淺談頂煤放出規律

摘要：現場實際觀切資料和實驗室相似模型研究證實，頂煤從開采底分層到最終放人工作面要經歷四個主要過程。其中前三個過程都是保證最后-個過程頂煤能順利放出的前提。研究頂煤放出規律的目的在于選擇和確定合理的放煤工藝和放煤參數。放頂煤與金屬礦放礦學有相似的方面，但是由于各自所研究的對象及邊界條件不一樣，因而在放出規律、放煤(礦)工藝等方面存在著很大的差異。

關鍵詞：頂煤放出規律 放煤(礦)工藝

1、放頂煤回采工作面特點

放頂煤開采適用于緩傾斜5m以上特厚煤層和急傾斜8m以上特厚煤層。在開采緩傾斜煤層時，首先沿底板使用常規采煤方法采出2—3m厚煤層，然后再回收頂煤。在急傾斜特厚煤層內，沿走向方向把煤層劃分成階段高度ｈ1，ｈ2，ｈ……后，再在每一個階段底部布置水平工作面，采出一層煤再回收其頂部煤體。（圖1-1）

從總體上來講，放頂煤可分兩個過程，第一是頂煤松動、破壞、垮落過程，在底分層煤采出以后形成采空區，頂煤在礦山壓力和自重作用下破壞、培落形成松散無規則的塊體堆，其頂煤冒落高度取決于頂媒放出前的媒體碎脹系數和底分層開采高度。

第二是頂煤放出過程；當支架放煤口打開以后，已破碎的散體狀頂煤靠自重流入放煤口，其運動形式具有松散介質特征，盡管某一個煤塊體的運動是用于剛體隨機滾動、不連續。但從宏觀上來看，大量煤塊體滾動具有明顯的連續流動性。所以在研究頂煤放出現律時，既要考慮它的整體流動性，又要兼顧個體的隨機性。放頂媒的另一個特點是在放頂煤工作面內，盡管頂煤承受上部頂板壓力和自重作用，但是同時又受到下面支架的支撐作用，在這對力的共同作用下頂煤必然要沿一定方向的破斷角a。發生斷裂，形成前方是相對穩定的頂煤斷裂壁，后方則是已經垮落的松散煤體。（圖1-2）

a值的大小受許多因素制約，如頂部壓力大小、方向、支架支撐力、架架型及頂煤本身物理力學特性，它反映了頂煤在特定的地質條件下，煤體穩定性程度的綜合指標。a值越大，由于相對穩定頂煤垮落面的存在，制約和改變了松散煤體的運動軌跡使頂煤放出量受到影響，煤巖分界線狀態也受到影響。

由于支架連續向前提進，那么支架上的放煤口也在不斷地向前移動，頂煤放完后空間由頂部矸石充填。因此在頂煤的第一次垮落后， 上方和后方都是矸石區，而前方是相對穩定的頂煤斷裂壁，準備待放的松散煤體只是在支架后上方的一個小區域內，在放頂煤工作面每一個支架上都有一個放煤口，若依次放煤，放煤口在工作面方向可以看做是連續、狹長的放煤槽，不存在脊煤損失。再者，不同的支架架型及參數對放煤效果影響也較大；其主要參數是頂煤斷裂壁到放煤口的水平距離；即不同類型支架放煤口位置對放煤效果的影響。

以上放頂煤工作面的特點部是在金屬礦山中放礦學所沒有涉及到的更復雜影響因素和邊界條件。

2、單口放煤規律

頂煤在放出階段時已完全成為破碎松散煤體。為此從解決主要矛盾人手，把放出煤體抽象成理想松散介質即C=0，在模型上觀察頂煤放出移動規律。所謂無邊界條件約束放煤，是相對有邊界約束而言的，系指在放煤口一定區城內不存在固定邊界，一旦打開放煤口散體顆粒都在相同條件下向放煤口移動。

為了準確地描繪出頂煤在放出過程中原始所在的空間形態，在鋪設模型時，每鋪一定厚度的巴厘石，再按一定順序設置帶有記號的標志顆粒，然后在職時從放煤口回收所有標志顆粒，從而在圖紙上反推出每一次致煤時，其放出的項煤原始所在的空間形態，實驗數據經計算機處理表明：每一次放出的顆?；境鲎砸粋€橢圓球體內，盡管放出撓球體是一個概率值但它建立在大量的實驗基礎之上，以此進行計算所造成的誤差值是很小的。并且以標準橢球體方程表示概率橢球體方程，即簡練又有利于進一步理論推導。放煤口尺寸對放出足的影響誤差僅在5％左右，所以在實際中不考慮放煤口對放出體的影響，把放出體抽象成完整的橢球體，誤差是在許可酌范圍內，而且這樣抽象大大簡化了頂煤放出量計算和以后的數學推導。

參考文獻：

[1] 我國繞采放頂煤開采現狀及展望(高產高效綜采技術國際研討會論文集，中國煤炭學會)，賈悅謙，1992年。

[2]開天窗放頂煤工藝在中硬煤層中的應用[J].煤炭科學技術，1991年第2期