厚煤层综采放顶煤开采工艺研究

厚煤层综采放顶煤开采工艺研究

胡闯

胡闯

郑州煤电股份有限公司芦沟煤矿河南郑州452370

摘要：高效开采和安全开采是我国大部分煤炭生产企业面临的两大难题。厚煤层综采放顶煤开采工艺的试运行和推广，使煤炭开采工作的安全性得到很大的保障，生产效率也得到了大幅度提升。目前，此工艺已经成为我国厚煤层开采的主要技术手段。鉴于此，本文对厚煤层综采放顶煤开采工艺进行了分析，以供参考。

关键词：厚煤层；综采放顶煤；开采工艺

引言

随着现代化煤矿生产技术的不断发展，古城煤矿更应当把握煤矿现代化建设的契机，充分发挥综采放顶煤技术在煤炭资源回采中的优势，提高矿井生产安全和煤炭资源回采率。同时，应当遵循国家对矿区环境治理的政策和法规，选择更为科学绿色的采煤方法，保护矿区生态环境，努力达到生态平衡。

1工程概况

芦沟煤矿位于郑州市西南27公里处岳村镇境内，1972年12月简易投产，井田受高度大断层切割，形成一个单独的井田，北部以二1煤层露头为界，南部以魏寨正断层为界，西部以第九勘探线为界，东部以十六勘探线为界，现有开采面积6.8778km2，矿井核定生产能力60万吨/年。我矿为煤与瓦斯突出矿井。开采二1煤层自然发火等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层。矿井二1煤层煤尘没有爆炸危险性。顶板类型属II类顶板；矿井水文地质类型为复杂类型，井筒标高﹢245.5m。

2工作面情况

a）工作面的位置：21煤柱面下段所处-150水平、21采区，井下标高-151.98m～-120.72m，走向长平均160m，倾斜长平均为249m，面积为39840㎡。该面北部21煤柱面上段，西部21141采空区及-150大巷，东部为薄煤区，无采掘活动，南部为正在回采的21081A工作面及21101采空区。

b）煤层厚度：该面煤层赋存较稳定，厚度2.0～15.0m，平均8.6m，大部分为黑色粉沫、鳞片状，块状具玻璃光泽。受F18、F27、F33、F32四条断层影响，煤层顶底板起伏较大，厚薄不均，厚煤区含有硬煤和泥岩夹矸。

c）煤层顶板（伪顶、直接顶、老顶）：伪顶为泥岩，一般随工作面回采，随采随落。直接顶为泥岩、砂质泥岩，平均厚度4.1m，灰黑色，致密，块状构造，具白色薄膜及光滑的擦痕面，含云母碎片，偶见黄铁矿星点，底处近似泥岩，并含有植物化石砂岩条带；老顶为中粒砂岩，平均厚度20.7m，灰色、厚层状、硅质胶结的中粒砂岩，有层、条带状分布的黑色鲕粒，以石英长石为主，层面发育白云母，裂隙被方解石脉充填。

d）煤层底板（直接底、老底）：直接底为泥岩、砂质泥岩，平均厚度9.9m，灰色、厚层状泥质结构具摩擦镜面、擦痕，层面发育白云母，有少量的植物化石发育，岩心破碎。老底为L7-8灰岩，平均厚度12.7m，深灰色、隐晶质结构，含黄铁矿散晶，燧石结核，有蜓类、腕足类化石，裂隙被方解石脉充填；上部有薄层泥岩发育，富含植物化石，岩心破碎。

3综采放顶煤开采技术分析

3.1顶煤冒放性的评价方法

在顶煤开采的过程中，顶煤所具有的冒放性发挥着十分重要的影响，该因素决定了煤炭的回收率。针对冒放性的评价，我国很多科研人员都提出了相应的方法，就影响因素来讲，首先对其量化处理，然后进行回归，之后再计算相应的冒放性；通过模糊聚类法来计算冒放性。在开采的场所中，其最常见的方法就是加权模糊推理。它是通过对煤层的开采及地质的条件进行系统的评估，但没有考虑其他的方法，因此无法掌握其他措施对冒放性所产生的影响。若辅助手段对冒放性会造成影响，其开采及地质的条件也会随之产生改变，该方法具备可行性。

