤開采過程中的重要問題，經(jīng)過長時間的研究，收效甚微。工作面端頭沒有合適的支架和放煤的方法，這樣嚴重的影響了煤炭的采出率，而是采煤現(xiàn)場丟煤的現(xiàn)象比較嚴重，嚴重的火災(zāi)隱患無疑增加了工作面工作的復(fù)雜性。端頭支護和手工作用，具有安全條件差、勞動強度高等特點，這些嚴重制約了采煤的進度，從而治愈放頂煤開采圈套設(shè)備功能的發(fā)揮。

3 對放頂煤開采技術(shù)中問題的解決措施

3.1 提高綜放開采采出率的主要方法

針對綜放開采的采出率低的問題，提高工作面采出率的方法主要有：首先加大對放頂煤理論的研究，改善和豐富放頂煤的開采的方法，提供放煤工藝的消耗。其次，和改善綜放工作面采煤所使用的設(shè)備，及其開采方案，以有效的減少工作面兩端的損失。

3.2 做好放頂煤開采的自然發(fā)火防止問題

鑒于放頂煤開采的自然發(fā)火給煤礦的開采帶來的問題，所以必須采取必要的防火措施，其主要的方法如下：首先在采空區(qū)和高冒區(qū)內(nèi)倒入黃泥漿或者是向采空區(qū)內(nèi)注入一些惰性氣體，這些都是切斷火燃燒的途徑。其次，給巷道的圍巖加固，使用阻燃物質(zhì)在巷道的表面進行涂膜或者噴灑，還可以在巷道松動圈中灌注一定的組織燃燒的物質(zhì)。最后沿著空巷巷道的一邊灌入阻燃物，用以隔開采空區(qū)。

盡管我國現(xiàn)階段在放頂煤開采過程中，防止火災(zāi)的方法很多，但是在實際的操作中，存在重視度不高，還是成本較高，復(fù)發(fā)等原因，還存在著當(dāng)采煤的施工面上發(fā)生火災(zāi)使，沒有做好防火措施，也沒有救火措施，只能關(guān)閉工作面，所以在放頂煤開采的過程中，對火災(zāi)的防治和預(yù)防工作是今后工作的重點。

3.3 完善防治瓦斯災(zāi)害的技術(shù)

通過以上對綜放工作面中瓦斯涌出量的大幅度增加的問題，以此造成煤礦中的瓦斯爆炸，不僅僅給煤礦工作人員的生命安全帶來嚴重的威脅，還造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。所以采取措施減少和預(yù)防煤礦區(qū)的瓦斯爆炸是工作的重中之重，瓦斯爆炸不僅僅給經(jīng)濟造成損失，還嚴重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。現(xiàn)如今，我國對瓦斯治理的最有效最直接的方法就是抽取瓦斯，主要的方式為：在煤礦開采區(qū)內(nèi)的巷道設(shè)置三進一回的方法，把位于隅角的瓦斯排除干凈，清除掉位于支架上面的瓦斯，把從采空區(qū)進入工作面的瓦斯分流稀釋，然后在通過采用遠煤壁打眼爆破松動的方法，把瓦斯慢慢的釋放出來。

3.4 新型系列綜放支架以及配套設(shè)備

在綜采放頂煤開采過程中，最重要，最關(guān)鍵的技術(shù)要數(shù)綜放支架的綜放開采技術(shù)。在多年的采煤實踐中可得出，在緩傾斜厚煤層綜采放頂煤開采的工作面中確立了低位放頂煤支架為主要的架型，以我們現(xiàn)階段的技術(shù)和實例，能夠設(shè)計制定出適合不同傾角、不同厚度和不同頂?shù)装宓南盗兄Ъ埽O(shè)計的支架無論是從可靠性還是壽命上分析，都是最先進的技術(shù)。我國在綜放支架的設(shè)計中，還是設(shè)計制造了端頭支架和過渡支架兩個重要的支架系列，使綜放開采技術(shù)能夠更好的適應(yīng)煤礦的實際情況，提高安全性。

結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和用煤量的激增，作為高產(chǎn)、高效的放頂煤開采技術(shù)在我國各煤礦區(qū)得到了普遍的應(yīng)用，尤其是對厚煤層的開采，取得了更優(yōu)的成績，但是放頂煤開采目前依然存在很多的問題，還需要有關(guān)部門投入大量的人力、物力和財力進行分析研究，找出可行性措施。近幾年，我國的放頂煤開采技術(shù)和采煤方法都得了不同程度的發(fā)展和提高，為厚煤層安全、高效的開采提供了可能性，與此同時為了現(xiàn)代化煤礦的開采，提供了更多的采煤方式，在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，我們相信在不遠的未來，放頂煤開采技術(shù)和開采方式將會不斷的完善和更新，我國將會在放頂煤開采領(lǐng)域做出新的貢獻。

[1]李建民，現(xiàn)代放頂煤開采理論與實用技術(shù)[M]，徐州，中國礦業(yè)大學(xué)出版社出版，2001

[2]石志文，對提高綜放工作面回采率的探究[J]，中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009（08）:6-7.