放顶煤开采存在问题及解决途径

放顶煤开采存在问题及解决途径

【摘要】自从我国第一套综采放顶煤设备下井试验以来，综放开采取得了很大发展，已在近30个矿务局70多个工作面推广应用，取得了明显的经济效益和社会效益。尽管如此，综放开采技术仍存在许多问题，如采出率偏低、采空区丢煤易自燃、工作面粉尘严重超标等。

【关键词】放顶煤开采；解决途径

1.煤炭回收率

采出率是评价综放工艺技术的主要指标之一。目前，我国综放开采工作面采出率一般为80%～90%，煤损比较严重。放顶煤采出率包括两项内容：一是采区采出率；二是工作面采出率。

1.1影响采区采出率的因素有

（1）采区上山煤柱分摊损失，约占采区采出率的2%。

（2）采区隔离煤柱分摊损失，约占采区采出率的2%。

（3）顺槽隔段煤柱损失，约占采区采出率的5%。

（4）顺槽及切眼丢顶（底）煤损失，约占采区采出率的3%。

1.2影响工作面的采出率的因素有

（1）初采损失，指从切眼至第一次放煤距离一般为8～12m不放煤丢失顶煤量。

（2）两端开采损失，指在开采过程中工作面上下两端至少有2支架不放煤丢失顶煤量。

（3）末采损失，即工作面距停采线12～15m不放煤的顶煤损失

量。

（4）支架之间上部的脊背煤损失。

（5）放煤步距之间的顶煤损失。

因此，为了确保放顶煤开采达到国家技术政策对采区采出率不低于75%的要求，应采取如下措施：

（1）在地质条件允许的情况下，尽可能加大采区推进长度或合并开采，减少采区煤柱损失。

（2）缓倾斜煤层除底软有水外，应采取走向长壁或平行断层布置俯采或伪斜俯采，切忌仰采。两巷要沿底板定向掘进，尽力避免丢顶煤。

（3）按煤岩力学特性、煤层结构和顶煤冒落破坏移动规律，考虑支架辅助破煤的厚度只能作用在下位的2～3m左右，结合实际合理确定分层开采厚度。

（4）对顶煤不易破碎、冒落和放出的煤层，采用具有有效辅助破煤机构的液压支架，若顶煤超过3m时，应采取超前水力压裂措施。

（5）确定放煤步距和与割煤相配合的、合理的组织方式以及放煤的操作程序，力求避免早期混矸，减少丢失顶煤。

（6）工作面两端设置过渡架和端头支架，把两端的顶煤全部放出。在工作面开切眼、设备安装后到初次来压前要人工挑落放出顶煤，为以后利用地压破煤开出自由面，这样可以大大减少工作面初采顶煤损失量。兖州矿业集团采用过渡放煤支架和端头放煤支架，

工作面采出率提高了2%以上。

（7）在熟练程度提高后，长工作面设备配套过关的基础上，对地质轻微破坏的厚煤层综放采区，要充分考虑割煤和放顶煤交叉同时作业的劳动组织，这样工作面生产能力能成倍增长，若工作面长度加大到150～200m，可创造年产达到150～200万t高产工作面。工作面加长后相对降低小阶段煤柱损失率。

（8）采用巷旁充填材料固化采空区上下端。在此基础上取消阶段煤柱，实现沿空送巷的综放无煤柱开采。兖州矿业集团已试验并推广了小煤柱沿空掘巷技术，并使大断面巷道实现了锚网化，减少了大量区段煤柱。

（9）要建立健全相应的综放采区采出率计算与监督方法和体制。

2.煤炭自燃

我国大部分厚煤层在开采时，都具有自然发火倾向，放顶煤开采由于采空区面积大，漏风途径复杂且难以避免，再加上采空区遗留的碎煤多，容易引发煤炭自燃。据统计，220个综放工作面发生了182次自燃火灾。综放工作面煤炭自燃的特点是：①事故集中发生在少数矿区或工作面，1/3矿区发生过自燃，其中86.4%的事故集中于4个矿务局；②生产不正常，推进速度慢是发生自燃的重要原因；③采空区漏风严重；④巷道高冒区或周围裂隙带引发自燃是放顶煤开采自燃事故的一个突出特点。182次自燃中，这类事故占63.7%。

当前防治火灾技术方法较多，归纳起来主要有以下几种：

2.1黄泥灌浆

这是我国在分层开采多年使用并行之有效的方法，不少矿井有完整的黄泥灌浆系统，应充分加以利用。窑街矿务局在急倾斜煤层水平分段放顶煤工作面，因工作面短，采空区体积有限，采用灌浆的方法则更有效。另一种灌浆方法是采用阻燃剂溶液灌浆，这种方法的原理、系统和效果与黄泥灌浆大致相同。但由于主要阻化剂原料大量使用，其价格暴涨，给推广带来了困难。水砂充填原则上也是一种灌浆方法，效果更好，但充填费用较高。

2.2注氮灭火

利用氮气灭火的原理十分简单，在封闭范围内注氮灭火的效果十分显著，尽管注氮设备价格贵，但对于一些经常发生自燃火灾的工作面，配置氮气灭火装置是合理的。

2.3在回采工作面上下隅角及支架后方注洒阻化剂

这种方法对于局部防灭火很有效，尤其是在工作面推进速度较慢时。

2.4阻化剂喷雾

阻化剂气雾的载体是空气（风流），对漏风严重的工作面向采空区注入气雾阻化剂有着特殊的作用，效果好。

2.5向煤体注水

实践证明向煤体注水润湿煤体有明显的阻燃作用，应得到推广。

2.6加快工作面推进速度

由于放顶煤工作面后方不允许存在废巷，采空区内窒息带的发展较充分，工作面推进速度快，浮煤很快进入窒息带，不会发生自燃。缓倾斜放顶煤开采工作面采空区自燃的机会要比分层开采少的多。急倾斜水平分段放顶煤开采时，由于仍需二次揭露采空区，采空区自燃事故就时有发生。

对于巷道顶煤自燃防治的方法主要有：提高巷道的支护质量；对巷道顶部喷涂聚胺脂，减少巷道漏风；通过钻孔压注惰化阻化剂等。