综采放顶煤开采技术

【摘要】在未来的发展中，综放开采技术会凭借其安全性、增产和增效的绝对优势，一跃成为我国厚煤层开采技术的“佼佼者”。本文主要围绕综采放顶煤开采技术展开探讨，综采放顶煤开采技术兴起于上世纪八十年代，它对我国煤炭业发展有着十分重要的作用；另外，本文不仅介绍了在提高煤炭回收率方面，综采放顶煤技术有何“高招”，还详细阐述了新一代综放支架及其相应设备，还有综放工作安全保障系统。
【关键词】煤炭开采；综采放顶煤；安全保障系统

1、综采放顶煤技术发展与现状

在我国综采放顶煤技术兴起于上世纪八十年代。由我国独自研发的FY400/14/28综放支架，在1984年由原煤炭部立项，并在沈阳矿务局蒲河矿进行试运行，可是，由于支架不牢固且无法前移，四连杆强度不够，配套性设备不佳，在运行过程中引起火灾，所以试验不得不终止；三年之后，VHP-732型高位插底式放顶煤液压支架被我国一家矿务局所采用，这家矿务局就是平顶山矿务局，通过这项技术的采用，平顶山矿务局成绩喜人，月平均产量高达4万多吨，最高时达到5.5万吨，回采率将近80%；之后，阳泉矿务局和潞安矿务局分别于1988年和1989年开始着手进行试验，他们的成绩远远高出之前的所有成绩。同时，该项技术进入了发展的全盛时期，很多地方的矿务局纷纷采纳。从第一个试验开始，历时十年的发展时间，到1994年综放技术可谓是发展神速，就拿94年来说，那时大约有近30个矿务局，这些矿务局综放开采的总产量高达370万吨。在这些矿务局中年产量在百万吨以上的就有20余家，可以说综放技术越来越成熟。不管是在安全保障方面，还是在设备和工艺等方面都有卓越的研究理论，为综放技术的快速发展奠定了良好的基础。经过四年的发展，也就是98年，全国综放工作面总量高达83个，年产量高达7000万吨，共有65个综采队，且这些综采队年产量都过百万吨，有20多个综放，在这些综放中有9个队的年产量高达20万吨以上。综放技术所应用的环境，在初期时是缓倾斜煤层，慢慢地发展到倾斜层，最后是急倾斜煤层；开采条件也经历发展的“四步曲”，分别是较好的工作面、“三软”工作面、“两硬”工作面和不稳定煤面，其中尤以缓倾斜厚煤层工作面效果最为突出。当前，与世界各国的综放技术相比，我国的综放技术无论是其先进的技术，还是卓绝的成绩，抑或是其使用范围和数量等都遥遥领先。近几年来，我国一直致力于开拓国际市场，力争将我国的综放技术和设备远销海内外。

2、我国对综放开采技术的贡献

我国对综放开采技术进行探索研究过程中，在付出了大量的人力、物力和财力的同时也在技术及配套设施等方面获得了卓越的成效。

2.1顶煤冒放性的定量评价方法

放顶煤法是开采厚煤层的一种有效方法，而顶煤自身是否可以顺利的冒落和放出是影响顶煤法的重要因素，同时对煤炭回收率也有直接影响。对此我国的科研工作者采用回归公式法以及模糊聚类法等对顶煤冒放性进行计算研究。在采煤现场应用较多并且简单快捷的方法是“7因素加权模糊推理法”。这一方法对地质因素以及技术因素两方面做了综合评价。对于同样可以影响到顶煤冒放性的其它辅助措施并未进行评价。

2.2综放面顶板结构与支架围岩关系

对于综放面顶板结构同支架围岩之间的关系在学术界及工程界没有一个统一的观点，长期以来

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备受争议。一些学者认为放顶煤会导致顶板压力变大，所以一些矿井采用了吨位较大的支架，结果出现了钻顶现象以及歪架现象等，耽误了矿井的生产，导致经济效益下滑。而有的学者则认为放顶煤能够降低顶板压力，所以部分矿井使用了一些小吨位的支架，结果导致出现立柱压爆和油缸严重变形事故。对综放面顶板结构与支架围岩之间的关系有一个统一的观点，从而对支架设计以及选用给予有效指导，是目前亟待解决的问题。

2.3综放支架受力与顶板结构的关系

根据以上内容表明，顶板结构以及采空区的充填程度都能够对综放面顶板的压力产生影响。一般顶板结构下对支架不会产生较大的压力，因此对支架进行设计和选择的过程中，可以针对煤层硬度大小进行适当的调整。坚硬梁式顶板结构下对支架的选择要遵循以下步骤进行：先是在预定放出率前提下对顶厚度进行预测；其次根据矿井的顶板岩层情况对坚硬梁式结构的位置进行预判；其三对坚硬梁式结构运动空间进行计算；其四对结构不稳定情形下最大的动力载荷以及力的方向进行估算；最后根据以上几点有针对性的对支架进行选择[3]。

3、提高煤炭回收率的技术措施

我国的科研人员以提高煤炭回收率为核心任务，以矿压、设备及回采技术为研究课题进行了长达十年之久的研究。使得当前的煤炭回收率极大提升，达到了80%以上，在技术方面的创新主要有下面四点：
（1）对小煤柱沿空掘巷技术进行了大量科学试验，成功后大力推广，使得区段煤柱数量直线下降；
（2）研发的过渡和端头放煤支架使得回收率同之前相比上升了两个百分点；
（3）利用预采顶分层铺底网技术有效增加了特厚煤层的回收率并降低混矸；
（4）重点对回采工艺进行优化研究，例如兖矿集团兴隆庄矿在对其回采工艺进行优化后，其回收率上涨了五个百分点。

4、新型系列综放支架及其配套设备

综放开采技术最为关键的就是拥有能够适应不同倾角和厚度的煤层等条件下的综放支架及配套设备。目前我国自行研制的过渡和端头支架大大提高了综采技术的适应性及安全性。

5、综放工作面安全保障系统

瓦斯、煤尘等是导致综放工作面事故的主要因素。下面就综放面瓦斯涌出特点及其预防办法进行分析说明：
综放面瓦斯涌出特点为：绝对瓦斯涌出量增加，例如在阳泉五矿十五号层综放面的产量要超出分层工作面产量的一点五到两倍之间，综放开采面的绝对瓦斯涌出量同分层工作面相比要高一点一到一点六倍；综放开采面的相对涌出量要低于第一分层，但高于其他分层。
防治方法是：本层或邻层抽放；提高抽风量和排风量以及采空区抽放等。

6、结束语

在未来的很长一段时间内，综放开采技术会凭借其安全性、增产增效的绝对优势，一跃成为我国厚煤层开采技术的“领航者”。但是我国地大物博，无论是厚煤层开采条件还是埋藏条件都具有多样性，这就决定了综合开采技术具有层次性的特点，不可能用单一的方法来处理所有问题；也不可能把综放开采技术应用到所有的煤矿开采中。不管是新井还是老井，在进行设计和改造时，都要依据煤矿的实际开采情况，设计与之相适应的矿井模式。