放顶煤开采常见问题与研究

放顶煤开采常见问题与研究

杨懂

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司鄂尔多斯010300

摘要：介绍了综采放顶煤开采方法与采煤类型，结合实际工作经验对综采放顶煤开采工艺进行了重点论述，通过对放顶煤开采特点的了解，分析放顶煤开采采出率低、瓦斯涌出量增大、自燃危险性增加、顶板管理难度增大等问题，提出解决这些问题的一些方法与措施。研究提高综采放顶煤开采回收率的途径，以期为综采放顶煤的推广与应用在技术上提供保证。

关键词：放顶煤；常见问题；研究

放顶煤开采技术是厚煤层采煤开采过程中的一次技术性革命，放顶煤开采技术可实现底层落煤与顶层放煤同时进行或工序间隔时间短，其采高是分层开采的2倍～5倍，适用于5m～20m厚煤层的开采，能实现一次性全高开采。因此，在条件适宜的工作面，具有高产、高效、低耗、低成本、巷道布置及生产系统

简单、相对安全和经济效益显著等突出的优点，近年来在实践中广泛应用并取得了极大的成功。但是，在放顶煤开采中也存在许多安全与技术问题，如瓦斯涌出量增大、工作面煤尘浓度超标、自燃危险性增加、顶板管理难度增大等，比分层开采时显得愈益突出。因此，加强对这些安全技术问题的研究，不仅有助于提高矿井安全生产，还可使放顶煤开采技术不断完善和推广。放顶煤开采从原则上讲，无疑是能够实现高产高效的，但要实现这一优势，也有很大难度，存在着各方面的问题。如前所述，国外放顶煤开采由热变冷的过程，除了一些社会因素外，主要的原因还是在于没有从根本上找到克服这些难点的方法。放顶煤开采的优势，是能在不同的条件下，实现不同水平的，但却是前所未有的高产量、高效率和高效益，把厚煤层的储量优势充分转变为技术经济优势。

1放顶煤及其开采的特点

1.1放顶煤开采的基本特点

放顶煤采煤就是在厚煤层中，沿煤层或分段底部布置一个采高2m～3m的长壁工作面，用综合机械化采煤工艺时行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方或上方放出，并予以回收的一种采煤方法。与分层综采相比有以下优势：a）可进行平行开采，在平行工作面上进行多点同时采煤，极大地提高了采煤效率，能实现高效高产；b）能有效减少能耗，减小材料损耗从而降低成本；c）巷道掘进量少，能有效提高巷道掘

进效率，使掘进更加连续，生产更加集中；d）放顶煤开采技术适应性强，能够很好地适应缓斜厚煤层中煤层厚度不均匀变化较大、落差、破碎顶板等相对复杂

煤层的开采；e）在急倾斜厚煤层的水平段开采时，放顶煤开采能够实现高效安全的机械化开采。因此，放顶煤开采技术以其在厚煤层开采中的优势，得到了广泛应用，但是，采用放顶煤开采技术也存在一定的问题。

1.2放顶煤的特点

放顶煤的特点有：a）一次采高增大，由于一次采高的增大，开采所需的直接顶厚度要远大于普通采高，若垮落的直接顶不能充满采空区，在老顶比较坚硬的条件下，采空区易形成很大的空洞，从而导致瓦斯积聚，当老顶来压时对支架造成冲积，同时岩石垮落与支架发生摩擦易起火花；b）上覆岩层的活动范围大，与分层的顶分层开采相比，放顶煤开采一次采全厚所引起的上覆岩层的垮落、移动及破碎范围要大一些；c）破碎顶煤的存在，放顶煤支架上部存在一层破碎顶煤，它是传递上部岩层载荷的中介，也是支架控制的对象。由于其刚度小，而且破碎顶煤是在支架后方放出，所以，顶煤的破碎程度及放出情况影响支架荷载和支架与围岩之间的相互关系。例如：放顶煤支架前柱工作阻力大于后柱，工作面支架支承压力分布宽，超前工作面距离较大，与分层开采相比工作面来压强度变化不明显。

2解决措施

在开采一些厚度变化较大、地质构造复杂的煤层时，需把煤层顶或底的厚煤层工作面预留下来，综采放顶煤开采技术比分层开采技术煤炭的回采率要高，可以通过以下三种途径来提高综采放顶煤开采技术煤炭的回收率：

2.1选择放煤步距与放煤工艺时要科学、合理

要依据煤层的厚度、放煤口尺寸及具体位置、矸石排放能力，来科学、合理设计放煤步距，若需开采的煤层较厚、所需的放煤口较大时，可适当加大放煤步距，若需开采的煤层较薄、放煤口较小时，可适当缩小放煤步距。采用洗选加工工艺采煤时，若矸石排放能力强，可以减小放顶煤步距，不但可以提升煤炭回采率，而且可保证煤炭质量；

2.2扩大端头放煤范围

可以通过不断改进与完善端头支架，实现端头全部放煤，可把放煤插板安设在端头支架尾部，安设的这个端头插板要可以摆动，提高煤炭回收率。

2.3对工作面初采阶段的放煤管理要不断加强

一旦综采放顶煤工作面推出开切眼，就应立即实施放煤，初采时要尽量避免丢煤现象，要严格按照放顶煤操作制度生产，不断加大生产的管理力度，要有专门的操作人员进行综采放顶煤操作，最大限度地降低煤炭浪费，使煤炭回采率达到最大。此外井下工人的个人素质及生产现场的管理水平等因素也会影响综采放顶煤工作面的煤炭回收率。

2.4放顶煤开采自燃的防治措施

在实际防治过程中，应考虑可行性和可操作性来选择合理的防治措施。常用的方法有：根据煤层自燃期合理推进工作面进度，工作面建立防灭火系统和火灾监测系统，在开采过程中及时对采空区进行预防性灌浆或注惰性气体等预防性措施，防止自燃。要合理选择停采位置，避开漏风区。工作面收尾时，要及时回撤支架，并构筑永久防火墙。

2.5瓦斯灾害防治措施

综放面瓦斯防治的整体思路是加大风量、抽排瓦斯和强化局部积聚瓦斯处理。其中，最直接最有效的方法就是抽排瓦斯，在矿井巷道设置三进一回的方法，把位于隅角和支架上面的瓦斯抽排干净，使采空区进入工作面的瓦斯分流进而得到稀释，然后可在远煤壁打眼爆破，让瓦斯缓慢释放。

结论：综采放顶煤开采技术不但提高了厚煤层煤矿的开采效率，而且大大提高了煤矿开采的安全性，综采放顶煤采煤法是一种较先进的采煤技术，是中国当前开采厚煤层的主要方法，由于这种采煤技术在中国的应用时间并不是很长，在实际采煤过程中还有很多问题亟待解决，要想使这种采煤法在实际应用中更安全、更高效，需要不断研究和改进这种采煤技术，以便其能更好的为中国煤矿开采服务。

参考文献：

[1]赵世峰.综采放顶煤开采技术及其展望[J].煤炭技术，2008（5）：3-5.

[2]刘一博，白云虎，侯建国.浅谈综采放顶煤开采的发展及存在的问题与对策［J］.煤矿安全，2011（6）：160-162.

[3]樊运策.新世纪中国综放开采技术发展的思考[J].煤矿开采，2003，8（2）：7-8.