放頂煤采煤工藝的分析

＊何鵬宇

（山西煤炭進出口集團左云東古城煤業(yè)有限公司 山西 037100）

1.工程概況

本次開采的煤層厚度約為4.2～9.5m，整個煤層分布的傾角為4～12°，并且由亮煤與鏡煤為主要組成，軟硬度適中，同時煤層底部含有0.1m厚度的泥質(zhì)夾矸層。煤層的老頂為厚度約3.9m的泥巖，質(zhì)脆，直接頂板為厚度約5.1m的大灰青巖，質(zhì)密且硬度大；直接底板為厚度約為4.6m的鋁土質(zhì)粉砂巖，質(zhì)脆，老底為厚度約為8.2m的中心粒砂巖，含有一定的黃鐵礦結(jié)核。在開采過程中，決定利用綜采放頂煤采煤工藝。

2.綜采放頂煤采煤工藝簡析

（1）落煤方式。此次開采采用雙滾筒采煤機，型號為MG200/468-WD，利用交流電進行牽引，同時配合插板與支架尾梁進行放煤。本次工作面開采機械設(shè)備配置情況如表1所示。

表1 工作面機械設(shè)備配置情況表

（2）進刀方式。本次采用斜切進刀方式，控制進刀深度在0.5m左右。

（3）裝煤方式。利用采煤機滾筒螺旋葉片配合溜子鏟煤板進行裝煤，對于工作面浮煤進行人工局部清理。

（4）運煤方式。在開采工作面前后配備可彎曲刮板輸送機，型號為SGZ630/264，在運輸巷道安排一臺轉(zhuǎn)載機和兩臺膠帶輸送機，將煤炭運至主煤倉。

（5）支護方式。采用4架ZFG3400-16/26型支架支撐在工作面端頭，在整個開采面安裝59架支架支護頂板。

（6）回采順序。割煤、移架、頂前溜、放頂煤、拉后溜、割煤、移架、頂前溜、放頂煤、拉后溜。

（7）放頂煤的具體方法。在放頂煤采煤工藝中，放頂煤環(huán)節(jié)是最為重要的一環(huán)。一般來說，在進行放頂煤工序時，首先需要結(jié)合放煤口位置、尺寸、架型以及煤炭的破碎程度、頂煤煤層厚度等具體參數(shù)，選擇合適的步距與放煤方式。常見的放煤作業(yè)方式有兩采一放或者三采一放，放煤順序大多為沿著工作面一段依次放煤，但是如果頂煤煤層較厚，也可以采用隔組的方式，進行輪換放煤。值得一提的是，在放頂煤過程中，必須見矸關(guān)門，降低煤炭含矸量。首先需要利用采煤機對煤層底板進行割煤處理，頂部煤層會在礦山重力與支架的反方向的作用力下松動破碎，然后即可打開插板放出頂煤。隨時要合理控制放煤之間的間距，將步距控制在0.5m左右。結(jié)合本次開采工作面的實際情況，以單輪連續(xù)放煤為放煤方式，具體操作為：對所有支架進行依次放煤，并保證放盡無殘煤，同時遵循見矸關(guān)閉的原則。在放頂煤過程中一定會遇到很難放出的大煤塊，此時可利用伸縮插板與上下尾梁的反復(fù)運動，迫使大煤塊破碎。如果煤塊直徑過大，可在2個相鄰支架尾梁的共同作用下，通過來回升降將其震碎，然后再利用插板將其破碎至合適大小，然后裝入運輸機。此時需要特別注意的是對于特大煤塊一定不可直接進入運輸機，這會造成運輸機卡頓，從而損壞設(shè)備。

除此之外，放頂煤工藝在運用過程中，對于放煤工有著較強依賴，因此必須要保證放煤工具有強烈的責(zé)任心，能夠科學(xué)控制每次的放煤量。結(jié)束每一個放煤口的工作后，需要經(jīng)由相應(yīng)負責(zé)人驗收，確保無誤后才能移動運輸機，這可最大程度的提高煤炭開采量，降低對煤炭資源的浪費。

同期 ，“助力高遠創(chuàng)新實驗室”同步在昆明啟動，該實驗室將圍繞各種來自高遠貧困地區(qū)的食材，研發(fā)受城市人群歡迎的創(chuàng)新菜。首批合作的24家餐廳將圍繞云南的食材進行“精致試驗”，以加快云菜與其他中西菜系的融合創(chuàng)新，研發(fā)受城市人群喜愛的新派云菜和融合菜。同時，攜手助力高遠合作伙伴，共同助推云南高原綠色食材“走出去”，擴大云南農(nóng)產(chǎn)品在上海、北京等大城市的影響力和市場份額。

（8）支護強度驗算。在綜采放頂煤采煤工藝應(yīng)用過程中，必須要嚴格計算工作面頂板的支護強度，確保支護穩(wěn)定。由采高計算公式P=khyg，其中P代表工作面所需要的支護強度，單位為MPa；k代表覆巖厚度與開采高度之間的比例，通常為4～8；h代表工作面的采高，最大為2.6m；y代表頂板巖層的密度，本次工程為2.5×103kg/m3，g為9.8N/kg。代入數(shù)據(jù)可知本次開采的最大支護強度為P=0.51MPa。在開采過程中所選用的ZFG3400-16/26型支架的最大支護強度為0.55MPa，其主要的技術(shù)參數(shù)如下表所示，可滿足本次施工要求。

