煤礦綜采放頂煤開(kāi)采工藝探究

李 健

(山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100)

1 前言

煤炭資源是一種重要的能源，也是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹饕茉粗?，為了與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，相關(guān)的煤礦企業(yè)必須對(duì)采煤法進(jìn)行改進(jìn)，已達(dá)到產(chǎn)能增加的效果。因此就必須采用產(chǎn)量高、效率高的采煤法，綜采放頂煤開(kāi)采法是一種主要用于開(kāi)采中厚煤層的采煤法，為了提高這種采煤法的效率，提升采煤產(chǎn)量，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)高效，就要深入了解綜采放頂煤開(kāi)采工藝。

2 放頂煤開(kāi)采法

將工作面安裝鋪設(shè)在被開(kāi)采煤層的底部是放頂煤開(kāi)采工藝的第一步，其中煤層的切割主要通過(guò)采煤機(jī)完成，并且在切割過(guò)程中要進(jìn)行支護(hù)配合，通過(guò)液壓支架完成，并要與工作面的推移同步進(jìn)行。這時(shí)向著煤壁位置將工作面前段的刮板輸送機(jī)推移過(guò)去，在推移到應(yīng)在位置后，便可以開(kāi)始采煤機(jī)的割煤工作。割煤工作中，通常1～3刀切割后便可以按照放頂煤技術(shù)的規(guī)定要求打開(kāi)放煤口，排除已破碎的煤炭。根據(jù)允許額度，在煤炭矸石放出含量與額度不相符時(shí)，放煤口應(yīng)立即關(guān)閉，以上便是一個(gè)放頂煤開(kāi)采工藝循環(huán)的流程。

3 綜采放頂煤采煤法分類

通常放頂煤采煤法與實(shí)際厚煤層的環(huán)境條件相結(jié)合進(jìn)行分類，具體如下。

3.1 一次采全厚放頂煤開(kāi)采

一次采全厚放頂煤開(kāi)采需要布置一個(gè)開(kāi)采放頂煤的長(zhǎng)壁工作面，該長(zhǎng)壁工作面的布置方向要沿著煤層底板方向進(jìn)行布置，實(shí)現(xiàn)一次放出頂煤全厚，可提高煤礦開(kāi)采效率與煤礦開(kāi)采產(chǎn)量。該采煤法見(jiàn)圖1。

圖1 一次采全厚放頂煤開(kāi)采示意圖

3.2 預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開(kāi)采

預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開(kāi)采需要布置一個(gè)長(zhǎng)壁工作面，該長(zhǎng)壁工作面的布置方向要沿著煤層的頂板方向，在布置完成長(zhǎng)壁工作面后要完成鋪網(wǎng)分層工作，破落頂板后便要鋪設(shè)一個(gè)放頂煤工作面，該工作面的鋪設(shè)要順著煤層底部的方向，最終將兩工作面之間的煤炭從所鋪設(shè)的網(wǎng)下放出。該采煤法見(jiàn)圖2。

3.3 傾斜分層放頂煤開(kāi)采

通常傾斜分層放頂煤開(kāi)采主要運(yùn)用在開(kāi)采厚度在15～20m間的煤礦中，在采用傾斜分層放頂煤開(kāi)采工藝時(shí)會(huì)將煤層分成厚度為8～12m厚度的上下部煤層進(jìn)行開(kāi)采。該采煤法見(jiàn)圖3。

圖2 預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開(kāi)采示意圖

圖3 傾斜分層放頂煤開(kāi)采示意圖

以上3種工藝的應(yīng)用條件、優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 3種采煤法對(duì)比

4 綜采放頂煤開(kāi)采工藝

4.1 綜采工作面放項(xiàng)煤工藝過(guò)程

雙輸送機(jī)放頂煤技術(shù)是一種利用前方輸送機(jī)形成采煤機(jī)的導(dǎo)軌，第一步對(duì)煤層底部進(jìn)行切割，然后使用前段輸送機(jī)將切割下的煤炭運(yùn)輸走，并將液壓支架與其同步向前遷移的技術(shù)。這時(shí)頂板會(huì)出現(xiàn)破落情況，當(dāng)頂板達(dá)到一定程度的破裂后，打開(kāi)放煤口，使煤炭流動(dòng)至后端的輸送機(jī)，后端的輸送機(jī)再運(yùn)走煤炭。

(1)采煤時(shí)通過(guò)雙輸送機(jī)放頂煤技術(shù)會(huì)產(chǎn)生兩條煤炭運(yùn)輸線路，遷移液壓支架、采煤機(jī)割煤、移動(dòng)前部輸送機(jī)等其他工序，與普通煤礦綜采放頂煤開(kāi)采工藝相似。

(2)在支架移動(dòng)過(guò)程中，即前部輸送機(jī)移動(dòng)后，后部輸送機(jī)也要與支架同步遷移，要特別注意中部槽的連接部位，防止在操作過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)槽事故。

(3)初次應(yīng)用放頂煤技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，在支架推出切眼后，要根據(jù)頂煤冒落情況開(kāi)始放煤，放頂煤要在支架排成直線后再放，要從順槽一端依次向另一端放煤，通常每次放1～2架，實(shí)際放架次數(shù)要結(jié)合實(shí)際情況確定?？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行放煤工序與切割工序，也可以一段放煤、一段切割煤炭，通過(guò)將工作面劃為兩段的形式來(lái)完成。根據(jù)允許額度，在煤炭矸石放出含量與額度不相符時(shí)，放煤口應(yīng)立即關(guān)閉?？梢酝ㄟ^(guò)采用升降放煤板的方式處理大塊煤炭堵塞放煤口的情況。

