綜采放頂煤開采現(xiàn)狀探討

徐波

摘要：煤礦綜合機(jī)械化放頂煤技術(shù)是開采厚煤層技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦井高產(chǎn)高效的目標(biāo)，已廣泛被行業(yè)所共識(shí)。本文通過對綜采放頂煤的探討，并結(jié)合各煤業(yè)公司綜采放頂煤工作面現(xiàn)狀，在掘進(jìn)以及，回采期間存在的問題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：回采率? 三沿技術(shù)? 支護(hù)? 安全生產(chǎn);

1 綜采放頂煤工作面現(xiàn)狀

近年來在支護(hù)改革的推動(dòng)下“三沿技術(shù)”也逐漸在各大煤業(yè)公司得到全面推廣與應(yīng)用，既：沿頂掘進(jìn)、沿底回采、沿空留巷;

1.1 沿頂掘進(jìn)是在工作面掘進(jìn)期間沿煤層頂板進(jìn)行掘進(jìn)施工，在掘進(jìn)期間采用錨網(wǎng)索配合W鋼帶聯(lián)合支護(hù)，有效減輕了工人的作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)加快了施工進(jìn)度和安全性。

1.2 沿底回采期間相對于煤層賦存較為穩(wěn)定的工作面原煤回收率相對較高，但是在頂、底板起伏較大，煤層賦存不穩(wěn)定的情況下，就需要采取壓架的措施來增加原煤的回收率，這樣的情況下不僅加大了工人的勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)在壓架期間材料和人力的消耗都相對較大，因此在工作面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分進(jìn)行考慮。

1.3 沿空留巷技術(shù)可以節(jié)約大量的掘進(jìn)工程量、掘進(jìn)生產(chǎn)費(fèi)用和掘進(jìn)工期，為快速生產(chǎn)銜提供了條件，有效緩解了礦井采掘接替緊張的局面，但是在支護(hù)技術(shù)上各煤業(yè)公司采取的方式各不相同，留巷效果也不盡相同，混凝土墻體承載力高，能夠形成足夠的切頂強(qiáng)度，安全可靠，但缺點(diǎn)在于其比較高的工程費(fèi)用和施工的復(fù)雜性以及強(qiáng)度上升的速度不能適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井工作面。還有一些施工方法不能保證墻體及時(shí)緊密貼頂，所以在工作面設(shè)計(jì)期間應(yīng)結(jié)合工作面施工條件，充分考慮沿空留巷的支護(hù)形式。

2 采煤工作面兩巷支護(hù)的形式及日常維護(hù)

采煤工作面回采期間上、下兩端頭在多種支承壓力疊加作用下，頂板不好維護(hù)，是頂板管理的難點(diǎn)，也是頂板管理的重點(diǎn)，各煤業(yè)公司主要采取端頭液壓支架配合一粱四柱抬棚、或其他抬棚進(jìn)行支護(hù)，回采期間，上端頭支架側(cè)面與上幫間距每間隔800mm就打設(shè)一對“一梁四柱”抬棚，進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，抬棚打設(shè)長度不小于端頭支架的最大控頂距;下端頭里側(cè)沿轉(zhuǎn)載機(jī)兩邊打設(shè)兩對“一梁四柱”抬棚，抬棚與工作面端頭支架平行，間距不大于200mm。距轉(zhuǎn)載機(jī)行人側(cè)800m打設(shè)一對“一梁四柱”抬棚，然后每隔800m打設(shè)一對“一梁四柱”抬棚進(jìn)行支護(hù)，以確保兩巷端頭的支護(hù)強(qiáng)度。

2.1煤礦安全規(guī)程中對采煤工作面安全出口進(jìn)行了詳細(xì)的要求，采煤工作面與巷道連接處超前壓力影響范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)，且加強(qiáng)支護(hù)的巷道長度不得小于20m;綜合機(jī)械化采煤工作面，此范圍內(nèi)的巷道高度不得低于1.8m，其他采煤工作面，此范圍內(nèi)的巷道高度不得低于1.6m。安全出口和與之相連接的巷道必須設(shè)專人維護(hù)，發(fā)生支架斷梁折柱、巷道底鼓變形時(shí)，必須及時(shí)更換、清挖;但是在各煤業(yè)公司中，往往采用的是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在安全規(guī)程要求的基礎(chǔ)之上更加嚴(yán)格要求了自己，對超前支護(hù)范圍增加至50m，采用單體柱配合π型梁或雙中柱的形式進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，在提高了支護(hù)強(qiáng)度的同時(shí)也加大了工人的作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，以及隨工作面推采后材料的回收工作;注漿錨索是否可以取代巷道超前支架、減少兩巷超前支護(hù)人工及材料投入，實(shí)現(xiàn)減人、安全生產(chǎn)雙贏這個(gè)問題值得我們?nèi)ド钏肌?/p>

2.2回采巷道隨著工作面的推采，受采動(dòng)影響，工作面兩巷的壓力也逐漸顯現(xiàn)，主要體現(xiàn)為側(cè)壓，巷道收縮量變大，導(dǎo)致工作面工鋼支架變形、頂板下沉，此時(shí)必須采取修巷的措施保障巷道滿足生產(chǎn)需求。在礦井地質(zhì)條件復(fù)雜采用沿空留巷的布置尤為明顯，如：老空水、頂板裂隙水都是影響工作面回采期間巷道支護(hù)的因素。

