柳秋生

（山西陽(yáng)城陽(yáng)泰集團(tuán)伏巖煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)城 048105）

厚煤層綜合機(jī)械化長(zhǎng)壁放頂煤開(kāi)采方法出現(xiàn)于20世紀(jì)70～80年代，主要是用于厚度在五米以上，二十米以下的煤層進(jìn)行一次性全高開(kāi)采。這是一種采煤的新形勢(shì)，其采煤的方式即：采煤的工作面在煤層的下部而煤炭從上部支架上的窗口放出。以往對(duì)厚煤層那的開(kāi)采，主要是通過(guò)把煤層分成幾層，逐層開(kāi)采，而放頂煤開(kāi)采方是把煤一次性采出，極大的提高了采煤的工作效率，節(jié)省了工作時(shí)間。放頂煤開(kāi)采在我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用實(shí)踐證明：在提高工作面產(chǎn)量方面，具有非常大的優(yōu)勢(shì)，但是在長(zhǎng)期的使用中，在工作面出現(xiàn)的如：含矸率上升，采出率較低，粉塵的濃度加大以及大量的瓦斯涌出等問(wèn)題使煤炭開(kāi)采過(guò)程中，存在的不安定因素，這對(duì)于放頂煤的開(kāi)采和發(fā)展有消極的影響。

1 放頂煤開(kāi)采的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

使用綜采放頂煤開(kāi)采方法與分層綜采開(kāi)采方法相比，具有高產(chǎn)、高效的特點(diǎn)，它的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：即使是在不同的條件下，也能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高產(chǎn)和高效。具體表現(xiàn)在：

1.1 放頂煤開(kāi)采方面的高產(chǎn)和高效

綜采放頂煤的開(kāi)采和傳統(tǒng)采煤方式相比，最大的特點(diǎn)在于在煤礦區(qū)可以進(jìn)行平行開(kāi)采，在平行工作面中，多個(gè)開(kāi)采點(diǎn)可以同時(shí)采煤，使得工作效率提高了一倍多。

1.2 極大地降低了電力和材料的損失以及噸煤工作的之處

使用綜采放頂煤開(kāi)采，能夠有效的降低電能、金屬網(wǎng)、材料以及工作的損耗；而綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)和大采高開(kāi)采技術(shù)相比，能夠使工作面的噸煤電耗下降，巷道掘進(jìn)和輔助運(yùn)輸成本降低。

1.3 巷道掘進(jìn)率較低

綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)的巷道掘進(jìn)率一般比分層開(kāi)采低1-2倍，有效的提高了巷道掘進(jìn)率，節(jié)省了費(fèi)用，緩解了采煤掘進(jìn)不連續(xù)的情況，為生產(chǎn)集中化提供了條件。

1.4 煤層良好的賦存條件

綜采放頂煤采煤技術(shù)在我國(guó)多年的采煤實(shí)踐證明，在厚煤層的緩傾斜煤層中，煤層的厚度不均勻，變化性較大，而放頂煤開(kāi)采技術(shù)能夠和這種變化相適應(yīng)，提高開(kāi)采進(jìn)度。不光如此，放頂煤層還能很好的適應(yīng)存在落差、破碎頂板等相對(duì)復(fù)雜煤層的開(kāi)采。

1.5 對(duì)于特厚傾斜的煤層能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化的開(kāi)采

綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)在水平段的急傾斜的厚煤層開(kāi)采過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的機(jī)械化開(kāi)采。

綜上所述，放頂煤開(kāi)采技術(shù)在厚煤層開(kāi)采方面有著其他開(kāi)采方法無(wú)法比擬的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，縱觀我國(guó)的煤礦，綜采放頂煤是對(duì)于煤層厚度大于七米以上以及強(qiáng)度較低、容易片幫厚煤層所使用的主要開(kāi)采方法。盡管綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際的開(kāi)采施工中，還存在一些問(wèn)題，這使得綜放開(kāi)采技術(shù)在我國(guó)今后的煤礦開(kāi)采中還要進(jìn)一步的完善和提高。