雙輸送機(jī)放頂煤工藝與單輸送機(jī)放頂煤工藝相似，而后者具有占用設(shè)備少、機(jī)頭易移動(dòng)、操作程序簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但也存在厚煤層較軟時(shí)單輸送機(jī)放頂煤技術(shù)在架前、架上容易產(chǎn)生較多煤塵的問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)容易發(fā)生冒空現(xiàn)象。

4.2 初采和末采放煤工藝

在初采時(shí)通常推進(jìn)10～20m不放頂煤的距離，因?yàn)樵诔跗谖覈?guó)采用放頂煤工藝時(shí)，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)防頂板破碎掉落。但隨著時(shí)間的推移，發(fā)現(xiàn)這種方式并不能有效起到保護(hù)作用，于是在放頂煤工藝不斷發(fā)展的情況下，現(xiàn)在綜采工作面使用主要工藝是推開(kāi)切眼就直接放頂煤。切頂巷工藝與深孔爆破工藝是為了提高初采回收率，盡可能地使步距縮短，是現(xiàn)在所采取的主要工藝。

停止開(kāi)采放頂煤在即將完成工作面開(kāi)采的大約20m左右前，并鋪設(shè)金屬網(wǎng)是早期放頂煤技術(shù)，而現(xiàn)在為了盡可能地節(jié)約煤炭資源，在技術(shù)方面也不斷進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，使停采距離盡可能地縮短，目前可以達(dá)到大約10m，但要有針對(duì)性地解決整個(gè)生產(chǎn)工藝中的兩個(gè)問(wèn)題，一是要與實(shí)際情況相結(jié)合，選擇相對(duì)穩(wěn)定的頂板條件的位置設(shè)置停采線；二是要使矸石壓住金屬網(wǎng)，使后方矸石不竄入工作面。

4.3 端頭放煤

特種端頭的使用在煤礦開(kāi)采場(chǎng)地通常會(huì)有許多支架，進(jìn)行放頂煤時(shí)維護(hù)端頭的方式都是采用放頂煤的支架或者是采用改良后的支架。另外，由于需要加高輸送機(jī)的過(guò)渡槽在端頭位置導(dǎo)致支架過(guò)煤難、放煤難的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常會(huì)留出2～4架支架，支架上不放頂煤，將支架留至工作面兩端，需要不斷提升支架與輸送機(jī)技術(shù)，及時(shí)更新端頭設(shè)備，具體途徑見(jiàn)表2。

表2 解決端頭放煤?jiǎn)栴}的途徑

5 提高綜采放頂煤開(kāi)采回收率的途徑

面臨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、有著較大厚度變化的煤層，需要預(yù)留煤層頂部或底部的厚煤層工作面，而分層開(kāi)采技術(shù)煤炭的回采率通常要低于綜采放頂煤開(kāi)采。為了提升綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)煤炭的回收率，主要采用以下途徑。

(1)放煤工藝與放煤步距在選擇時(shí)要盡可能的合理科學(xué)，與放煤口尺寸、放煤口具體位置、煤層厚度、矸石排放能力相結(jié)合，放煤步距可以在放煤口需要大的時(shí)候同步地適當(dāng)增大；可以在開(kāi)采煤層較薄時(shí)將放煤步距適當(dāng)縮小；可以在矸石排放能力強(qiáng)、采用洗選加工工藝采煤時(shí)適當(dāng)?shù)厥鬼斆翰骄鄿p小，盡可能地使煤炭回采率提升的同時(shí)提升煤炭的質(zhì)量。

(2)擴(kuò)大端頭放煤距離。要對(duì)端頭支架不斷地進(jìn)行完善與改進(jìn)，盡可能地使端頭實(shí)現(xiàn)全部放煤，在端頭支架尾部可以安設(shè)放煤插板，要使端頭插板能夠擺動(dòng)，提高煤炭回收率。

(3)不斷加強(qiáng)工作面初采階段的放煤管理。在綜采放頂煤工作面推出開(kāi)切眼時(shí)必須馬上放煤，盡可能避免初采過(guò)程的丟煤現(xiàn)象。為了加強(qiáng)生產(chǎn)管理力度，操作人員要深刻學(xué)習(xí)放頂煤操作制度，加強(qiáng)生產(chǎn)管理。在進(jìn)行綜采放頂煤操作時(shí)需要由專業(yè)的操作人員進(jìn)行，以使煤炭回采率最大化。

6 結(jié)語(yǔ)

綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)是一種能夠有效提高煤礦開(kāi)采安全性與厚煤層煤礦開(kāi)采效率的先進(jìn)采煤技術(shù)，雖然已經(jīng)成為主要開(kāi)采厚煤層的技術(shù)，但因?yàn)槲覈?guó)應(yīng)用時(shí)間較短，還面臨著許多問(wèn)題，為了更好地利用這種采煤技術(shù)，仍需要不斷地研究探討，加以改進(jìn)，服務(wù)于煤礦企業(yè)。