緩傾斜厚煤層放頂煤綜采的工藝模式

邱帥

【摘 要】緩傾斜厚煤層放頂煤開采在我國已有十余年開采歷史，放頂煤綜采體現(xiàn)出的高產(chǎn)、高效率和高效益的特點受到了廣泛的重視，困擾放頂煤綜采的安全和煤炭損失問題正在逐步得到解決，特別是一些長期低產(chǎn)、低效和虧損的難采厚煤層，采用放頂煤綜采后，也開始實現(xiàn)了高產(chǎn)高效。在緩傾斜及傾角小于30°的傾斜厚煤層，煤的強度系數(shù)f﹤3.0，工作面長度在80 M以上，實現(xiàn)年產(chǎn)百萬噸已成為現(xiàn)實。由于工作面一半以上的煤炭要從放煤口放出，為了在提高工作面產(chǎn)量的同時，降低原煤含矸率及灰分，提高頂煤回收率，必須慎重地選擇放煤參數(shù)和工藝方式。

【關(guān)鍵詞】緩傾斜厚煤層；放頂煤；綜釆

1 工藝模式

放頂煤綜釆是在厚度為5.5-7.0M的煤層內(nèi)進行。煤的節(jié)理裂隙中等發(fā)育。直接頂一般為厚2m左右的頁巖或砂頁巖，其上為厚度約1.5-2.7m的石灰?guī)r層，再上則為頁巖及石灰?guī)r的互層，底板為砂質(zhì)頁巖。本層煤為低瓦斯煤層，自然發(fā)火期大于1.5年。

放頂煤長壁綜采工作面實現(xiàn)高產(chǎn)的基本點主要是：①要在"兩采一放"的放煤步距時，發(fā)揮煤層全厚出煤的優(yōu)勢，即底部工作面采煤和放頂煤實現(xiàn)平行作業(yè)；②要在不斷提高頂煤回收率的基礎(chǔ)上，加快放煤速度，盡量使放煤速度和底部采煤速度相匹配。

此生產(chǎn)模式循環(huán)圖表的核心是：①實現(xiàn)了工作面雙輸送機同時出煤，工作面前部采煤機割煤作業(yè)和工作面后部，工作的平行作業(yè)；②整個工作面的放煤作業(yè)在一個班內(nèi)有秩序地（能保證盡可能地提高回收率、降低含矸率和灰分）完成；③循環(huán)圖表有較大的靈活性，工作面有超額完成循環(huán)、繼續(xù)提高產(chǎn)量的可能性。

循環(huán)圖表的要點是將一個工作面分成上下兩半個工作面，交接班時采煤機停在工作面中部，工作班開始后，如采煤機割上半工作面，下半工作面就放煤，割下半工作面時，上工作面放煤。對于出煤點來說，前后并不同時出煤，但對全工作面來說，前后輸送機同時向外運煤，平行作業(yè)。

圖表作業(yè)能保證最大限度地延長工作面放煤時間，但還不能保證在一個班內(nèi)放完全部工作面的煤。根據(jù)試驗工作面的測時，工作面放完一架支架的煤大約需5～7min，全工作面按80架支架計算，放完工作面全長共需400～560 min，超出每班工作時間。多輪放煤需要更長的時間。為此，采用了“單輪間隔"的放煤方式。

放煤前將支架編號，由兩個放煤工同時進行放煤，甲放煤工只放單號支架；每次放到“見矸關(guān)門“一輪放完，乙放煤工在甲放煤工放完3～4架支架，開始進行雙號支架放煤，同樣見矸關(guān)門，放完為止。這種放煤方式的優(yōu)點是：①能保證很高的頂煤回收柳較低的含矸率；②工作面能迸行有秩序的放煤，這是有效控制頂煤回收率和含矸率的保證；③單輪放煤可以將放煤的輔助操作時間減至最少；④可以兩個放煤口同時放煤，產(chǎn)量大，每循環(huán)放煤總時間可減少一半。由于實行了單輪間隔、多口放煤、采放平行作業(yè)的工藝方法，工作面提高了釆煤機的開機率，放煤得到充裕時間，使為趕循環(huán)而丟失頂煤的現(xiàn)象基本消滅。實踐證明，這種生產(chǎn)模式在類似條件下，放頂煤綜采工作面行之有效的、并能保證工作面各方面有良好指標(biāo)的高產(chǎn)模式，目前已逐步推廣。

