淺談綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)

摘 要：介紹20世紀(jì)80年代中期以來(lái)對(duì)我國(guó)煤炭工業(yè)有重大影響的綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)概況；并對(duì)綜采放頂煤技術(shù)提高煤炭回收率的技術(shù)措施、新型系列綜放支架及其配套設(shè)備、綜放工作面安全保障系統(tǒng)進(jìn)行具體闡述。

關(guān)鍵詞：煤炭開(kāi)采；綜采放頂煤；安全保障系統(tǒng)

1 綜采放頂煤技術(shù)發(fā)展概況與現(xiàn)狀分析

國(guó)外對(duì)綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展較早，直到20世紀(jì)80年代后期，該項(xiàng)技術(shù)逐漸被其他技術(shù)所取代，至90年代，只在少數(shù)礦井作業(yè)中局部使用。相比而言，我國(guó)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用較晚，開(kāi)始于80年代，綜合技術(shù)得到全面發(fā)展應(yīng)用是在90年代，1994年，全國(guó)范圍內(nèi)綜放開(kāi)采量高達(dá)3688104t。隨著設(shè)備、工藝、安全保證等理論的研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的進(jìn)行，到1998年，全國(guó)綜放總產(chǎn)量達(dá)到7000*104t，綜放工作面總數(shù)不斷增加，高達(dá)82個(gè)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工程應(yīng)用中由初期的緩傾斜煤層逐漸到傾斜，甚至是急傾斜煤層，同時(shí)逐漸在采煤條件差的煤層實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展，尤其是緩傾斜厚煤層作業(yè)，其成效更為顯著。多年發(fā)展中，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用范圍、技術(shù)改進(jìn)等方面逐漸趕上世界先進(jìn)水平。

2 我國(guó)對(duì)綜放開(kāi)采技術(shù)的貢獻(xiàn)

2.1 頂煤冒放性的定量評(píng)價(jià)方法

頂煤能否順利冒落，實(shí)現(xiàn)有效放出，該技術(shù)是影響頂煤開(kāi)采成功與否重要影響因素，也對(duì)煤炭回收率產(chǎn)生直接影響。我國(guó)在技術(shù)應(yīng)用中提出多種冒放性評(píng)價(jià)方法，應(yīng)用較為廣泛的是“因素加權(quán)模糊推理法”，此項(xiàng)技術(shù)是在綜合考量了煤層開(kāi)采條件和地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上實(shí)施的，與傳統(tǒng)的側(cè)重采取相應(yīng)附注措施影響作用于冒放性相區(qū)別。在一定附注措施的作用下，能改善煤層的地質(zhì)條件，使得開(kāi)采條件更為適合。

2.2 綜放面頂板結(jié)構(gòu)與支架?chē)鷰r關(guān)系

支架?chē)鷰r對(duì)頂板的結(jié)構(gòu)也有一定影響，對(duì)二者關(guān)系的分析，也是綜放支架設(shè)計(jì)和選型的重要問(wèn)題之一。目前在施工中，支架設(shè)計(jì)是要建立在對(duì)頂板壓力大小確定的基礎(chǔ)之上。若支架?chē)嵨贿^(guò)大，會(huì)影響礦井效益，設(shè)計(jì)過(guò)小，則易出現(xiàn)立柱壓爆、油缸變形等嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)計(jì)中需對(duì)頂板承受壓力情況做精確計(jì)算。

2.3 綜放支架受力與頂板結(jié)構(gòu)的關(guān)系

綜放面頂板壓力不僅會(huì)對(duì)頂板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，壓力大小還與采空區(qū)充填狀態(tài)存在關(guān)聯(lián)?？蛇m當(dāng)調(diào)整煤層硬度來(lái)設(shè)計(jì)選擇支架，對(duì)于堅(jiān)硬梁式結(jié)構(gòu)采場(chǎng)，頂板壓力大小的預(yù)計(jì)具體包括：首先，估計(jì)直接定的厚度，需要滿(mǎn)足在預(yù)定放出率的條件作用下；其次，在考量具體采場(chǎng)頂板巖層的情況后，判斷堅(jiān)硬梁式結(jié)構(gòu)形成的位置、了解施工的可行性；然后，計(jì)算堅(jiān)硬梁式結(jié)構(gòu)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，采空區(qū)的空虛度；最后，對(duì)特殊情況即失穩(wěn)狀態(tài)下，最大動(dòng)力值和動(dòng)力的具體作用方向，并了解支架架型、具體運(yùn)行參數(shù)參數(shù)。

