浅谈综采放顶煤优越性及影响因素

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[摘 要]随着我国经济的持续高速发展，煤炭作为我国最主要的能源，需求量也不断增加。在内蒙中西部，有很多年产千万吨的矿井。由于蒙中西煤田煤层厚度大、存稳定，地质条件比较好，因此综合机械化放顶煤开采工艺被这里的大型煤矿广泛应用，并因此获得了巨大的经济效益和社会效益。

[关键词]综采放顶煤 安全管理 顶板支护 瓦斯管理

中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0042-01

综采放顶煤的开采工艺是一种能够实现高产、高效的开采工艺，在我国经过多年的发展和完善，开采工艺已经十分成熟。在多个大型矿井的应用实践证明，开采煤层厚度在5～12米的情况下，一个综合机械化放顶煤工作面年产500～600万吨以上完全能够实现。在条件适宜的地方，它以产量高、掘进率低、材料和能源消耗少、工作面搬家少、辅助环节人员少、效率高、成本低而成为集约化生产、实现安全高产高效、提高煤炭开采经济效益的有效途径。

一、综采放顶煤的工艺特点

与各种类型的分层开采方法相比，放顶煤开采方法有如下特点：

1、放顶煤采煤法有两个出煤工作面，即除了前方有一个使工作面不断向前推进的采煤工作面之外，在工作面的后方（对于单输送机高位放顶煤而言为上方）还有一个把顶煤不断放出的工作面，两个工作面有利于提高工作面的单产及效率，即在工作面推进速度与分层工作面等同的条件下，工作面产量可以成倍增加，所以有很多人把综采放顶煤称之为双工作面采煤法。

2、普通单一长壁或分层开采工作面回采和放顶（采空区处理）是完全分开的，移架工作面结束也就意味着放顶工作结束，也就完成一个循环。而放顶煤工作面的放顶煤部分是和放顶工作同步进行的，顶煤放完也就意味着放顶工作结束，同时在生产循环中增加了一道放顶工序。

3、放顶煤工作面属于垂直集中生产型工作面，在相同单产的情况下，工作面的推进速度远远低于分层开采工作面及单一煤层开采工作面的推进速度。

4、综采放顶煤工作面需要专用的放顶煤支架，输送机也需要两台（单输送机放顶煤支架除外），这就要求综采放顶煤工作面组织的特殊性与严格性。

5、在煤层厚度在5～20m的范围内，无论煤层厚度变化如何，都可以实现一次采全厚，从而很大程度上提高了开采强度。

6、利用矿山压力落煤，是一种低耗能的开采方法。放顶煤工作不需要专业的设施，而是有自身的放煤机构完成。

二、综采放顶煤的适用条件

综采放顶煤按照煤层赋存条件和装备，基本上可以分为长壁综采放顶煤采煤法及巷柱式放顶煤采煤法两种。第一种，主要用于缓倾斜、倾斜特厚煤层和厚度大于20m的急倾斜特厚煤层；第二种用于厚度4～8m的急倾斜特厚煤层及倾斜厚煤层。另外要求煤层赋存稳定，工作面走向长度较长，切眼长度一般在150～250米，最长达300米以上，煤质相对较软或者裂隙发育，在底层回采后上部煤层和顶板容易垮落。

三、综采放顶煤的优越性

1、产量高。由于综放开采实现了采、放平行作业工作面前后有两个出煤点，一个工作面相当于多个工作面因此工作面单产和工效可大幅度提高。

2、掘进率低。一个综放工作面的采放比均大于1，完全实现了煤层的整层开采，减少了分层开采时的回采巷道，缓解了采掘紧张的局面，并改善了巷道维护，大大节约了巷道掘进量和维修量。

3、实用范围广。综放工作面基本上都是沿煤层底板开采的，不受煤层厚度变化影响，同时，顶煤代替了单一煤层的伪顶或直接顶，有利于工作面机道上方空顶的维护。

4、减少工作面搬家次数。一个综放工作面开采相当于2―3个分层开采工作面同时开采，大大减少了工作面的搬家频率。

5、节省电能、材料。对于综放工作面顶煤的垮落和放出均靠地压和自重完成，无须外加动力，所以与分层机采相比，吨煤节约了电耗、坑木、金属网、截齿和油脂，开采成本大大降低。

