放頂煤在高檔普采工作面中的應用

謝強謝斌

（肥城礦業集團有限責任公司 曹莊煤礦，山東肥城271601）

曹莊煤礦是山東能源肥城礦業集團公司的骨干企業，座落在泰山西麓。1965年建成投產，原煤年生產能力120萬噸，是一座國有大型現代化礦井。為提高煤炭資源回收，提高工作效率，針對井下位于六采區三層煤東翼邊角塊段3100工作面，經研究決定，將直接回采下分層，在工作面放頂排再安設刮板輸送機一部，實行放頂煤方式回收上分層煤炭。

1 采區概況

表1 六采區基本情況

曹莊煤礦下組煤的開采嚴重受水威脅，隨開采水平的延伸，受水威脅程度愈加嚴重，現有的防治水措施還不能保證水文地質條件復雜塊段工作面的安全回采。因此，尋找煤質好、效益高、開采成本低的上組煤成為當前工作的重點。而我礦的六采區是三層煤的最后一個采區，最大限度的回收資源成為工作中的重點，以下詳細介紹本采區的情況（見表1）。

2 放頂煤采煤方法與工藝

2.1 采煤方法

采用傾斜長壁采煤法，后退式回采，全部垮落法管理頂板，工作面回采高度2.2m。工作面切眼沿煤層傾向布置。

2.2 支護方式

2.2.1 本面采用齊梁直線柱支護形式。工作面每推進1m，沿工作面鋪設尼龍網、掛梁及前移長鋼梁、支回柱一次。頂梁為正懸臂，支柱后爪卡在頂梁后端的2～3個牙口處。根據該面頂板巖性和采煤機械情況，端面距為0.65m。為控制端面距，要求每隔兩架頂梁檔套使一架3.8m長鋼梁，一梁不少于三柱支設牢固。

2.2.2 工作面使用DZ2.2～2.5型單體液壓支柱配合HDJB-1000型金屬鉸接頂梁支護頂板，頂梁之上鋪設尼龍網護頂。根據三層煤的礦壓顯現規律和支護情況，工作面初壓前后均采用4～5排控頂方式，即最大控頂距為5.65m，最小控頂距為4.65m，工作面放頂步距1m，機道寬1.35m，采煤機吃刀斜茬處控頂距可擴大到6.65m。

2.2.3 工作面必須保持人行道、面前、面后機道三排水平調角楔齊全，調角楔打緊鎖牢，不準使用變形、損壞、單個、無繩的調角楔，插調角楔時小頭朝向機尾方向。

2.3 放頂煤方法

2.3.1 在工作面第五排支柱 （放頂排）與第四排支柱之間安設一部SGB-40T型刮板輸送機，輸送機要緊靠第五排支柱。

2.3.2 工作面達到最大控頂距，支齊五排支柱后，首先將第四排靠SGB-40T型刮板輸送機的支柱回出，每次回柱不得超過7節溜槽的長度，然后在第四架頂梁前端支設一棵基本支柱，最后按照由機頭向機尾的順序開始移老空側刮板輸送機。

2.3.3 首先將機頭帶7節溜槽移到支設的第三排基本支柱與新放頂排（第四排支柱）之間，然后支齊新放頂排支柱。依次由機頭向機尾方向回第四排支柱→將第四排支柱支在第四架頂梁的前端→移SGB-40T型刮板輸送機→支新放頂排支柱。直到移完刮板輸送機，支完新放頂排支柱，每路頂梁下保持六棵支柱，最后回撤第五排支柱及頂梁。

2.3.4 回柱工作完成后，在未套使長鋼梁的頂梁檔內在距溜槽以上0.2m-0.5m處將尼龍網剪開0.3m×0.3m的“T”型口，用于回收老空垮落的煤炭，人工使用扒子或鐵锨扒煤至刮板輸送機內。直到見到矸石為止，最后用尼龍帶或大笆將開口封住。

