浅谈综采放顶煤开采的发展及存在的问题与对策

浅谈综采放顶煤开采的发展及存在的

问题与对策

刘一博，白云虎，侯建国

（中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221008）

摘要：介绍了综采放顶煤开采的优越性和适应性，回顾了发展的历史，同时也指出了我国综采放顶煤开采中存在的绝对瓦斯涌出量增加、采出率不高、含矸率增加、空气中的粉尘浓度增加等问题，并针对问题提出了一些解决方法。根据出现的问题，进一步分析了今后综采放顶煤开采技术的研究方向。

关键词：综采；放顶煤开采；优越性；问题；对策

中图分类号：TD823．99文献标志码：B文章编号：1003－496X（2011）06－0160－03

1综采放顶煤开采的优越性和适应性

1．1优越性

综采放顶煤开采是厚煤层井工开采的一种煤炭回采方法。相对于分层开采来说，综采开采是一种能够实现高产高效的采煤技术。

（1）煤层掘进量小，掘进费用低，缓和了采掘关系；减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁、安装的工作量及费用。

（2）对急倾斜厚煤层，较普通法开采的工作面产量提高了1 3倍。

（3）提高了煤炭的块炭率，增加了煤炭的售价。

（4）有利于矿井的集中控制，实现了减面，减人，提高功效的目标。

（5）提高了劳动生产率，大大减少了坑木、金属网、截齿、电能、工资等消耗。

1．2适应性

（1）综采放顶煤开采的煤厚应控制在6 10m 的范围内，对煤厚大于10m，应选择分段放煤开采。

（2）综采放顶煤开采一般适应煤的硬度系数f 在0．5 0．6可采用；对于f＞2时采用必要的措施后也可搞综放开采。

（3）对地质条件、煤层赋存条件有很大的适应性。实践证明，综采放顶煤可以在缓倾斜煤层中适应煤层厚度变化（4 20m）。对落差不超过割煤高度的煤层，对破碎顶板及“三软”煤层与分层开采相比有更好的适用性。

在厚煤层开采中，综采放顶煤开采较之其它开采方式有极大的优越性和适应性，因此这一方法在我国的煤炭开采领域得到了广阔的推广。据统计，在全国综采放顶煤开采工作面多达200多个。

2综采放顶煤开采技术发展

2．1国外综采放顶煤技术的发展概况

20世纪初，欧洲一些国家开始应用放顶煤开采技术。开始时，由于受到客观条件的限制，回采时要预留煤，这部分煤在工作面推过后落入采空区，为了减少煤炭损失，从采空区捡回一部分煤炭，就逐渐发展为有意留厚顶煤的放顶煤开采法，如法国沿用至今的房式和仓式放顶煤采煤法。20世纪40年代末，法国、原南斯拉夫等国正式开始应用长壁和短壁放顶煤采煤法；1957年，前苏联研制出了KTY型掩护式放顶煤液压支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯克使用；1963年法国研制成功了“香蕉”支撑掩护式放顶煤液压支架，1964年在布朗齐区使用并获得成功。随着液压支架技术的发展，前苏联、法国、前南斯拉夫等国正式采用放顶煤开采煤厚并获得成功。

20世纪80年代初，匈亚利研制成功单输送机前开天窗式放顶煤液压支架。此后，波兰、南斯拉夫、印度等国都开始使用综放技术，但效果不够理想，加上国际能源结构变化等原因，80年代后国外综放技术开始萎缩，90年代只有极少数矿井使用。2．2我国的综采放顶煤技术的发展概况

我国综放的发展始于20世纪80年代。1984年6月，由原煤炭部立项，在沈阳矿务局蒲河矿用我国自行研制的FY400/14/28综放支架开始试验，后

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·（第42卷第6期）分析·探讨

因支架稳定性差，四连杆强度不足损坏严重，加之设备的配套性不好，支架不能前移，造成工作面发火中止试验；1987年，平顶山矿务局一矿引进了匈牙利VHP－732型高位插底式放顶煤液压支架，取得了平均月44206t，最高月产55000t，回采率79．6%，平均工效25．5t的初步成绩。1988年阳泉矿务局、1989年潞安矿务局开始试验，超过了以前各局所取得的效果。从1984年第一个试验工作面算起，到1994年的10年间，我国综放技术迅速发展。到1998年，全国综放总产量达到7000104t，综放工作面总数达到82个，全国64个百万吨综采队中，有22个是综放，其中9个队的年产达到200104t以上，使用条件由初期的缓倾斜煤层发展到倾斜、急倾斜煤层：由开采条件较好工作面发展到条件较差的“三软”、“两硬”、“不稳定”煤层。