表2 ZFG3400-16/26型支架的技術(shù)參數(shù)表

3.放頂煤開采工藝在應(yīng)用過程中的注意事金

(1)要明確計算通風(fēng)量

對于煤礦開采過程中所需要的通風(fēng)量要進行嚴格計算，此時需要結(jié)合瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量等進行分別計算，然后根據(jù)最大值合理設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。

按瓦斯涌出量計算通風(fēng)量的公式為：Q采=100××=30m3/min，其中Q采代表工作面所需要的最大風(fēng)量，單位為m3/min；代表瓦斯涌出的不均勻系數(shù)，本次開采面取1.5；代表回采巷中涌出的絕對瓦斯量，本次取值0.2m3/min；按二氧化碳涌出量計算通風(fēng)量的公式為：Q采=67×40.2m3/min；然后按照風(fēng)速公式計算數(shù)最大風(fēng)量與最小風(fēng)量：

通過上述公式我們可知，開采工作面所需要的通風(fēng)量不得低于424m3/min，因此在施工過程中決定巷道內(nèi)的實際通風(fēng)量要至少大于430m3/min。

(2)明確瓦斯防治措施

在每一個通風(fēng)區(qū)域都要配備相應(yīng)的瓦斯監(jiān)測人員，定時監(jiān)測工作面、回風(fēng)流以及隅角內(nèi)的有害氣體含量，并進行詳細記錄，在每一輪作業(yè)中至少檢查兩次，一旦發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，要立即停止作業(yè)進行人員的疏散處理。同時要為相關(guān)負責(zé)人與作業(yè)人員配備便攜式瓦斯檢測報警儀，對于電氣設(shè)備嚴禁帶電移動。

(3)綜合進行防塵處理

要求采煤機必須安裝相應(yīng)的內(nèi)外噴霧裝置，在開采過程中同時進行噴霧作業(yè)，同時保證內(nèi)噴霧水壓高于2.0MPa，外噴霧水壓高于4.0MPa。液壓支架在移架或降柱過程中需要同時進行噴霧作業(yè)。在采煤工作面進風(fēng)巷與回風(fēng)巷，要結(jié)合巷道的實際長度至少設(shè)置兩道用來凈化的水幕，可在距離工作面50m距離處、60～180m處分別設(shè)置，實現(xiàn)對巷道的封閉全斷面凈化。

(4)防火處理

在煤礦井下作業(yè)中，要嚴格禁止一切外界火源，對于所使用的機械設(shè)備要明確相應(yīng)責(zé)任人，確保能夠做到不帶電檢修、在移動設(shè)備時做到斷電處理，防止因產(chǎn)生電火花而導(dǎo)致爆炸。在變電站、油庫等位置至少要安置2個滅火器和一個沙箱，并保證沙子無雜物、滅火器處于保質(zhì)期。在電氣設(shè)備附近嚴禁堆放可燃物體，同時要更換設(shè)備潤滑油，防止設(shè)備摩擦生熱。同時在放頂煤采煤工藝應(yīng)用過程中，工作面的推進過程必須沿著低煤進行，并保證放煤徹底，確保采空區(qū)域無浮煤。

(5)放煤的注意事項

①在支架離開切眼后即可進行頂煤的放出作業(yè)，如果頂煤直徑過大，可對其進行破碎處理；②拉架與放煤口之間的間距要大于15m；③在放煤過程中工作人員要嚴格控制范圍速度，并保證放煤口的高度小于0.5m，使得煤塊均勻放出；④嚴禁移架與放煤同時作業(yè)，整個工作面的放煤窗口要依次進行，不可同時開放兩個以上的窗口；⑤在放煤過程中支架的噴霧裝置也要同時作業(yè)，同步進行防塵處理；⑥要保證每組支架頂煤全部放盡，工作人員要嚴格注意頂煤流速，并遵循遇矸關(guān)門的原則。

4.結(jié)論

綜上所述，在我國的煤炭企業(yè)中，放頂煤采煤工藝不僅具有較高的適應(yīng)性，同時也可促使放頂煤采煤環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程更為集中、成本更為低廉、能源消耗進一步降低等優(yōu)勢，因此是我國現(xiàn)階段的主要應(yīng)用工藝。放頂煤采煤工藝在應(yīng)用過程中，不僅可有效提高產(chǎn)出量，加速采煤進度，同時也可有效降低煤炭的含矸量，進一步提高煤炭質(zhì)量，所以相關(guān)技術(shù)人員在實際操作過程中，必須要結(jié)合工程的實際情況對放頂煤采煤工藝不斷進行深入研究，有效改善工藝弊端與漏洞，促使放頂煤采煤工藝的不斷完善與創(chuàng)新，進而不斷提高我國煤礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟利益，為社會發(fā)展提供源源不斷的煤炭能源。