圖1 綜放采場(chǎng)瓦斯涌出在空間分布圖

2 綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)面臨的主要問(wèn)題分析

2.1 綜放開(kāi)采的采出率較低

我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始對(duì)厚煤層的開(kāi)采，實(shí)施分層開(kāi)采的方法，并且對(duì)厚煤層開(kāi)采的回收工作面煤炭的采出率和采區(qū)的產(chǎn)出率都規(guī)定了較高的數(shù)值，但是經(jīng)過(guò)煤炭開(kāi)采的實(shí)踐證明，在煤礦開(kāi)采中，因?yàn)檎麄€(gè)煤層中出現(xiàn)斷層切割、煤層厚度變化較大，分層開(kāi)采時(shí)，煤層的厚度不同等條件的限制，使得我國(guó)早年間的采用的分層煤礦開(kāi)采根本無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)家的相關(guān)規(guī)定。盡管使用綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)大大的緩解了這些影響因素，但是在正常的開(kāi)采情況下，采用綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)的采出率只能夠達(dá)到81%-86%，煤炭損失的情況不容樂(lè)觀。

在綜放工作面的煤炭損失基本上可以分為三個(gè)部分：首先是放煤工藝造成的煤炭損失大約占到了工作面損失的1/2及其以上；其次是在開(kāi)采的過(guò)程中，設(shè)備條件限制引起的損失約占到了1/4；最后是綜放工作面的設(shè)計(jì)參數(shù)受到限制或者是不合理而引發(fā)的損失占到了1/4。

2.2 放頂煤開(kāi)采的自然發(fā)火防止問(wèn)題

我國(guó)對(duì)于厚煤層的開(kāi)采，常會(huì)出現(xiàn)很多的丟煤現(xiàn)象和采空區(qū)封閉相對(duì)困難等問(wèn)題，在這種情況下，很容易出現(xiàn)自然發(fā)火問(wèn)題，發(fā)火問(wèn)題的出現(xiàn)不但給放頂煤開(kāi)采帶來(lái)影響，還會(huì)嚴(yán)重制約了煤炭的產(chǎn)出量，影響了煤炭開(kāi)采的進(jìn)度。

2.3 絕對(duì)瓦斯涌出量增加

現(xiàn)階段我國(guó)多數(shù)的煤層中都含有大量的瓦斯，有的含量較低，有的含量非常高。有的煤層自身以及周?chē)拿簩又卸己写罅康耐咚?，在開(kāi)采的過(guò)程中，一旦開(kāi)采了一面，周?chē)拿簩又械耐咚咕蜁?huì)像綜采工作面回流。以前，針對(duì)高含量的瓦斯厚煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，主要采用分層開(kāi)采的方式。由于在不同的煤層中，瓦斯的含量各異，所以在開(kāi)采第一分層時(shí)，尚未開(kāi)采的煤層以及相鄰的煤層中存在的瓦斯就會(huì)迅速的涌入開(kāi)采的第一分層中，這樣會(huì)使正在開(kāi)采的煤層中含有大量的瓦斯，從而增加爆炸的危險(xiǎn)。而目前，我國(guó)厚煤層的開(kāi)采，放頂煤開(kāi)采實(shí)現(xiàn)一次性采出，被開(kāi)次層的瓦斯可以均勻的釋放，瓦斯的涌出量和分開(kāi)采中第一層開(kāi)采過(guò)程相比，大幅度的減少，而且采用綜放放頂煤開(kāi)采還能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的工作，正是由于綜放工作面產(chǎn)量的增多，在自然回流中的瓦斯含量很高，所以增加了治理的難度。