3 提高煤炭回收率的技術(shù)措施

隨著多年對(duì)技術(shù)的持續(xù)研究試驗(yàn)，在提高煤炭回收率方面有了一定成效。現(xiàn)已積極開(kāi)展了包括礦壓、回采工藝、設(shè)備更新等在內(nèi)一系列技術(shù)的研究，取得了較好的成績(jī)，目前煤炭回收率高達(dá)80%，技術(shù)創(chuàng)新也得到了很好的發(fā)展，具體表現(xiàn)為：

（1）小煤柱沿空掘巷技術(shù)試驗(yàn)成功并不斷推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大斷面全煤項(xiàng)錨網(wǎng)化作業(yè)，使得大量區(qū)段煤柱明顯減少；

（2）積極研制了過(guò)渡放煤支架和端頭放煤支架，大大提高了工作面回收率；

（3）在特厚煤層的開(kāi)采施工中，采用先進(jìn)的預(yù)采頂分層鋪底網(wǎng)技術(shù)，不斷提高了煤礦回收率，還減少了混矸；

（4）加強(qiáng)技術(shù)革新和工藝創(chuàng)新研究力度，重視回收工藝的創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)工藝不斷優(yōu)化。“兗礦集團(tuán)興隆莊礦優(yōu)化工藝后，工作面回收率提高5%以上”就是很好的例證。

4 新型系列綜放支架及其配套設(shè)備

支架是綜放開(kāi)采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，當(dāng)下，我國(guó)在綜放支架的研制技術(shù)上較先進(jìn)，已研制并使用適用于多傾角、不同煤層厚度、頂?shù)装鍡l件存在差異等條件的相關(guān)產(chǎn)品和相應(yīng)的配套設(shè)備，為保證開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用的安全性和適應(yīng)性，還設(shè)計(jì)制造了過(guò)渡支架、端頭支架這兩個(gè)特殊品種，并試驗(yàn)成功。

5 綜放工作面安全保障系統(tǒng)

瓦斯、煤炭自燃和煤塵等是目前綜放工作面較為突出的安全問(wèn)題。實(shí)踐證明，在低瓦斯煤層中，綜放開(kāi)采、分層開(kāi)采技術(shù)對(duì)瓦斯涌出量的影響差異較小，決定量的不斷增加是綜放工作面瓦斯涌出的主要特點(diǎn)。興安煤礦18號(hào)層綜放工作面產(chǎn)量是其分層工作面的1.5—1.9倍，絕對(duì)瓦斯涌出量是分層工作面的1.1—1.6倍；另外，綜放開(kāi)采與分層開(kāi)采相比，其分層較高。在具體施工中，可采取相應(yīng)措施來(lái)保證開(kāi)采安全。如不斷提高操作人員的技術(shù)水平和對(duì)瓦斯等安全隱患的識(shí)別能力，提高人員的安全防范意識(shí)，加大對(duì)局部瓦斯聚集區(qū)的處理力度等。同時(shí)，對(duì)工作面瓦斯特點(diǎn)加以全面了解掌握、按照安全操作具體流程、采取針對(duì)性的防護(hù)措施等，也能有效減少安全事故的發(fā)生。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綜放開(kāi)采技術(shù)具有高產(chǎn)、高效和安全等優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)煤層開(kāi)采的主要應(yīng)用技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。但是我國(guó)地質(zhì)地貌復(fù)雜多樣，且厚煤層開(kāi)采較多，其開(kāi)采條件惡化埋藏條件更是復(fù)雜多變，這也決定了技術(shù)應(yīng)用方面差異性的存在。在具體技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要結(jié)合地區(qū)的特點(diǎn)，因地制宜，現(xiàn)有的礦井模式不能完全接納綜放開(kāi)采技術(shù)，因此要在傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新煤層開(kāi)采技術(shù)，保證技術(shù)的安全可靠，同時(shí)提高煤炭回收率。

作者簡(jiǎn)介：吳獻(xiàn)海（1964-），男，黑龍江鶴崗人，采煤專(zhuān)業(yè)，大專(zhuān)學(xué)歷，助理工程師。