淺談綜采放頂煤開采技術(shù)

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

關(guān)鍵詞：煤炭開采；綜采放頂煤；安全保障系統(tǒng)

1 綜采放頂煤技術(shù)發(fā)展概況與現(xiàn)狀分析

國外對綜合機械化放頂煤開采技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展較早，直到20世紀(jì)80年代后期，該項技術(shù)逐漸被其他技術(shù)所取代，至90年代，只在少數(shù)礦井作業(yè)中局部使用。相比而言，我國對該技術(shù)的應(yīng)用較晚，開始于80年代，綜合技術(shù)得到全面發(fā)展應(yīng)用是在90年代，1994年，全國范圍內(nèi)綜放開采量高達3688104t。隨著設(shè)備、工藝、安全保證等理論的研究和現(xiàn)場試驗的進行，到1998年，全國綜放總產(chǎn)量達到7000*104t，綜放工作面總數(shù)不斷增加，高達82個。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工程應(yīng)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(yè)，其成效更為顯著。多年發(fā)展中，該項技術(shù)在應(yīng)用范圍、技術(shù)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(shù)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(xiàn)有效放出，該技術(shù)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(chǎn)生直接影響。我國在技術(shù)應(yīng)用中提出多種冒放性評價方法，應(yīng)用較為廣泛的是“因素加權(quán)模糊推理法”，此項技術(shù)是在綜合考量了煤層開采條件和地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上實施的，與傳統(tǒng)的側(cè)重采取相應(yīng)附注措施影響作用于冒放性相區(qū)別。在一定附注措施的作用下，能改善煤層的地質(zhì)條件，使得開采條件更為適合。

2.2 綜放面頂板結(jié)構(gòu)與支架圍巖關(guān)系

支架圍巖對頂板的結(jié)構(gòu)也有一定影響，對二者關(guān)系的分析，也是綜放支架設(shè)計和選型的重要問題之一。目前在施工中，支架設(shè)計是要建立在對頂板壓力大小確定的基礎(chǔ)之上。若支架噸位過大，會影響礦井效益，設(shè)計過小，則易出現(xiàn)立柱壓爆、油缸變形等嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)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(jié)構(gòu)的關(guān)系

綜放面頂板壓力不僅會對頂板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，壓力大小還與采空區(qū)充填狀態(tài)存在關(guān)聯(lián)?？蛇m當(dāng)調(diào)整煤層硬度來設(shè)計選擇支架，對于堅硬梁式結(jié)構(gòu)采場，頂板壓力大小的預(yù)計具體包括：首先，估計直接定的厚度，需要滿足在預(yù)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(jié)構(gòu)形成的位置、了解施工的可行性；然后，計算堅硬梁式結(jié)構(gòu)處于運動狀態(tài)時，采空區(qū)的空虛度；最后，對特殊情況即失穩(wěn)狀態(tài)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(shù)參數(shù)。

3 提高煤炭回收率的技術(shù)措施

隨著多年對技術(shù)的持續(xù)研究試驗，在提高煤炭回收率方面有了一定成效?，F(xiàn)已積極開展了包括礦壓、回采工藝、設(shè)備更新等在內(nèi)一系列技術(shù)的研究，取得了較好的成績，目前煤炭回收率高達80%，技術(shù)創(chuàng)新也得到了很好的發(fā)展，具體表現(xiàn)為：

（1）小煤柱沿空掘巷技術(shù)試驗成功并不斷推廣應(yīng)用，實現(xiàn)了大斷面全煤項錨網(wǎng)化作業(yè)，使得大量區(qū)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(yù)采頂分層鋪底網(wǎng)技術(shù)，不斷提高了煤礦回收率，還減少了混矸；

（4）加強技術(shù)革新和工藝創(chuàng)新研究力度，重視回收工藝的創(chuàng)新發(fā)展，促進工藝不斷優(yōu)化。“兗礦集團興隆莊礦優(yōu)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(shè)備

支架是綜放開采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，當(dāng)下，我國在綜放支架的研制技術(shù)上較先進，已研制并使用適用于多傾角、不同煤層厚度、頂?shù)装鍡l件存在差異等條件的相關(guān)產(chǎn)品和相應(yīng)的配套設(shè)備，為保證開采技術(shù)應(yīng)用的安全性和適應(yīng)性，還設(shè)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(tǒng)

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(shù)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(chǎn)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(yīng)措施來保證開采安全。如不斷提高操作人員的技術(shù)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(qū)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(fā)生。

6 結(jié)語

綜上所述，綜放開采技術(shù)具有高產(chǎn)、高效和安全等優(yōu)勢，是我國煤層開采的主要應(yīng)用技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。但是我國地質(zhì)地貌復(fù)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(fù)雜多變，這也決定了技術(shù)應(yīng)用方面差異性的存在。在具體技術(shù)應(yīng)用過程中，要結(jié)合地區(qū)的特點，因地制宜，現(xiàn)有的礦井模式不能完全接納綜放開采技術(shù)，因此要在傳統(tǒng)開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新煤層開采技術(shù)，保證技術(shù)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(yè)，大專學(xué)歷，助理工程師。