关于综采放顶煤开采技术的研究
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摘要：综放开采技术是在中厚煤层一次采全高综采技术上发展起来的采煤技术,我国经过十几年的探索,已经处于国际领先水平。淮北矿业集团朱仙庄煤矿通过对综采放顶煤工作面回采过程等方面的研究,探索出一套成功的操作工艺,在研究采放工艺和严格落实各项安全措施基础上,得出合理的开采技术,最大限度地提高了采出率,减少了资源浪费,实现了安全、高效开采。该文就如何采用综采放顶煤技术，提高煤炭回收率的技术措施进行了具体的阐述，具有一定借鉴意义。
关键词：煤炭开采；综采放顶煤；安全保障措施探讨
Abstract: the fully mechanized caving mining technology in the development of thick coal seam fully mechanized full-seam mining technology of coal mining technology, our country after ten years of exploration, has been in the international leading level. Research on fully mechanized top coal caving mining face of the Huaibei Mining Group Zhuxianzhuang Coal Mine, to explore a set of successful operation, in the study of mining and caving technology and strictly implement security measures on the basis of the mining technology, reasonable, maximize the recovery rate, reduce the waste of resources, realize the safe, efficient mining. This article on how to use the fully mechanized top coal caving technology, technical measures to increase coal recovery rate are analyzed in detail, which have a certain reference.
Keywords: coal mining; fully mechanized top coal caving; discussion of security measures
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（201
一、基本概况
(一)地质概况
淮北矿业集团朱仙庄煤矿，870工作面位于87采区第一区段上部，南至朱仙庄矿与芦岭矿井田边界的保护煤柱线，北到871进架联巷，上邻未开采的防塌煤柱及8煤层回采上限-240m（已批复），下邻一区段871工作面（已回采完毕）。八煤层为稳定结构的特厚煤层,结构复杂，宏观煤岩类型以半暗至半亮煤，构造以鳞片状、粉末状为主、次块状，煤层松软，平均普氏硬度f ：0.30。煤层产状为：向130°～160°、倾向40°～70°、倾角1°～15°。
煤松软、顶软、地软，是典型的“三软"煤层，直接顶为灰一深灰色泥岩，平均4.9m，质软，抗压强度弱。老顶为浅灰色细砂岩，平均厚度9.0m，成分以石英、长石为主，中厚层状，坚硬。直接底为灰一深灰色泥岩，平均1.5m±。
(二)工作面概况
870工作面为走向长壁走向长壁一次采放全高，ZF6000/17.5/28型支撑掩护式液压支架综采放顶煤采煤方法，全部冒落法管理顶板。本工作面煤层厚度最小5.1m，最大10.4m,平均8.0m，所使用支架型号为ZF6000/17.5/28，煤机型号为AMG-300/720KW。根据支架的支护性能，煤机的割煤高度以及支架的稳定性，确定工作面割煤高度为2.2m，放煤高度为5.8m，工作面采放比为1：2.64。工作面共安装93套支架。
二、综采放顶煤技术概述
