我国综采放顶煤开采技术及其展望

我国综采放顶煤开采技术及其展望

韩雁青

鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 010300

摘要：综采放顶煤技术作为开采厚、特厚煤层的主要方法，在我国得到迅速发展，目前已处于世界领先地位。本文简要回顾了综采放顶煤技术国内外的应用概况，我国综采放顶煤技术的发展历程以及存在的问题与对策，并对综采放顶煤技术进行了展望。

关键词：厚煤层；综采放顶煤；问题；对策

1. 放顶煤开采的基本原理
    放顶煤开采最初在国外主要用于边角煤、煤柱回收、赋存条件不稳定的煤层开采等，后来随着对该项技术认识的深入、技术发展、支架设备进步等，这种方法已称为正规开采方法，尤其是在我国已经成为厚煤层开采的主要方法之一。放顶煤开采的基本原理就是在厚煤层中，沿煤层（或分段：急倾斜）底部布置一个正常采高长壁工作面（一般为2.5～3m，最近在个别工作面采高达4.5～4.5m），用常规采煤方法进行回采，利用矿山压力和煤岩的力学特征等，使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（上方）放煤口放出，并经过刮板输送机运出工作面的采煤方法。

二、开采特点
　　2.1工艺特点
　　较之常规机械开采技术，综采放顶煤在效率上有着很大的提升。在使用综采放顶煤技术时，往往需要使用两台或是两台以上的采煤运输机同时工作，其中的一台运输机与以往的开采方式一致，通常位于煤体前方，而其他的运输机则需结合支架结构共同进行相应的采煤与放煤工作，这便形成了完整的采煤工序。并且该方法在实际应用之后，效果也极佳，尤其是将该采煤方法应用在急倾斜类特厚煤层的开采以及缓倾斜类厚煤层的开采中，更是能够充分的发挥该采煤方法的独特应用优势，且能在降低成本消耗之余，实现提升出煤率的生产目标，所以该方法受到了企业的青睐。
　　2.2技术特点
　　综采放顶煤在技术方面的特点主要表现在以下几个方面：第一，提升输出量。使用综采放顶煤方法，能够有效的提升煤炭输出量，一方面来讲，该开采方法在具体应用时，往往会使用多套设备，所以采煤效率必然会增加;另一方面来讲，该开采方法能够适应较为复杂的作业环境，尤其是对于一些断层，具有较强的应对技术;除此之外，该开采方法在施工技术配置方面也有着较强的应用优势，也即该方法简化设置了巷道工艺流程，所以巷道掘进率有所降低，能够减少材料消耗，实现高产、高效的集约化生产，不仅可以提升煤炭产量，亦能提升开采能力;第二，节省劳动力。由于综采放顶煤方法大量使用机械设备，推行机械化生产，所以极大的提升了工作效率并节省了大量的劳动力;第三，作业矿压小。根据相关统计，工作面的推进速度与周期性矿压有着紧密的联系，一般来讲，速度越快，矿压越不明显，所以在采用液压支架结构时，原有的四柱支撑可以转变为两柱支撑，如此既能满足生产需求，也能降低资源消耗，实乃一举两得;第四，安全性问题。综采放顶煤方法的工作强度比较大，所以存在的安全问题也比较多，例如火灾、瓦斯隐患等，这些都会影响到工程的顺利进行，所以必须要预先采取一些防治措施，以避免发生毁灭性破坏，威胁施工人员人身安全与施工现场的财产安全。

三、我国综采放顶煤技术存在的问题及展望

3.1工作面回采率较低

回采率是衡量综采放顶煤技术先进与否的重要指标之一，就我国目前工作面回采率的实际情况而言，与国家技术政策标准的要求相比仍然有很多工作要做。在实际的探索中，可通过以下措施改进：(1)支架错开开切眼，顶煤打眼放炮强制放顶，减少初采过程损失；(2)对放顶煤工作面端头支架进行优化设计，尽可能减少端头损失；(3)合理选择单、多轮间隔放煤工艺及相关参数，减少放煤过程损失；(4)合理设定放煤步距，科学制定放煤方式。

