小議較薄厚煤層綜放開采技術

李世堯

1存在的主要問題

針對較薄厚煤層的特殊情況，在部分局，礦采用了分層開采法。但分層開采不但帶來了掘進率高，還使材料消耗過大。因此，傳統的分層開采也逐步被淘汰。現在更多的還是采用一次采壘高或綜采放頂煤開采技術。在采用綜放開采時又會出現一些特殊問題，主要表現在如下兩個方面。

(1)煤炭回收率降低和含矸率的增加煤層在未開采前，原頂煤上方為一個層狀分明，平整的煤矸分界面，隨著放煤工藝的展開，支架前移和頂煤的放落逐漸形成為一個煤矸混合帶，如圖1所示。

由圖l可知，較薄厚煤層采用放頂煤開采時，由于煤層厚度較小，在采煤機割煤后所剩頂煤厚度一般不足2.5m。經觀測發現，當頂煤厚度小于2.5m～3.0m時，頂煤在放落過程中呈類似于偽頂無規則的冒落狀態，因此，這將增加控制頂煤運動的難度，造成煤矸混合率進一步增加。

(2)端面頂煤的控制困難。較薄厚煤層采用放頂煤開采時，由于頂煤厚度小，強度低。很容易產生離層斷裂現象，造成支架控制頂板的難度，特別是在端面空間無支護的情況下，頂板與頂煤將隨時可能發生冒落，進而引發直接頂的冒頂事故。因此，能否有效控制端面頂煤的冒落是成為較薄厚煤層采用綜放開采成功的關鍵，見圖2所示。

從圖2可知，煤矸混合帶厚度越大，工作面的回采率越低，含矸率也越高。較薄厚煤層放頂煤開采時，直接頂將與頂煤同步冒落，混矸帶厚度相對于松散頂煤的總厚度比例較大，同時在頂煤放落過程中，放煤步距損失與厚煤層綜放開采基本相同。

2需要采取的應對措施

2.1選擇適宜的架型，保持頂煤的完整性

(1)在選擇支架的架型結構時，要選擇頂梁帶有潛入式伸縮粱的支架，能夠及時伸出支護端面新暴露的頂煤。另一方面，在該支架的后立柱上裝有初撐力的保持閥，一旦支架頂梁上方的頂煤發生了抽冒，支架也會在初撐力保持閥的作用下迅速接觸頂梁上方的破碎煤矸，不使頂煤冒落的范圍進一步擴大，從而保持了頂煤的完整性。

(2)選擇具有高位和中位的放頂煤支架，除架間存有脊背三角煤丟失外，還易造成煤矸混合帶厚度不規則。低位放煤支架無脊背丟煤，但頂煤垂直移動距離大，后部掩護梁坡度大時，煤矸混合帶厚度呈上升趨勢，如果能將掩護粱坡度減緩，使頂煤緩慢曲線移動，將可減少煤矸混合帶厚度。

(3)支架必須要有較高的初撐力，以減少頂板與頂煤的初期下沉量，而支架的工作阻力則不必過高，以減少對頂煤的支撐破壞，維護頂煤的完整性。

(4)工作面支架應選用能夠連續放煤的支撐掩護式低位放頂煤支架，以減少脊背煤損失。同時，支架后掩護粱與頂粱的夾角要緩，使頂煤能夠緩慢下沉逐漸移動至放煤口，從而減少煤矸混合帶厚度。

2.2控制煤層采高。保持合適的采放比

當綜放面的頂煤厚度小于2.0m時，確保工作面有較為合適的采放比。這就大大減少了煤壁片幫和支架端面頂煤冒落現象的發生。因此，放煤工藝損失在較薄厚煤層中所占的比例將增大，所以降低煤矸混合帶的厚度將是較薄厚煤層綜放開采提高回采率、降低含矸率的主要措施。煤矸混合帶厚度取決于以下幾個因素。

(1)割煤方式。為適應工作面一采一放平行作業的循環方式，采煤機要采用斜切進刀單向割煤往返割一刀的的割煤方式，這樣可提高工時利用，兩端頭能做到支護及時，并改善放煤工的作業環境條件。

(2)放煤方式。根據工作面煤厚較薄的實際情況，應選擇合理的放煤工藝放出頂煤，經對有關資料的統計與分析，大多采用雙輪順序放煤方式，這有利于提高回采率，降低含矸率。因頂煤較薄，不宜采用多輪順序放煤，以采用單輪順序或間隔放煤為宜。嚴格見矸關門，防止超高放煤。放煤步距應與薄頂煤移動規律相適應。對于較薄厚煤層，由于頂煤厚度較小，其放煤步距也應適當縮小，應采用一刀一放。在工藝選擇上應采用小步距、間隔l放、輕擺尾梁的放煤方式。

(3)放煤步距。合理的放煤步距是提高煤炭回采率，降低含矸率，提高工作面產量的關鍵。放煤步距的確定要考慮支架的結構，頂煤的活動規律等因素的影響。合理的放煤步距應使頂板矸石和后方采空區矸石同時到達放煤口，此時，煤矸混合帶最薄。

(4)煤層本身的力學特性與結構。煤層硬度越大，結構越復雜，混合帶的厚度越大。煤層頂板節理裂隙發育，能隨采隨冒時，煤矸混合帶的厚度薄。

3結語

(1)為降低含矸率。提高回采率，必須設法將煤矸混合帶厚度加以控制。為防止端面頂煤的隨時冒落，首先從支架選型上要求能夠及時封閉端面頂板的液壓支架，同時支架應具有一定的水平推力，掩護梁坡角要小。在采煤工藝選擇小步距、輕擺尾粱，間隔放煤的方式，為保證3.0m～5.0m的較薄厚煤層采用綜放開采使回收率與含矸率達到一定的許可范圍，應根據頂煤的冒落特性選定合理的采放厚度和正確的放煤工藝，保持支架的良好工作狀態。

(2)工作面的放煤方式，采取單輪順序全量放出，一采一放，即放煤步距不超過0.6m，這樣，即可提高煤炭回收率，又可保證煤炭的產出質量。

(3)在工作面采用及時支護的移架方式，同時力求工作面推進方向與節理裂隙的發育方向一致。通過以上分析，只要我們采取了適當的防范措施，同樣也可在5.0m以下的較薄厚煤層中采用綜采放頂煤開采工藝，實現煤炭生產的高產穩產，使我國的綜放開采技術健康穩步發展。