综采放顶煤开采主要工艺分析

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【摘 要】煤炭是我国的主要能源，厚煤层主要采用常规的分层开采方法，开采工艺复杂、分层多、巷道掘进率高，采掘关系紧张，造成生产成本较高，经济效益差采区资源回收率低，使得厚煤层开采根本不能发挥天然资源优势，严重制约煤炭企业的生产发展。引进了放顶煤开采技术后，将缓倾斜厚煤层分层开采改变为一次采全高的整层开采。煤炭开采过程中的高效和安全问题，一直是困扰我国煤炭企业的两大难题。综采放顶煤开采技术以其高产、高效和安全的综合优势，目前放顶煤开采已经成为我国厚煤层开采的一种主要技术手段。

【关键词】综采放顶煤；开采；分析

1.综采放顶煤开采类型及其适用条件

根据放顶煤工作面使用的液压支架架型，综采放顶开采可分为高位放顶煤综采、中位放顶煤综采和低位放顶煤综采。

综采放顶煤采煤法是采用大功率滚筒采煤机、综采放顶煤液压支架、工作面大功率刮板输送机、配套的机道转载机、可伸缩皮带运输机、及其它附属设备进行配套联合生产，实现采煤工艺全过程机械化的一种采煤方法。这种采煤方法具有可连续化生产、高产、高效、掘进率低、生产成本少、经济效益好的优点。综采放顶煤的适用条件是：（1）煤层的厚度。一般综采放顶煤采放比在1～4之间，根据煤层的可放性而有所增减，按照采高2.5～3.0m计算，放煤高度应该在6～12m之间，煤层厚度应该在7～15m为宜。（2）煤层的可放性。煤层的可放性主要因素就是煤层的硬度。从放顶煤开采这个角度来看，煤层的层理发育程度、煤层的夹矸情况等都可以归结到煤层的硬度上。如果按照普氏分级法，煤层硬度不可以大于3。或者顶板经过预裂爆破或高压注水等人为干预后使煤层硬度降到3以下。（3）煤层倾角。对于综采放顶煤开采，煤层的倾角越小越好。因为倾角小易于管理。（4）煤层顶底板岩性。煤层顶板能随采随冒，冒落充填高度不小于采放高度；煤层底板岩性较硬，适宜及时支架。

2.综采放顶煤开采的优点

（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，缓解了采掘失调局面。

（3）实用范围广；综放工作面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，吨煤开采成本大大降低。

3.综采放顶煤的主要工艺

综采放顶煤开采与一般的综采相比，其工艺过程主要增加了放煤和移后运输机等工序。

3.1放顶煤工作面与围岩的关系

支架与围岩相互作用是矛盾的两个方面，围岩作用是主体是主动作用，支架是被动体，承受围岩所加的载荷。支架必须具有承载和遏制顶板破坏继续发展的两种作用，支架的作用有时也是主动的，是指合理的支撑力可以部分改变围岩的性质，减缓裂隙的发展，提高围岩自承载的能力，提高工作面岩层控制的效果。因此，回采工作面的支护与围岩的相互作用主要取决于煤体、直接顶及基本顶的力学物理特性，支架支撑性能只能在很小的程度上影响岩层活动规律。

3.2合理的放煤方式

对于综采放顶煤工作面，每一个支架都具有一个独立的放煤口。在平行工作面方向上，采取能使采出率最高、脊背煤损失最少、操作简单的放煤方式，无论采用什么样的放煤方式其顶煤放出率与放煤口间距呈反比线性关系。即放煤间距越大顶煤放出率越低，脊背煤损失越大。

3.3放煤步距对顶煤放出量的影响

放煤步距对控制煤体损失量起着至关重要的作用，放煤步距过大，存在放煤步距间不能放出的煤体也多，放煤步距过小，在顶部煤体还没有完全放出之前，后方矸石已到达放煤口同样造成较大的煤体损失量，只有选择一个合理的放煤步距使上方矸石与后方矸石几乎同时到达放煤口，才能达到最小的煤体损失。

4.综采放顶煤工作面的安全措施

4.1综采放顶面瓦斯涌出特点与防治措施

在高瓦斯矿井，综采工作面的瓦斯涌出的特点是绝对量增加。有效的防治措施主要有：（1）本层抽放、邻层抽放或采空区抽放；（2）采取下行通风。均压通风，两巷采过后封堵，提高综放支架的密封性等措施；（3）增加辅助通风设施和强化局部瓦斯聚集区的管理力度。

4.2综采面的煤炭自燃防治

（1）黄泥灌浆；（2）注氨灭火；（3）在回采工作面上下隅角及支架后后方注洒阻化剂；（4）阻化剂喷雾；（5）向媒体注水；（6）加快工作面推进速度。

4.3综采面的煤尘治理；粉尘防治是综采工作面开采目前难以解决的困难，常用的方法有

（1）根据水在煤层孔隙中的流动特性创造了超前长孔静、动压结合自动切换注水系统。通过钻孔向煤层注入高压水。（2）对生产过程中采煤机产生的煤尘，根据其运动规律和射流的卷吸机理，采用二次负压降尘装置，可有效地控制煤尘外逸。（3）在采煤机附近，支架前探梁下设一道喷雾，配合采煤机本身两道喷雾，使采煤机在割煤时，尽可能降低采煤机附近煤尘。（4）在液压支架的掩护梁两侧各安设一个水力引射器，对准支架放煤口，在放煤时喷雾降尘。

综采放顶煤开采技术由于其技术先进，而具有强大的生命力。加之我国整体国力和设备加工制造业的水平的提高，以及高素质的管理人才和职工队伍的建设，使综采放顶煤开采技术不断发展和完善。较好地解决了厚煤层矿井的高效和安全问题。

【参考文献】

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[2]赵世峰.综采放顶煤开采技术及其展望[J].煤炭技术，2008（5）.

[3]陈培祥，梁国庆.浅谈对综采放顶煤的认识[J].内蒙古煤炭经济，2008（6）.

[4]于海勇，吴健编.放顶煤开采理论与实践中国矿业大学出版社，1992.