3.2提升煤炭回收率的关键措施

基于综放的背景下来开展空掘巷的技术，促使其支护具备较强的锚网化，确保该区域保持最少的煤柱数量；对过渡放煤支架进行研究，促使其具备较高的回收率；对于厚度较高的煤层，应当运用分层铺底网技术，不仅可以使回收率得以提升，而且能够减少混矸；注重攻关回采技术，以研发出新的工艺；在布置工作面的时候，应当扩大倾斜的长度，促使工作面的设置具备较强的灵活性，尽量避免部分地质构造的工作面设置，增强可采储量。

3.3新型的综放支架及其配套设备

目前，综放支架有着极其广泛的运用，换言之，它在我国的煤矿开采中有着极其重要的作用。经过长期的研究，将放顶煤支架低位放置在较厚煤层的缓倾斜综放面已经成为了应用潮流。现阶段，我国已经研制出多个厚度的煤层及倾角的支架，其具备的牢固性及使用寿命都达到了全球最高的水平。

4提高厚煤层放顶煤安全开采工艺的措施

4.1加强火灭防治工作

在顶煤放落过程中不可避免地出现厚煤层煤体结构被破坏的问题，以及残余的破碎煤体在煤矿开采过程中发生自燃火灾事故的可能性。所以具体可以从以下几点来采取解决措施：首先，在顶煤排出后形成的采空区域注入黄泥或喷洒氯化镁的抑制剂以减少煤炭自燃发火的可能性；其次是在采空区安装监控监测机器，监测一氧化碳浓度等数据，及时分析并做出相应的预防措施；再者是调整矿井通风系统；最后是在井下预留足够的灭火材料并布置一条合理的逃生路线，每年按照规定进行疏散演习。

4.2适当提高综采工作面的速度

根据应力传递的时效性，通过改善综采工作面的推进速度在一定程度上稳固了工作面的围岩运移状态。在推进中，采煤作业改变了工作面周围岩层的应力分布。当工作面的前进速度不同时，同一时期，综采工作面围岩应力也不同。例如，当工作面缓慢时，执行相同距离的开采作业需要更长的时间，导致重新分布的应力也需要更多的时间，而且煤壁变形的时间也延长了，增加了煤壁片帮的可能性，增加了不安全隐患因素。因此，有必要根据矿区的地质条件和综采设备性能在可行情况下加快综采工作面的进度，以此来降低煤壁前的支撑压力值并缩短来压时间，减小煤壁受压的时间和大小，同时也会降低液压支架的破损机率，为采煤活动提供了安全稳定的开采环境。

4.3加强放顶煤工作面运输管理

刮板输送机是煤矿开采的必要输送设备，所以必须充分注重输送机的安全运输。煤矿企业应该选用合适的输送机设备，使得输送设备参数规格能够适应放顶煤工作面的产量和进度。矿井中的生产工作人员也应能掌握一些基础的修复技能，能够在第一时间解决简单问题。作业人员应加强输送机的日常维护和管理，最大化提高厚煤层放顶煤的运煤效率。

结束语

综上所述，目前，我国主要使用分层开采、放顶煤开采和一次采全高的大采高开采3种开采技术来开发厚煤层煤炭资源。为了提高工作面生产效率，近年来综采放顶煤开采技术在我国得到快速发展和应用。然而其应用过程中仍然存在一些问题困扰着采煤工作质量与效率的提升，所以当务之急就是加大是对综采放顶煤开采技术应用研究力度，根据实际应用情况，采取有效措施对综采放顶煤开采技术进行完善与优化，从而提升采煤效率与质量，同时确保采煤工作的安全性，从而促进我国矿产行业的可持续发展。

参考文献：

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