采用放頂煤開(kāi)采技術(shù)，在綜放工作面中煤炭的產(chǎn)量很高，在煤層中原始瓦斯含量相同的情況下，和普通的綜采相比，采場(chǎng)瓦斯的涌出量很多，在進(jìn)行放頂煤開(kāi)采過(guò)程中，液壓支架的后方和上面比沒(méi)有風(fēng)流的運(yùn)營(yíng)，并且有大量的松散煤的存在，松散煤能夠切實(shí)的保證瓦斯充分的釋放。在煤層的縫隙中釋放出來(lái)的瓦斯，有的在支架的上方停留，還會(huì)有的反而在工作面的隅角處聚集起來(lái)，反而為瓦斯事故的發(fā)生埋下了隱患。

圖1表示的是綜放采場(chǎng)瓦斯涌出在空間的分布圖。在圖1中，圖上的B區(qū)的平均風(fēng)速是A區(qū)的80%，而A區(qū)的平均風(fēng)速是C區(qū)的70%。C區(qū)是放落煤炭以及采空區(qū)遺煤瓦斯涌出地點(diǎn)，B區(qū)是斷裂煤壁，這樣就形成了低風(fēng)速和高瓦斯量相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，在這樣的區(qū)域里，瓦斯很容易超標(biāo)。對(duì)頂板比較穩(wěn)定或者容易冒落，直接頂板厚度較薄的綜放工作面采煤時(shí)，在采空區(qū)的上部也許會(huì)留有巨大未冒落空穴，當(dāng)上部的頂板突然間斷落時(shí)，在空穴中留下的瓦斯會(huì)迅速的擠入工作面以及回風(fēng)巷中，從而引起瓦斯的爆炸。

2.4 放頂煤支架和配套設(shè)備的研制問(wèn)題

在綜采放頂煤開(kāi)采的工作面的過(guò)渡之間和端頭支架的研究工作一直以來(lái)都是放頂煤開(kāi)采過(guò)程中的重要問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，收效甚微。工作面端頭沒(méi)有合適的支架和放煤的方法，這樣嚴(yán)重的影響了煤炭的采出率，而是采煤現(xiàn)場(chǎng)丟煤的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，嚴(yán)重的火災(zāi)隱患無(wú)疑增加了工作面工作的復(fù)雜性。端頭支護(hù)和手工作用，具有安全條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，這些嚴(yán)重制約了采煤的進(jìn)度，從而治愈放頂煤開(kāi)采圈套設(shè)備功能的發(fā)揮。

3 對(duì)放頂煤開(kāi)采技術(shù)中問(wèn)題的解決措施

3.1 提高綜放開(kāi)采采出率的主要方法

針對(duì)綜放開(kāi)采的采出率低的問(wèn)題，提高工作面采出率的方法主要有：首先加大對(duì)放頂煤理論的研究，改善和豐富放頂煤的開(kāi)采的方法，提供放煤工藝的消耗。其次，和改善綜放工作面采煤所使用的設(shè)備，及其開(kāi)采方案，以有效的減少工作面兩端的損失。

3.2 做好放頂煤開(kāi)采的自然發(fā)火防止問(wèn)題

鑒于放頂煤開(kāi)采的自然發(fā)火給煤礦的開(kāi)采帶來(lái)的問(wèn)題，所以必須采取必要的防火措施，其主要的方法如下：首先在采空區(qū)和高冒區(qū)內(nèi)倒入黃泥漿或者是向采空區(qū)內(nèi)注入一些惰性氣體，這些都是切斷火燃燒的途徑。其次，給巷道的圍巖加固，使用阻燃物質(zhì)在巷道的表面進(jìn)行涂膜或者噴灑，還可以在巷道松動(dòng)圈中灌注一定的組織燃燒的物質(zhì)。最后沿著空巷巷道的一邊灌入阻燃物，用以隔開(kāi)采空區(qū)。