2 對放頂煤綜采幾個問題的認(rèn)識

放頂煤長壁綜采是厚煤層采煤法的重大革新，它在高產(chǎn)高效方面取得的成功受到'廣泛重枧，對以下幾個問題的認(rèn)識：

2.1 回采率

由于放頂煤綜采不可避免地在采空區(qū)會丟失一部分殘煤，我國長壁放頂煤工作面回采率一般為80%～85%，采區(qū)煤炭損失還需增加10%～20%。分析工作面煤炭損失組成可以看出：改進放煤工藝可以明顯減少工作面煤炭損失。改進放煤工藝應(yīng)從尋求合理放煤參數(shù)和最佳放煤方式，以及建立嚴(yán)格的儲量監(jiān)管制度保證煤炭回收兩個方面進行。從中還可以看出，提高工作面回采率還應(yīng)該從改善初采、末采方法和改善工作面上下過渡支架、端頭支架放煤等方面進行工作。目前， 這些方面已進行了很多工作，取得了明顯的進步。加大工作面長度和采區(qū)走向長度、采用無煤柱開采則可以進一步改善工作面和采區(qū)的回采率。通過以上措施將工作面回采率提高到85%以上和采區(qū)回采率提高到75%以上是可能的。從我國情況看，難采煤層采用分層開采回采率低，采用綜采放頂煤一般能得到較高的回采率。構(gòu)造穩(wěn)定、埋藏簡單的中硬厚煤層，放頂煤綜采的工作面回采率一般不會高于正規(guī)的分層金屬網(wǎng)假頂開采法，只有當(dāng)分層開采法厚度損失嚴(yán)重時，其工作面回采率才會低于長壁放頂煤開采。但構(gòu)造穩(wěn)定的厚煤層更利于加大采區(qū)尺寸，減少隔離煤柱損失。

2.2 自燃威脅

我國大多數(shù)分層開采厚煤層有自燃危險，放頂煤開采由于在采空區(qū)丟失殘煤較多，給煤的自燃提供了有利條件。但從實際情況看，除個別工作面因采后封閉不及時、采空區(qū)漏風(fēng)引起自燃外，絕大多數(shù)生產(chǎn)正常的正規(guī)緩傾斜長壁放頂煤工作面，采過后未發(fā)生火災(zāi)，這是因為：①厚煤層分層開采時，第一分層自然發(fā)火極少，主要是采第二分層以下各分層時，分層巷道，上分層收作線，工作面上下隅角，集中巷的聯(lián)絡(luò)巷、溜煤眼等漏風(fēng)處易自燃。放頂煤開采是整層采出，這些易著火點大部分已不復(fù)存在；②工作面后方采空區(qū)氧化帶是一個自燃危險區(qū)，長壁工作面月推進度低于20-25m時，易自燃煤層采空區(qū)有可能發(fā)生自燃，目前，正規(guī)的緩傾斜長壁放頂煤工作面月推進度一般都超過30m，這足以使采空區(qū)遺留的殘煤在自燃前進入窒息區(qū)；③各礦的放頂煤工作面大多根據(jù)煤層特點采取了較好的防滅火措施。

綜上表明，放頂煤綜采對防止自然發(fā)火有利的一方面是主要的。但是，目前放頂煤綜采防治自燃火災(zāi)的技術(shù)仍未很好解決，這一方面是因為原來行之有效的防滅火技術(shù)用于長壁放頂煤開采的有效性尚未得到確認(rèn)；另一方面，新的防火措施的有效性也還不能肯定。在采用無煤柱開采時，臨近采空區(qū)的火區(qū)及有害氣體的隔離技術(shù)還需進一步研究。

2.3 瓦斯治理

回采工作面瓦斯來源于采出煤炭散發(fā)出的、煤壁逸出的、上下鄰近層逸出的以及從采空區(qū)浮煤中散發(fā)的瓦斯。放頂煤幵采是整層開采，不存在下部分層瓦斯來源，回風(fēng)巷瓦斯相對涌出量明顯低于第一分層工作面。但由于放頂煤綜采工作面產(chǎn)量高、回風(fēng)巷的絕對瓦斯涌出量將隨之增高。在總風(fēng)量受風(fēng)速限制而不能增加的情況下，回風(fēng)巷及工作面上隅角瓦斯含量將增高或超限。為保證安全，高瓦斯煤層放頂煤工作面的產(chǎn)量將受瓦斯限制而不能實現(xiàn)高產(chǎn)高效。因此，必須有效地治理瓦斯。

2.4 煤塵防治

工作面粉塵危害程度和工作面單產(chǎn)有關(guān)，綜采放頂煤成倍地提高了工作面的單產(chǎn)，粉塵危害也相應(yīng)嚴(yán)重。因此，粉塵危害是放頂煤綜采的重大安全與健康問題。近年來，我國采取了煤層預(yù)注水和加強灑水、改善灑水效果等降塵措施，粉塵防治工作取得了較大進展，一些礦井的綜放工作面粉塵指標(biāo)實際上已低于一般綜采工作面。

每采1t煤的產(chǎn)塵量和每采1t煤的呼吸性粉塵產(chǎn)生量與破煤方法密切有關(guān)。機械破煤時，塊煤率低、產(chǎn)塵量及呼吸性粉塵產(chǎn)生量都較高。放頂煤開采利用地壓破煤，塊煤率高，產(chǎn)塵率及呼吸性粉塵產(chǎn)生率也將低于機械落煤，因此，原則上講，治理放頂煤工作面粉塵危害將比治理一般綜采工作面的粉塵危害容易。

厚煤層分層開采工作面的安全隱患，并沒有因為采用放頂煤開采而變得嚴(yán)重，反而在一些方面得到緩解，即使還存在一些安全隱患的問題，其中一部分也是由于采煤方法改變，原有安全技術(shù)不適應(yīng)所致，例如放煤口瓦斯積聚問題，采空區(qū)丟棄散煤較多問題；大部分則是因為工作面單產(chǎn)提高后引發(fā)的，如回風(fēng)巷絕對瓦斯涌出量增加等問題。這些問題是能夠得到逐步解決的。

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[責(zé)任編輯：丁艷]