3 綜采放頂煤回采工藝的放煤工藝及對頂煤回收率的影響

3.1適應(yīng)綜放開采的采區(qū)（工作面）地質(zhì)條件

綜采放頂煤開采適用于煤層賦存較穩(wěn)定，煤層厚度一般5～10m為宜，煤層傾角在0～15°，煤層的普氏系數(shù)f ≤3。煤層頂板能夠隨采隨落;煤層底板巖性較硬。地質(zhì)構(gòu)造簡單，無較大煤層起伏及褶曲，無陷落柱，斷層落差不大;頂煤中無堅(jiān)硬較厚夾矸 。

放頂煤的過程分為兩個(gè)階段，第一階段是移架使頂煤垮落、破碎，相對于三軟煤層來說放頂煤會(huì)隨著支架的推移自行垮落由輸送機(jī)外運(yùn)，但對于相對較硬的煤層移架不破碎的可采取預(yù)裂等措施，使其破碎;第二階段是放煤，把破碎的頂煤最大限度的進(jìn)行回收。

3.2初采初放期間工作面頂煤損失，主要是在老頂初次垮落前，為防止老頂突然垮落對工作面產(chǎn)生威脅，而不進(jìn)行放頂所造成的原煤損失。初采初放期間，隨工作面的推采，采用頂板欲裂的方式促使頂板垮落，這期間步距一般來講8～15m，這部分損失一般占采區(qū)回采率的1%左右。

3.3提高頂煤回收率的技術(shù)措施

初采初放期間的頂煤損失、未采回撤期間頂煤的損失、以及地質(zhì)條件和采取壓架期間的頂煤損失都是影響原煤回收率的主要因素，此外，放煤步距、放煤高度、及放煤工技術(shù)等對原煤回收都有著相對不同程度的影響。因此，針對影響因素應(yīng)逐項(xiàng)進(jìn)行解決，以提高原煤回采率。

3.4 在保證工作面回撤支架安全的情況下，盡量減少距停采線以前的頂煤不放的未采損失;

3.5 合理步距是提高原煤回采率降低含矸率的重要因素，放頂煤的步距太大，支架后采空區(qū)脊背煤量損失就越大，放頂煤的步距太小，則混矸嚴(yán)重。放煤步距與放煤口的水平投影長度有關(guān)，每次移架放煤口上方的矸石要向下流動(dòng)充填采空區(qū)，破碎松動(dòng)的頂煤也要向采空區(qū)不同程度的移動(dòng)，當(dāng)放頂煤步距基本上與放煤口的水平投影長度相等時(shí)，此時(shí)頂煤放出量最多，含矸量也最少：

3.6 放煤應(yīng)采用一刀一放，多輪順序放煤工藝，割完第一刀后，進(jìn)行第一輪放煤，放煤從上往下或從下往上依次進(jìn)行。首先打開放煤口，見矸即停，再進(jìn)行下一架的放煤，直至第一輪結(jié)束。然后進(jìn)行第二輪的放煤，同樣按照第一輪放煤的順序，從上往下或從下往上依次進(jìn)行，打開放煤口，見矸石流出時(shí)，關(guān)閉放煤口，再進(jìn)行下一架的放煤，直至第二輪的結(jié)束。

4 綜采工作面的設(shè)備選型

4.1 設(shè)備選型的主要原則

采用可靠性、技術(shù)先進(jìn)性設(shè)備是確保采煤工作面安全回采的保障。各主要設(shè)備的技術(shù)性能要滿足工作面設(shè)計(jì)年產(chǎn)量的要求，滿足高產(chǎn)、高效、高回收率的要求，且相互之間協(xié)調(diào)與配合科學(xué)合理，發(fā)揮最佳的生產(chǎn)效能。

4.2 采煤機(jī)的選型

采煤機(jī)選型應(yīng)充分考慮地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存、工作面設(shè)備配套尺寸及配套能力，同時(shí)還應(yīng)考慮采煤工作面相關(guān)的其它配套設(shè)備的管理和維修等，在具體選型中應(yīng)充分考慮煤層的厚度、傾角以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素。

4.3 液壓支架的選型

液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度，是對工作面頂板實(shí)現(xiàn)有效控制，滿足回采工藝的各種要求。選型合適，可以在節(jié)約資源的同時(shí)，提升原煤回采率，所以綜采是否高效，在很大程度上取決于支架選型是否合理。

4.4 工作面前部刮板輸送機(jī)的選型

主要原則是以采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力為基數(shù)，以確保工作面運(yùn)輸能力和設(shè)備的可靠性，兼顧設(shè)備啟動(dòng)、保護(hù)和控制性能。運(yùn)送量與采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力相適應(yīng)，結(jié)合煤質(zhì)硬度、選擇單鏈、邊雙鏈、中雙鏈等。

4.5 放頂煤工作面后部刮板輸送機(jī)的選型

要想實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，采煤機(jī)的割煤和放頂煤工序應(yīng)實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，采取一采一放的施工工藝。推拉運(yùn)輸機(jī)時(shí)必須停機(jī)進(jìn)行，在計(jì)算放煤循環(huán)時(shí)間時(shí)應(yīng)減去上、下端頭作業(yè)時(shí)間。

結(jié)束語：在采煤工作面設(shè)計(jì)前應(yīng)充分考慮工作面回采期間可能發(fā)生的一切與安全生產(chǎn)有關(guān)的因素，以及工作面設(shè)備的選型是否合理，以確保生產(chǎn)期間的安全和高效性，在安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上為礦井帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]于學(xué)謙. 礦山運(yùn)輸機(jī)械[m] . 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

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