盡管我國(guó)現(xiàn)階段在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中，防止火災(zāi)的方法很多，但是在實(shí)際的操作中，存在重視度不高，還是成本較高，復(fù)發(fā)等原因，還存在著當(dāng)采煤的施工面上發(fā)生火災(zāi)使，沒(méi)有做好防火措施，也沒(méi)有救火措施，只能關(guān)閉工作面，所以在放頂煤開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)火災(zāi)的防治和預(yù)防工作是今后工作的重點(diǎn)。

3.3 完善防治瓦斯災(zāi)害的技術(shù)

通過(guò)以上對(duì)綜放工作面中瓦斯涌出量的大幅度增加的問(wèn)題，以此造成煤礦中的瓦斯爆炸，不僅僅給煤礦工作人員的生命安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅，還造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。所以采取措施減少和預(yù)防煤礦區(qū)的瓦斯爆炸是工作的重中之重，瓦斯爆炸不僅僅給經(jīng)濟(jì)造成損失，還嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全?，F(xiàn)如今，我國(guó)對(duì)瓦斯治理的最有效最直接的方法就是抽取瓦斯，主要的方式為：在煤礦開(kāi)采區(qū)內(nèi)的巷道設(shè)置三進(jìn)一回的方法，把位于隅角的瓦斯排除干凈，清除掉位于支架上面的瓦斯，把從采空區(qū)進(jìn)入工作面的瓦斯分流稀釋?zhuān)缓笤谕ㄟ^(guò)采用遠(yuǎn)煤壁打眼爆破松動(dòng)的方法，把瓦斯慢慢的釋放出來(lái)。

3.4 新型系列綜放支架以及配套設(shè)備

在綜采放頂煤開(kāi)采過(guò)程中，最重要，最關(guān)鍵的技術(shù)要數(shù)綜放支架的綜放開(kāi)采技術(shù)。在多年的采煤實(shí)踐中可得出，在緩傾斜厚煤層綜采放頂煤開(kāi)采的工作面中確立了低位放頂煤支架為主要的架型，以我們現(xiàn)階段的技術(shù)和實(shí)例，能夠設(shè)計(jì)制定出適合不同傾角、不同厚度和不同頂?shù)装宓南盗兄Ъ?，設(shè)計(jì)的支架無(wú)論是從可靠性還是壽命上分析，都是最先進(jìn)的技術(shù)。我國(guó)在綜放支架的設(shè)計(jì)中，還是設(shè)計(jì)制造了端頭支架和過(guò)渡支架兩個(gè)重要的支架系列，使綜放開(kāi)采技術(shù)能夠更好的適應(yīng)煤礦的實(shí)際情況，提高安全性。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和用煤量的激增，作為高產(chǎn)、高效的放頂煤開(kāi)采技術(shù)在我國(guó)各煤礦區(qū)得到了普遍的應(yīng)用，尤其是對(duì)厚煤層的開(kāi)采，取得了更優(yōu)的成績(jī)，但是放頂煤開(kāi)采目前依然存在很多的問(wèn)題，還需要有關(guān)部門(mén)投入大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行分析研究，找出可行性措施。近幾年，我國(guó)的放頂煤開(kāi)采技術(shù)和采煤方法都得了不同程度的發(fā)展和提高，為厚煤層安全、高效的開(kāi)采提供了可能性，與此同時(shí)為了現(xiàn)代化煤礦的開(kāi)采，提供了更多的采煤方式，在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，我們相信在不遠(yuǎn)的未來(lái)，放頂煤開(kāi)采技術(shù)和開(kāi)采方式將會(huì)不斷的完善和更新，我國(guó)將會(huì)在放頂煤開(kāi)采領(lǐng)域做出新的貢獻(xiàn)。

[1]李建民，現(xiàn)代放頂煤開(kāi)采理論與實(shí)用技術(shù)[M]，徐州，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版，2001

[2]石志文，對(duì)提高綜放工作面回采率的探究[J]，中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009（08）:6-7.