我国综放的发展始于20世纪80年代。1989年8月，采用我国自行研制的FY400／14／28综放支架开始试验，后因支架稳定性差，四连杆强度不足损坏严重，加之设备的配套性不好，支架不能前移，造成工作面发火中止试验；1989年，我国引进了匈牙利V H P一732型高位插底式放顶煤液压支架，取得了平均月产44206t，最高月产：55000t，回采率79．6％，平均工效25．5t的初步成绩；1988年阳泉矿务局、1989年潞安矿务局开始试验，超过了以前各局所取得的效果。与此同时，在晋城、郑州、兖州、辽源、乌鲁木齐、平庄等矿务局推广使用。从1984年第一个试验工作面算起，到1994年的10年间，我国综放技术迅速发展，1994年，全国综放开采的总产量达到3688104t，有28个矿务局，60个综放面在生产。其中，年产量超过百万吨的21个，综放技术日趋成熟。在设备、工艺、安全保障等方面做了大量的理论研究和现场试验，为近几年的发展打下了坚实的基础。到1998年，全国综放总产量达到7100×104t，综放工作面总数达到82个，全国64个百万吨综采队中，有22个是综放，其中9个队的年产达到200×104t以上，占当年200×104t队的81．8％。使用条件由初期的缓倾斜煤层发展到倾斜、急倾斜煤层；由开采条件较好工作面发展到条件较差的“三软”、“两硬”、“不稳定”煤层。其中以缓倾斜厚煤层工作面的效果最明显，工作面最高年产量达到500×104t以上，淮北矿业集团公司也采用了综放技术，对矿井的产能提高做出了巨大贡献。
我们科技人员在综放开采的技术进步中，投入了大量的力量，在理论、技术和装备等方面取得了系统和丰硕的成果。
(一)顶煤冒放性的定量评价方法
顶煤能否顺利冒落并有效放出，是决定放顶煤开采能否成功的关键，也直接影响到工作面的煤炭回收率。科技人员先后提出了多种冒放性评价方法，例如：将影响因素量化后进行回归；用回归公式计算冒放性；用模糊聚类法计算冒放性；用距工作面煤壁不同距离处顶煤位移量达到100mm处的位置远近作为冒放性判别指标。现场使用较多且直观方便的方法是下述的“7因素加权模糊推理法”。这是对煤层地质条件和开采条件的综合评价，没有考虑辅助措施对冒放性的影响作用。
当采用辅助措施影响冒放性时，相当于改变了煤层地质条件和开采条件，因此，该方法仍然适用于淮北矿区地质情况的。
(二)综放面顶板结构与支架围岩关系
综放面顶板结构与支架围岩关系一直是学术界和工程界长期争论的问题。一种观点认为，放顶煤一次采出厚度大了，顶板压力必然增大，因此有些厂家设计出了大吨位支架，然而这些支架在有些采场出现了钻底、钻顶及歪架现象，直接影响了矿井的效益，另一种观点认为，放顶煤采场冒落矸石厚度大，顶板压力被缓冲了，压力变小了，因此有些矿井选用了吨位较小的支架，结果出现了立柱压爆、油缸变形的严重事故。那么，到底放顶煤采场压力是变大了还是变小了，应该怎么认识这个问题，已成为综放支架设计和选型的首要探讨问题。
(三)综放支架受力与顶板结构的关系
由上述分析可知，综放面顶板压力不仅与顶板结构有关，而且与采空区充填状态有关。对于一般的顶板结构，支架设计和选择时，Pc的选择可根据煤层硬度适当调整。此结构下水平推力不是主要矛盾，也不会有大的冲击载荷。对于坚硬梁式结构采场，顶板压力大小的预计及支架选型应采用以下步骤：首先估计在预定放出率条件下的直接顶厚度；对照具体采场的顶板岩层，推断坚硬梁式结构形成的位置及可能性；计算坚硬梁式结构运动的自由空间(采空区的空虚程度)；估算结构失稳时最大动力载荷及力作用方向；提出对支架架型及参数的要求。
四．提高煤炭回收率的策略
经过十多年的奋斗，围绕提高煤炭回收率，展开了矿压、设备、回采工艺等一系列的研究。目前，取得了回收率高于80%的成果，主要的技术创新有以下几个方面：
A、首先试验并推广了小煤柱沿空掘巷技术，并使大断面全煤巷实现了锚网化，减少了大量区段煤柱；
B、研制了过渡放煤支架和端头放煤支架，使工作面回收率提高了3％以上；
C、特厚煤层采用预采顶分层铺底网技术，一方面提高了回收率，另一方面减少了混矸，提高了煤质；
D、对回采工艺进行了重点攻关，优化生产工艺，如“淮北矿业朱仙庄煤矿优化技术工艺后，工作面回收率提高7％以上”。
五、综放工作面安全保障办法
矿井施工综放工作面突出的安全问题主要是瓦斯、煤炭自燃和煤尘。研究表明，在低瓦斯煤层中，综放开采与分层开采矿井的绝对和相对瓦斯涌出量没有太大的差别。
有效的防治办法是：本层抽放或邻层抽放；采空区抽放；加大抽排风量和强化局部瓦斯聚集区的处理力度。在淮北南部矿区大多数采用了这种方法。
总之，我们工程技术人员要准确掌握工作面瓦斯涌出特点，采取针对性措施，可以有效解决综放面的瓦斯等诸多问题。
参考文献：
【1】王金国，综采放顶煤开采技术初试与研究，《煤矿工程》2009、2
【2】王建设，.全断面岩石掘进机及其在我国的发展与应用[J]. 东北水利水电，2001(08)
【3】赵学社. 煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[J]. 煤炭科学技术，2012(06)
作者简介：吴英锐，(1 9 8 6一)，男 ，汉族，山东聊城人，大学本科，现就职于安徽淮北矿业集团朱仙庄煤矿，主要从事煤矿开采技术管理工作。