3.2瓦斯灾害的防治问题

综采放顶煤工作面生产十分集中，大面积暴露煤体需要溢出瓦斯，在高瓦斯矿井中，生产与瓦斯的影响更为明显，影响矿井的安全运行。可通过以下措施改进：(1)采取提高回采率、合理通风、加强抽放等常规瓦斯防治措施；(2)利用局部送风冲淡瓦斯、设置风帘等措施；(3)加强采空区瓦斯抽放。

3.3自然发火的防治问题

综采放顶煤工作面与分层开采相比，回采率较低，易引起自然发火灾害。可通过以下措施改进：(1)防止向采空区漏风；(2)利用氮气等惰性气体封堵；(3)加强灭火管理，发现火情，迅速处理，终止蔓延；(4)建立自动化检测系统，并加强现场检查。

3.4工作面粉尘的防治问题

综采工作面粉尘主要来源为采煤机割煤、放煤等过程。其中割煤过程产尘量最大，一般占到一个循环产尘量的80％左右，且放煤口位置越高，顶煤破碎程度越大，产生的煤尘就越大。可通过以下措施：(1)向煤层注入一定量的水，增加煤层的润湿性，降低煤灰的悬浮率；(2)在重点位置进行喷雾降尘，改进喷雾结构；(3)合理控制风速在最佳除尘风速区间，保证除尘效果。

四、综采放顶煤开采技术分析

  4.1关于治水的有效措施
  就综采放顶煤的采煤工艺方面的水危害而言，其主要是因为顶底板的砂岩水或钻孔水等。为确保工作安全，一定要做好相应的防御和管理工作：第一，提前做好工作，根据实际情况利用瓦斯排放系统排掉一些积水。第二，对于与片麻岩邻近的综采放顶煤的工作面一定要掌控放煤量，需要的情况下可以利用只割不放的方式增加开采的速度。第三，机巷内的结构并不简单，可以额外设置一个完整的排水系统，最大限度地减少水体流出造成的不良影响，或者是布置一个大水池和抽水泵，用来减缓排水的压力。第四，做好孔口水的防范治理工作，首先要对水源地做好探测的工作，针对临近水源的报废孔口一定要做封堵孔体的工作，甚至可以注浆封堵。
  4.2采用新型的综放支架与配套装备
  采用新型综采设备与配套综放支架，是实现综放开采技术有效改进的重要方式，同时也是综采放顶煤技术在不同厚度与倾角煤层中获得更好的应用效果。现阶段，我国自主研发的过渡与端头支架能够很好地适用于不同地质条件的厚煤层开采，提高了综采工作的安全性与适应性。
  4.3关于煤尘的有效措施
  我们不仅要重视瓦斯，同时也要对煤尘引起高度的重视，煤尘的浓度到了一定限度以后就会造成煤尘爆炸的危险，对工作人员的人身安全产生危险。关于防尘的方式有很多，第一，做好空气的流通，确保通风系统的流畅。第二，可以在支架顶梁上方设计几个水幕。第三，提前进行煤层作业时，一定要注入高压水，防止由于煤体过于干燥而产生煤尘我危险。第四，采煤时要布置一个喷雾设备，使采煤与喷雾的联动控制。
  4.4瓦斯综合防治措施
  具体可从三个方面入手，其一，对于煤与瓦斯突出矿井，在开采之前应当提前做好瓦斯预抽采，最大限度的释放瓦斯压力，减少瓦斯浓度，在达到了相关的规定标准之后，才能投入到生产中。其二，在综放开采的过程中，对于采空区瓦斯积存必须做好监测，如果顶板悬露的面积较大，则应当提前选择使用人工爆破的方式进行强制放顶，防止在采空区的顶板上积聚有大量的瓦斯。其三，确保工作面通风量。工作面通风量应当严格达到煤矿安全规程的要求，对于工作面的一切火源必须严格禁止，尤其是电火花必须严格防止。如果煤层中有硫铁矿、夹矸，在割煤的过程中应当进行洒水，割煤的过程中还应当保证平稳，防止切割到矸石或者硫铁矿而导致火花发生。
参考文献
[1]徐明飞.浅析煤矿综采放顶煤安全开采问题[J].当代化工研究,2019(16):54-55.
[2]胡俊伟.厚煤层综采放顶煤开采矿压显现规律分析[J].能源与节能,2019(12):6-7.
[3]曹晋.提高综采放顶煤回采率的方法探究[J].江西化工,2019(06):247-248.

窗体底端