2.3.5 面前割煤時長鋼梁要竄至煤壁跟，維護面前頂板。放煤時長鋼梁要向后竄，與放頂排后端對齊，長鋼梁始終保持一梁三柱，面前可使用點柱或上挑板梁（一梁二柱）維護面前頂板。

2.4 循環勞動組織

根據該面生產條件和采煤工藝，確定采用三班生產，邊采邊準，日進三個循環的作業方式。

2.5 礦壓觀測

工作面開采期間，重點在上下順槽及工作面兩端頭進行了煤粉監測和工作面支柱阻力進行循環監測，利用綜合監測結果，對工作面沖擊危險進行預測預報，當監測出有沖擊危險時，利用爆破卸壓法對應力集中地點進行卸壓爆破。

圖1 工作面支護平面圖及剖面圖（單位mm）

2.6 經濟效益分析

2.6.1 工作面正規循環生產能力

式中：

W——每個循環產量，t；

L——工作面傾斜長度，39m；

S——工作面每刀截深，1m；

h——采高，平均2.2m；

γ——煤的容重，1.35t／m3；

C——工作面回采率，95%。

工作面回采產量：每循環生產能力×工作面推采長度=110×195= 21450（t）

2.6.2 頂煤回收循環生產能力

式中：

W——每個循環產量，t；

L——工作面傾斜長度，39m；

K——工作面放頂距，1m；

h——剩余煤厚，平均2.25m；

γ——煤的容重，1.35t／m3；

C——回收率，75%。

頂煤回收煤炭量：每循環生產能力×工作面推采長度=88.8×195= 17316（t）

2.6.3 工作面總回采煤炭量為21450+17316=38766（t），增產17316/ 21450=81%

該技術的成功應用，大大提高了工作面的生產能力及我礦3層煤的煤炭回收率，并可在工作面較長、煤層較厚、推采長度較長的煤層中得到推廣，延長礦井的服務年限 ,保證礦井的高產穩產。

2.7 安全措施

2.7.1 瓦斯防治措施

1）加強通風管理，保證工作面的風量符合作業規程規定。

2）工作面設專職瓦斯檢查員，井下現場嚴格執行“一炮三檢”制度。

在采煤工作面回風下隅角處安裝瓦斯斷電儀連續監測回風流中瓦斯濃度。

4）工作面嚴禁放明炮、放糊炮。

2.7.2 防火

1）保證工作面的推進速度，盡量縮短煤的氧化期，防止煤炭自燃。

2）加強頂煤回收管理，減少頂底煤的丟失。

3）工作面結束時及時封閉。

4）及時采取向采空區噴注阻化劑和注漿等綜合防滅火措施。

2.7.3 使用條件

1）煤層傾角小于20°的煤層。

2）煤質中硬以下或注水軟化能達到很好放煤效果的煤層。

3）無自燃發火傾向或有自燃發火傾向但能在發火期內采完的煤層。4）地段小，斷層多，煤層節理和層理都比較發育的煤層。

3 結語

實踐證明放頂煤方法具有高產、高效、低耗、經濟效益高、安全性高等優點，是厚煤層開采的一種比較理想的開采方法，有廣闊的應用前景，但仍有一些問題：

3.1 對于煤質中硬以上的煤層來說回采率偏低，只能達到65%－75%左右，浪費資源。

3.2 放頂煤的防火問題仍然沒有得到很好的解決，特別是發火期短的煤層。

3.3 工作面的支護密度大。

［1］徐永圻，姜志方.煤礦開采學[M].中國礦業大學出版社，2009，7.

［2］杜計平，汪理會，編著.煤礦特殊開采方法[M].中國礦業大學出版社，2003,10.

［3］張恩強，勾攀峰，陳海波.井巷工程[M].中國礦業大學出版社，2010.

［4］張安興.堅硬厚煤層綜采放頂煤預裂爆破開采技術的實踐與應用[J].山東煤炭科技，2007(6)：1－2.