淺談綜采放頂煤開采技術

摘 要：介紹20世紀80年代中期以來對我國煤炭工業有重大影響的綜采放頂煤開采技術概況；并對綜采放頂煤技術提高煤炭回收率的技術措施、新型系列綜放支架及其配套設備、綜放工作面安全保障系統進行具體闡述。

關鍵詞：煤炭開采；綜采放頂煤；安全保障系統

1 綜采放頂煤技術發展概況與現狀分析

國外對綜合機械化放頂煤開采技術的應用發展較早，直到20世紀80年代后期，該項技術逐漸被其他技術所取代，至90年代，只在少數礦井作業中局部使用。相比而言，我國對該技術的應用較晚，開始于80年代，綜合技術得到全面發展應用是在90年代，1994年，全國范圍內綜放開采量高達3688104t。隨著設備、工藝、安全保證等理論的研究和現場試驗的進行，到1998年，全國綜放總產量達到7000*104t，綜放工作面總數不斷增加，高達82個。隨著技術的不斷發展，工程應用中由初期的緩傾斜煤層逐漸到傾斜，甚至是急傾斜煤層，同時逐漸在采煤條件差的煤層實驗擴展，尤其是緩傾斜厚煤層作業，其成效更為顯著。多年發展中，該項技術在應用范圍、技術改進等方面逐漸趕上世界先進水平。

2 我國對綜放開采技術的貢獻

2.1 頂煤冒放性的定量評價方法

頂煤能否順利冒落，實現有效放出，該技術是影響頂煤開采成功與否重要影響因素，也對煤炭回收率產生直接影響。我國在技術應用中提出多種冒放性評價方法，應用較為廣泛的是“因素加權模糊推理法”，此項技術是在綜合考量了煤層開采條件和地質條件的基礎上實施的，與傳統的側重采取相應附注措施影響作用于冒放性相區別。在一定附注措施的作用下，能改善煤層的地質條件，使得開采條件更為適合。

2.2 綜放面頂板結構與支架圍巖關系

支架圍巖對頂板的結構也有一定影響，對二者關系的分析，也是綜放支架設計和選型的重要問題之一。目前在施工中，支架設計是要建立在對頂板壓力大小確定的基礎之上。若支架噸位過大，會影響礦井效益，設計過小，則易出現立柱壓爆、油缸變形等嚴重事故。因此，在設計中需對頂板承受壓力情況做精確計算。

2.3 綜放支架受力與頂板結構的關系

綜放面頂板壓力不僅會對頂板結構產生一定影響，壓力大小還與采空區充填狀態存在關聯。可適當調整煤層硬度來設計選擇支架，對于堅硬梁式結構采場，頂板壓力大小的預計具體包括：首先，估計直接定的厚度，需要滿足在預定放出率的條件作用下；其次，在考量具體采場頂板巖層的情況后，判斷堅硬梁式結構形成的位置、了解施工的可行性；然后，計算堅硬梁式結構處于運動狀態時，采空區的空虛度；最后，對特殊情況即失穩狀態下，最大動力值和動力的具體作用方向，并了解支架架型、具體運行參數參數。

3 提高煤炭回收率的技術措施

隨著多年對技術的持續研究試驗，在提高煤炭回收率方面有了一定成效。現已積極開展了包括礦壓、回采工藝、設備更新等在內一系列技術的研究，取得了較好的成績，目前煤炭回收率高達80%，技術創新也得到了很好的發展，具體表現為：

（1）小煤柱沿空掘巷技術試驗成功并不斷推廣應用，實現了大斷面全煤項錨網化作業，使得大量區段煤柱明顯減少；

（2）積極研制了過渡放煤支架和端頭放煤支架，大大提高了工作面回收率；

（3）在特厚煤層的開采施工中，采用先進的預采頂分層鋪底網技術，不斷提高了煤礦回收率，還減少了混矸；

（4）加強技術革新和工藝創新研究力度，重視回收工藝的創新發展，促進工藝不斷優化。“兗礦集團興隆莊礦優化工藝后，工作面回收率提高5%以上”就是很好的例證。

4 新型系列綜放支架及其配套設備

支架是綜放開采技術的關鍵設備之一，當下，我國在綜放支架的研制技術上較先進，已研制并使用適用于多傾角、不同煤層厚度、頂底板條件存在差異等條件的相關產品和相應的配套設備，為保證開采技術應用的安全性和適應性，還設計制造了過渡支架、端頭支架這兩個特殊品種，并試驗成功。

5 綜放工作面安全保障系統

瓦斯、煤炭自燃和煤塵等是目前綜放工作面較為突出的安全問題。實踐證明，在低瓦斯煤層中，綜放開采、分層開采技術對瓦斯涌出量的影響差異較小，決定量的不斷增加是綜放工作面瓦斯涌出的主要特點。興安煤礦18號層綜放工作面產量是其分層工作面的1.5—1.9倍，絕對瓦斯涌出量是分層工作面的1.1—1.6倍；另外，綜放開采與分層開采相比，其分層較高。在具體施工中，可采取相應措施來保證開采安全。如不斷提高操作人員的技術水平和對瓦斯等安全隱患的識別能力，提高人員的安全防范意識，加大對局部瓦斯聚集區的處理力度等。同時，對工作面瓦斯特點加以全面了解掌握、按照安全操作具體流程、采取針對性的防護措施等，也能有效減少安全事故的發生。

6 結語

綜上所述，綜放開采技術具有高產、高效和安全等優勢，是我國煤層開采的主要應用技術，具有良好的發展前景。但是我國地質地貌復雜多樣，且厚煤層開采較多，其開采條件惡化埋藏條件更是復雜多變，這也決定了技術應用方面差異性的存在。在具體技術應用過程中，要結合地區的特點，因地制宜，現有的礦井模式不能完全接納綜放開采技術，因此要在傳統開采技術的基礎上，不斷創新煤層開采技術，保證技術的安全可靠，同時提高煤炭回收率。

作者簡介：吳獻海（1964-），男，黑龍江鶴崗人，采煤專業，大專學歷，助理工程師。