關(guān)于放頂煤開(kāi)采技術(shù)的研究

【摘要】放頂煤開(kāi)采是我國(guó)厚煤層開(kāi)采中廣泛使用的一種采煤方法。該法成本低、效率高、經(jīng)濟(jì)效益好，但目前還存在著若干問(wèn)題。本文重點(diǎn)分析了放頂煤技術(shù)存在的四個(gè)問(wèn)題——資源回收率低、絕對(duì)瓦斯含量增加、煤層容易自燃發(fā)火以及煤塵大，并對(duì)每個(gè)問(wèn)題的解決措施給出了筆者的意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】放頂煤開(kāi)采；回采率；瓦斯事故；自然發(fā)火；粉塵

引言

放頂煤技術(shù)是在厚煤層開(kāi)采中，對(duì)下部煤層采用一般的回采方法進(jìn)行回采，回采后，對(duì)上部煤層進(jìn)行反復(fù)的支撐和卸壓，利用礦山壓力的作用，使上部煤層自行垮落，從而實(shí)現(xiàn)回采的技術(shù)。放頂煤技術(shù)于20世紀(jì)八十年代起源于歐洲，后來(lái)傳入我國(guó)，并逐漸成為我國(guó)厚煤層開(kāi)采的主要采煤方法。在我國(guó)的山西、新疆、寧夏以及內(nèi)蒙古等厚煤層分布廣泛的地區(qū)，放頂煤技術(shù)已經(jīng)成為主要的采煤方法。綜合機(jī)械化采煤技術(shù)出現(xiàn)以后，該技術(shù)更是與綜采技術(shù)相結(jié)合，形成了綜采放頂煤技術(shù)。目前，我國(guó)的放頂煤技術(shù)應(yīng)用走在世界前列，但是盡管如此，放頂煤技術(shù)仍然存在很多不足，例如，回采率較低、煤塵大等，而回采率低已經(jīng)使得歐洲很多國(guó)家禁止使用放頂煤技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采。下面，本文就對(duì)放頂煤技術(shù)的適用范圍、優(yōu)點(diǎn)、目前存在的主要問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行分析。

1、放頂煤技術(shù)的適用范圍與優(yōu)越性

放頂煤開(kāi)采技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件、煤層賦存條件適應(yīng)性很強(qiáng)。從煤層賦存厚度來(lái)講，厚度在6～25m的煤層都可以采用放頂煤開(kāi)采，對(duì)于更厚的煤層，應(yīng)采用分層開(kāi)采；從煤層傾角來(lái)講，放頂煤技術(shù)既可以用于近水平、緩傾斜煤層，還可以應(yīng)用于急傾斜煤層；從煤的硬度來(lái)講，主要適用于硬度系數(shù)在0.6～2.0的煤層，對(duì)于硬度系數(shù)大于2.0的煤層，不能直接使用放頂煤采煤法，但是在采取一定的松動(dòng)措施后，也可以使用放頂煤開(kāi)采。正是由于放頂煤技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，其在我國(guó)的應(yīng)用非常廣泛。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)的放頂煤工作面超過(guò)300個(gè)。放頂煤技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）掘進(jìn)率低。根據(jù)我國(guó)有關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每開(kāi)采1萬(wàn)t煤，需要掘進(jìn)巷道45-50m。巷道掘進(jìn)是煤礦開(kāi)采中的一個(gè)較大的制約因素。采用放頂煤技術(shù)，可以大大減少巷道掘進(jìn)率，其掘進(jìn)率大致在15-25m/萬(wàn)t，僅相當(dāng)于分層開(kāi)采的1/3～1/2。（2）工作效率高。使用放頂煤開(kāi)采可以多個(gè)工作面同時(shí)回采，從而可以大大提高每月單產(chǎn)量。（3）可以與綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用。采用放頂煤開(kāi)采，首先要將下部的煤層用其他方法進(jìn)行回采?？梢允褂镁C合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)來(lái)采下部煤層，然后再設(shè)法放出頂煤。

2、放頂煤技術(shù)存在的不足及應(yīng)對(duì)措施

2.1綜放開(kāi)采的回收率較低

在正常的開(kāi)采情況下，采用放頂煤開(kāi)采技術(shù)的采出率只能夠達(dá)到81%-86%，煤炭損失的情況不容樂(lè)觀。在綜放工作面的煤炭損失基本上可以分為三個(gè)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(kāi)采的過(guò)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(jì)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。

提高工作面采出率的方法主要有：首先加大對(duì)放頂煤理論的研究，改善和豐富放頂煤的開(kāi)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(kāi)采方案，以有效的減少工作面兩端的損失。

