综采放顶煤开采技术探讨

综采放顶煤开采技术探讨

摘要：综采放顶煤是煤矿厚煤层开采技术的一项重大突破，可以实现高产高效的目标，已被人们所共识。本文通过对综采放顶煤的探讨，结合我国实用矿山的有关研究成果，对综采放顶煤工作面设备布置问题进行了探讨，并对综采工作面的未来发展做出展望。

关键词：厚煤层综采工作面安全生产

1. 综采放顶煤技术发展

20世纪80年度初期，世界上有近10个产煤国家采用放顶煤技术，取得了良好的技术经济效益，工作面日产达到2000-2600t，工作面采出率80%-91.9%；由于适合放顶煤开采的资源枯竭、环保问题等，放顶煤开采在国外遇到了种种障碍，仅法国、俄罗斯等极少数国家使用放顶煤开采技术；20世纪90年代以来，对我国的综放开采得到了迅速发展；综放开采中存在的瓦斯治理、火灾防治、粉尘治理、提高回收率、全煤巷锚杆支护等技术难题进行攻关研究，取得了可喜成果。

2综采放顶煤采法的实用条件

2.1放顶煤采煤法是在厚煤层沿底部布置一个采高2～3 m的长壁工作面，用常规方法进行回采，并利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使支架上方的顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，经由刮板输送机运出工作面。

2.2适应综放开采的采区（工作面）地质条件

综放开采适用于煤层赋存较稳定，煤层厚度以5～10m为宜，煤

层倾角0～15°，煤层普氏系数f ≤3。煤层顶板能随采随冒，顶板冒落充填高度至少等于采放高度；煤层底板岩性较硬。地质构造简单，无较大煤层起伏及褶曲，无陷落柱、火成岩侵入，断层落差不大；顶煤中无坚硬较厚夹矸，夹矸单层稳定厚度一般不大于

300mm 。

3综采工作面的设备选型

3.1 设备配套的主要类型

采用国内研制的全套国产新型综采设备装备的综采工作面，年产300万～600万t以上。

引进部分关键综采设备，如电牵引采煤机、重型刮板输送机等，配以国产液压支架和大运量带式输送机装备的大功率综采工作面，年产400万～800万t以上。

3.2 设备选型的主要原则

综采设备的选型。高可靠性，技术先进性提高综采装备的配置。保证各零部件生产质量，注重外购件的质量，选用国际上著名品牌且质量过关的产品综采成套装备满足高产、高效、高回收率的要求，各设备的生产能力要留有足够的富裕系数。

各主要设备的技术性能要满足工作面设计年产量的要求，且相互之间协调与配合科学合理，发挥最佳的生产效能。

采煤机、运输机、转载机、可伸缩胶带输送机生产能力必须逐渐递增，形成“喇叭口”状，支架的推进速度必须满足采煤机割煤速度的要求。

设计科学合理的端口支护，保证工作面快速推进

3.3 工作面设备选型

3.3.1 液压支架选型

液压支架支护强度的确定，证对工作面顶板实现有效控制，又要满足回采工艺的各种要求。

1）常见的顶板运动类型

考虑回采工艺、顶板运动和来压特征可以将顶板运动分为5类：类型a：中厚煤层开采，直接顶为不稳定顶板，支架载荷主要由基本顶的级别和运动特征决定，直接顶主要作为传力介质，并将自重作用于支架。

类型b：中厚煤层开采，直接顶中等稳定和稳定，在与支架相互作用中具有不同的回转趋向，同时传递ⅱ级和ⅲ级基本顶形成的周期载荷。

类型c：中厚煤层开采，非常稳定的直接顶和ⅳ级基本顶形成的剧烈载荷。

类型d：厚煤层采用放顶煤开采。采用放顶煤开采由于支架直接面对顶煤，顶煤在回采过程中要求最大限度地放出。

类型e：浅埋深煤层开采

3.3.2 工作面前部刮板输送机的选型

主要原则是以采煤机最大生产能力为基数，保证工作面运煤能力和运输设备的可靠性和耐用性，兼顾设备启动、保护和控制性能。主要有以下几个方面：

运送量应与采煤机最大生产能力相适应，并且有一定备用能力。结合煤质硬度、块度、运量选择结构型式（单链、双边链、双中链等）、煤质较硬、块质较大时优先选用双边链；煤质较软时可选用单链或双中心链。

输送机溜槽的结构选择铸焊结合高强度溜槽，一般选用封底式。封底式阻力小，主要用于底板较松软条件。

3.3.3 放顶煤工作面后部刮板输送机的选型

综放工作面要实现高产高效，采煤机割煤和放顶煤工序应实现平行作业，采用一采一放工艺。推拉运输机机头机尾必须停机进行，在计算放煤循环时间时应该减去上下端头作业时间。

放煤能力由放煤口大小和多少来决定，一般可通过调节放煤口的多少来调节，放煤速度可以通过调节放煤口大小及摆动尾梁调节。后部刮板运输机的运输能力不小于单位时间放煤能力的1.2～1.5倍。

3.3.4 刮板转载机和破碎机的选型

转载机的运输能力应大于工作面运输机的能力，溜槽宽度或链速一般应大于工作面运输机。

转载机的机型即机头传动装置及电动机和溜槽类型应尽量与工作面输送机一致，以便于日常维修及配件管理。

破碎机与转载机的能力协调适应。转载机及破碎机为适应高产高效工作面需要，除工作能力应满足工作面需要外，应选用可以实现整体自动推移的设备，配有“matilda”装置或履带式自移装置。

3.3.5 乳化液泵和喷雾泵选型

所配泵站的流量满足支架移架速度的要求。

高产高效工作面一般采用环形供液，即泵站的组合方式为“三泵两箱”，两泵工作一泵备用，两台泵分别向工作面机头和机尾液压支架供液。单台泵流量至少达到400l/min以上。

喷雾泵的流量要满足支架喷雾、采煤机喷雾和冷却、运输机冷却的要求，喷雾泵的工作压力不低于10mpa，冷却泵供液压力在3mpa 左右

3.3.6 可伸缩胶带输送机的选型

胶带输送机带宽和带速及其传动功率的选择，必须大于转载机的运输能力。

胶带输送机的单机许可铺设长度要与综采面的推进长度相适应，尽量减少铺设输送机的台数。

选型要考虑巷道顶板和底板的条件，对于无淋水或底板无渗水、底板无底鼓的巷道，选用h架型落地式可伸缩胶带输送机，否则选用绳架吊挂式。

选用抗静电阻燃高强度胶带。

输送机应有良好的启动和工况监测监控性能。

4综采放顶煤技术未来发展

（1）综放工作面年产将在500 万t 的基础上，达到1 000 万t 。

（2）工作面将在实现采、放、运自动化程序控制的基础上，实