四、综采放顶煤的影响因素

1、煤层赋存情况及构造

当煤层埋藏不稳定，煤层厚度变化大的时候，一次采全厚放顶煤采煤法是最理想的方法，因为这时采用分层开采会因最后剩余的煤有厚有薄，甚至不可采而丢失大量煤炭。当煤层地质构造复杂，为大量的断层切割时进行分层开采也很困难，尤其是当煤层的顶板被断层切割，而底板尚未破坏的情况下，采用下行分层开采，第一层因顶板被切割而无法开采，这时如采用一次采全厚放顶煤采煤法沿底板开采就可以解决分层开采的困难。

2、煤层厚度

煤层的厚度是选用放顶煤采煤法的最基本的条件，从过去的经验看，一次采全厚放顶煤的最大厚度为20m，但这并不是最大的极限，1987年法国中南煤田市郎齐矿的达尔西井，一次放顶煤的厚度曾达到35m。放顶煤采煤法煤层厚度的下限为5m，个别情况下可以到4m，低于5m时，完全可以用普采开采方法。

3、煤层倾角

对于一次采全厚综采放顶煤采煤法，煤层倾角以25°以下为宜，因为倾角太大对放顶煤支架的稳定性有影响，除了支架易下滑外，在放顶煤过程中作用在支架上的侧向力也随着煤层倾角增大而增大。因而，在煤层倾角大于15°时，工作面最好采取伪倾斜布置，使工作面为倾斜向下推进，这样不但可以有利于支架的稳定性，而且有利于放顶煤的进行。对于急倾斜煤层，煤层倾角以大于60°最为合适，当倾角小于松散煤体的放落角（60～70°）时，必然带来底板损失。

4、直接顶的岩性与厚度

对于一次采全厚放顶煤采煤法来说，最基本的条件之一是还要求直接顶是易冒落的，即可以随采随冒，就是说，冒落的顶煤与垮落的直接顶能在放煤过程中形成统一的松动冒落体。这时，冒落的顶煤就可以遵循松散介质的流动规律从放煤口放出，就有可能保证较高的煤炭回收率和较较低的含矸率。

要到达最佳放煤效果，除了要求直接顶能随采随冒外，还必须保证直接顶有足够的厚度，即要求直接顶冒落碎胀后，能够充填煤层采出后所形成的空间。

5、煤层物理机械性质与结构

对于放顶煤来说，坚硬的顶煤的冒落的块度大，影响冒落顶煤的放出效果。如煤层较软，煤壁在剧烈的支撑压力作用下极易片帮，而且往往在架前冒顶，致使架前维护困难，影响放顶煤工作面的正常推进。煤层的节理越发育，对放顶煤越有利，顶煤可以均匀地破碎，块度适中，放煤过程中流动性越好；煤层的结构对放煤影响很大，因为坚硬的夹石犹如煤层中的骨架一样，增强了顶煤的整体性，使它不易垮落，即使垮落，也必然使冒落的顶煤中掺杂着大块夹矸，影响顶煤的正常流动。

6、煤层底板岩性

一般来说对放顶煤采煤法影响不大，但由于一次采全高放顶煤采煤法是沿底板进行回采的，松软的底板会对支架的行走带来困难，特别是遇到水膨胀的厚层泥岩底板，放顶煤支架容易下陷，造成移架困难。

但是，人们在注重它的优越性的同时，一定不能忽视了综采放顶煤在通风、瓦斯防治、煤尘防治、防火等方面安全管理工作的特殊要求，必须按照放顶煤开采安全管理的相关规定执行，避免采煤工作面的安全隐患，不为事故的发生提供可乘之机。

参考文献

[1] 史红；综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]；山东科技大学；2005年.

[2] 陈培祥，梁国庆；浅谈对综采放顶煤的认识； 《内蒙古煤炭经济》，2008年06期.

[3] 赵经彻；我国综采放顶煤开采技术及其展望[J]；中国工程科学；2001年.