2.2容易出現(xiàn)瓦斯事故

以下圖1表示的是綜放采場(chǎng)瓦斯涌出在空間的分布圖。圖中C區(qū)是放落煤炭以及采空區(qū)遺煤瓦斯涌出地點(diǎn)，其瓦斯含量較高，B 區(qū)是斷裂煤壁。在風(fēng)速方面，A區(qū)的風(fēng)速最大，B區(qū)其次，C區(qū)的風(fēng)速最小，而C區(qū)的瓦斯含量卻是最高的，因此這里瓦斯含量很容易超限。

對(duì)頂板比較穩(wěn)定時(shí)，直接頂板厚度較薄的綜放工作面采煤時(shí)，由于頂板長(zhǎng)時(shí)間懸露而不垮落，在采空區(qū)的上部巖層中發(fā)育了大量的裂隙，有的甚至存在許多較大的空穴，這些裂隙或者空穴中可以儲(chǔ)存很多瓦斯，當(dāng)上部的頂板因初次來(lái)壓或周期來(lái)壓而突然間冒落時(shí)，這些瓦斯會(huì)迅速的涌入到工作面以及回風(fēng)巷中，造成煤與瓦斯突出事故。

現(xiàn)如今，我國(guó)對(duì)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(kāi)采區(qū)內(nèi)的巷道設(shè)置三進(jìn)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(jìn)入工作面的瓦斯分流稀釋，然后在通過(guò)采用遠(yuǎn)煤壁打眼爆破松動(dòng)的方法，把瓦斯慢慢的釋放出來(lái)。

2.3粉塵嚴(yán)重超標(biāo)

放頂煤開(kāi)采與其它采煤方法一樣，很難做到主要產(chǎn)塵塵源下風(fēng)向沒(méi)有工作人員。工作面增加了放煤工序，也增加了產(chǎn)塵塵源數(shù)量，雖然放頂煤開(kāi)采時(shí)煤的產(chǎn)塵率降低了，但空氣中總的含塵量比一般的綜采工作面要高，工人呼吸的空氣中粉塵含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。并且綜放工作面的產(chǎn)量高于普通綜采工作面，產(chǎn)塵量相應(yīng)增加，瓦斯也明顯增加，為了沖淡瓦斯，風(fēng)量風(fēng)速一般較大，致使煤塵飛揚(yáng)，尤其是高位放煤工作面，主風(fēng)流中粉塵激增，尤其在干燥、難注水煤層的綜放工作面，粉塵含量嚴(yán)重超標(biāo)。

煤塵的防治主要有以下措施：

①采煤機(jī)在割煤時(shí)，除采用噴霧降塵外，還應(yīng)采用采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵技術(shù)。②在架間及放煤口設(shè)置除塵器降塵。③注水，灑水前應(yīng)在水中摻人降塵藥劑，使粉塵易于降落。④煤層預(yù)注水來(lái)促進(jìn)降塵。

3、結(jié)論

雖說(shuō)現(xiàn)在頁(yè)巖氣、煤層氣、可燃冰、核能等更為清潔的新能源不斷涌現(xiàn)，有一些甚至已經(jīng)走向成熟，如頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)在美國(guó)已經(jīng)比較成熟。但是，就我國(guó)來(lái)說(shuō)，新能源在未來(lái)二十年以內(nèi)，還不能取代常規(guī)能源，而常規(guī)能源的天然氣也不可能成為我國(guó)的主要能源。因此，煤炭在未來(lái)二十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍然是我國(guó)最主要的能源。研制新的采煤技術(shù)、改進(jìn)現(xiàn)有的采煤技術(shù)、提高煤炭資源回收率，是需要所有采礦工作者共同努力解決的問(wèn)題。本文重點(diǎn)分析了放頂煤技術(shù)存在的四個(gè)問(wèn)題——資源回收率低、絕對(duì)瓦斯含量增加、煤層容易自燃發(fā)火以及煤塵大，并對(duì)每個(gè)問(wèn)題的解決措施給出了筆者的意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]郝秀明.綜采放頂煤工作面粉塵的綜合防治[J].科學(xué)之友， 2010（4）.

[2]閆以朋.結(jié)合放頂煤特點(diǎn)談如何提高回采率[J].煤炭技術(shù)，2010（6）.

作者簡(jiǎn)介

徐喜成（1978-），男，本科學(xué)歷，工程師，工作于同煤大唐塔山煤礦有限公司調(diào)度室副主任。