目前，我国综放技术使用的数量、范围、技术的先进性和取得的效果，均居世界领先地位。最近，我国正在努力拓展外部市场，向国外输出综放技术及成套装备。

3综采放顶煤开采存在的问题

3．1绝对瓦斯量增加

厚煤层开采一次采出煤层全高厚，由于采动后的岩层运动、工作面前方支承应力的分布、顶煤运移和裂隙发育及其对瓦斯析出的影响，采空区瓦斯溢出、运移和聚集情况与分层开采有很大的不同。从多年的生产实践来看，放顶煤开采并没有增加瓦斯灾害威胁，在一些主要瓦斯来源为本煤层的厚煤层开采中，放顶煤工作面相对瓦斯涌出量范围有明显的降低，瓦斯高灾威胁有所缓和。但是，在工作面后方采空区上部聚积部分高浓度瓦斯，随着顶煤的冒落，这部分瓦斯将全部涌入工作面。

3．2采出率不高及含矸率增加

综放工作面的煤炭损失大体可分成3部分：放煤工艺造成的损失约占工作面损失的一半或稍多；设备条件限制引起的损失占1/4；工作面设计参数受限或不合理引起的损失占1/4左右。例如放顶煤步距和支架放煤口尺寸不一致，造成步距间的顶煤损失；采煤工艺复杂，分区平行作业管理困难，不适应高产高效；综放工作面上下两端头支架不能放煤，造成顶煤丢失。而且采用综采放顶煤以后，放出的原煤含矸石多对煤炭的质量影响较大〔1〕。

3．3粉尘严重超标

放顶煤开采与其它采煤方法一样，很难做到主要产尘尘源下风向没有工作人员。工作面增加了放煤工序，也增加了产尘尘源数量，虽然放顶煤开采时煤的产尘率降低了，但空气中总的含尘量比一般的综采工作面要高，工人呼吸的空气中粉尘含量远远高于国家卫生标准。并且综放工作面的产量高于普通综采工作面，产尘量相应增加，瓦斯也明显增加，为了冲淡瓦斯，风量风速一般较大，致使煤尘飞扬，尤其是高位放煤工作面，主风流中粉尘激增，尤其在干燥、难注水煤层的综放工作面，粉尘含量严重超标。

3．4发火问题严重

厚煤层开采的发火问题一直比较严重。放顶煤开采的自燃火灾大体可以分为采前发火和采后发火2大类。正规的放顶煤长壁工作面在采空区将不留下任何废巷，采后发火威胁相对较小；采前发火主要指采区巷道，如巷道开切眼掘进前、工作面推进前的一段时间发生的自燃火灾，这种火灾主要发生在巷道局部冒顶及空帮空顶处，此类火灾的发生次数较多。若一些工作面发生火灾，因来不及撤出设备就将工作面封闭造成巨大的损失〔1〕。

4解决综采放顶煤问题的的对策

4．1瓦斯综合防治措施

（1）在煤与瓦斯突出的矿井，须在采放前搞好瓦斯的预抽放，减少瓦斯的压力，降低瓦斯涌出的浓度，然后再投产。

（2）在生产过程中，要监测采空区瓦斯的积存程度，对于悬板顶．应提前人工爆破放顶，避免采空区上部空间的瓦斯聚集，防止老空区冒落使瓦斯涌出，造成突发事故。

（3）保证工作面通风量．使风量、风速符合“煤矿安全规程”要求。要消灭工作面一切引爆火源，特别是要防止电火花的发生。如煤层中含有夹矸或硫铁矿，要坚持洒水割煤并保持机组的平稳运行。不要割顶底板岩石，防止截齿撞击引起火花〔2〕。4．2提高采出率降低含矸率

提高工作面采出率应从3方面问题着手：①加强放煤理论研究和改善放煤工艺方法，以降低放煤工艺损失；②改善工作面设备及配套方案，减少工作面两端损失；③完善工作面设计，减少设计参数不合理引起的损失。以鹤岗矿业集团兴安煤矿为例〔5〕，该矿为了提高采区采出率，巷道布置采用“三进一回”（见图1）。

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