论文部分内容阅读
【摘 要】综放开采是不稳定厚煤层开采的一种有效技术方法，综采放顶煤开采在我国已有近20年的历史，在工作面高产和效益两方面都取得了十分可喜的成果。本文主要对放顶煤放煤工艺参数与放煤技术方法进行了分析，提出了硬煤及夹石的解决措施和提高煤炭采出率的措施，希望有一定的借鉴意义。
【关键词】放顶煤；综采；工艺技术
综放开采不仅是不稳定厚煤层开采的一种有效技术方法，也是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综放开采技术的可持续发展奠定了基础。综采放顶煤工艺支架选型合适，设备科学配套，工艺参数和劳动组织优化，可提高工作面的产量。综采放顶煤巷道掘进率低，巷道维护环境也有所改善。能明显缓解综采采掘衔接紧张的状况。工作面搬家次数相对减少，可提高综采成套设备的有效使用率和单套设备的年产量，井下工效率和工作面效率等都有明显提高，能源动力消耗少。综采放顶煤适合开采条件复杂、煤层厚度变化大、顶底板不平、断层较多、工作面较短、地带三角区等条件下采用。综放开采是一种安全高产、低耗高效的采煤方法。
一、放顶煤综采设备与操作
放顶煤综采的采煤工序有采煤机割煤、移架、推溜和放顶煤等。在割谋工序中，采煤机的进刀方式与普通综采工作面相同。在采煤机割完煤后，就要进行支护，通常以支架擦顶移架为好。移置后的放顶煤支架应成直线，在移架中能随时利用侧推千斤顶进行调架和扶架。四柱的放顶煤液压支架前、后柱的高差，要控制在200mm～250mm之间。推移输送机，在采煤机割过煤15m后就应推溜，操作时，应与放顶煤液压支架相协调，弯曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。
若前、后两部输送机，后部输送机的推移要待顶煤放完后进行，有的后部输送机固定在放顶煤液压支架的底座上，随架移动。避免设备下滑，倾斜工作面应从下向上进行推溜。在急倾斜水平分层工作面，为避免支架串动，可分别从机头部或机尾部轮流推溜。
二、放顶煤放煤工艺参数与放煤方法
放顶煤通常是经移架使顶煤垮落、破碎，不破碎的可打眼爆破，通常要求顶煤强度不大，但不可超过1.5，这能保证移架后顶煤垮落自动破碎，还要将已破碎的顶煤尽可能地回收。顶煤是综放开采的关键工序，应确定放煤工艺参数和放煤顺序。
1．放煤步距。在工作面推进方向上，两次放顶煤间的推进距离即循环放煤步距。确定循环放煤步距的要求是使放出范围内的顶煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距与煤的软硬、层节理发育状况和顶板活动相关。确定放煤步距要考虑支架结构、放煤口位置和顶板冒落的垮落角，及经过一次放煤后，松散煤体的活动规律就是放煤椭球体和放煤漏斗的影响。放煤步距可通过复杂的计算或作图法确定，但最少不可使其小于顶煤松散椭球体的短轴半径。通过大量煤矿生产实践总结出综采放顶煤工作面的放顶步距为：在采用0.5m～0.6m的截深时，放煤步距为1.0m～1.2m，就是采煤机割煤两刀，支架前移两次后放顶煤的效果最佳，可保证煤的充分冒落，并能经放煤口顺利放出；在采用0.8m～l.0m截深时，放煤步距与截深相同，为0.8m～l.0m，在顶煤较坚硬难放时，也可割两刀煤放一次顶煤，放煤步距为1.6m～2.0m。
2．放煤口间距与高度。放煤口间距的大小与放煤步距相似，就是间距太大，煤炭损失量增加；间距大小，可能使含矸量上升，煤质降低。所以，放煤口间距以1.5m～3.0m为合适。放煤口的高度对煤炭回收率影响较大。通常，放煤口高度提高，放煤体积就将减少，因此，应尽量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必须高于输送机的高度，否则就会出现装煤困难。
3．放煤方式。放煤方式对工作面煤炭采出率、含矸率的影响较大，还对总的放煤速度、正规循环的完成及高产产生影响。放煤方式一般包括放煤顺序和一次顶煤的放出量，有以下几种方式。一是单轮顺序放煤；二是多轮顺序放煤；三是单轮间隔放煤。
三、硬煤及夹石的解决措施
坚硬或有夹石的煤层在开采时，顶煤冒落困难，冒落下来后可能有较大的块堵塞放煤口，导致顶煤不能顺利下放。此时，要采取以下措施。
1．对切眼顶煤的措施。应在切眼部位实施打挑顶眼及副帮眼，支架移出炮眼位置，马上爆破挑顶，使老塘的煤顶拉沟以对快速冒落有利。在支架推进3m后，顶煤冒落3m～5m，就要从支架天窗中放煤，可以取得较好的效果。
2．硬煤及夹石的解决措施。在支架的架间向上打眼，在硬煤或夹石部位装药，移架前要进行爆破。也会取得最佳的效果。
3．放煤时对大块煤堵塞窗口的解决措施。首先是进行爆破崩碎。爆破施工时要具备以下条件：设置专职瓦检员，检查窗口外2m范围内的瓦斯含量不超限；该面瓦斯道风流中的瓦斯含量不超限；打眼崩大块煤时，眼深、装药量范围内瓦斯符合《规程》的规定，打眼时要使用被筒炸药。其次采用高压脉冲水射流破碎窗口内大块。还要对煤体注入高压水以软化煤体。
四、提高煤炭采出率的措施
1．适度加大工作面的尺寸。减少初采、末采及端头煤炭损失率，提高工作面的采出率。
2．科学选择放煤步距和放煤工艺。放煤步距要按照煤层厚度、放煤口几何尺寸及排矸能力确定，在煤层较厚、放煤口较大时，放煤步距要相应加大，反之要适当缩小。放煤工艺一般要实施单轮间隔放煤，此方法易于人员把握，脊背煤损失较少。
3．扩大端头放煤范围。使用有效的端头支架，完善支架配套，实施端头全部放煤。如端头支架尾部设有能摆动的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%～6%。
4．缩小区段煤柱尺寸。适度缩小区段煤柱尺寸。例如，把煤柱宽度由20m缩小至5m，这样采区煤炭采出率就能提高
6%～8%左右。同时，要加强工作面初采阶段的放煤操作管理，按规定要求操作，减少工艺过程中的丢煤损失。工作面煤炭采出率与工人素质、生产管理水平等人的因素相关。提高放煤人员的责任心，提高工作面煤炭采出率。
新世纪以来，我国综放工作面采煤工艺上有了较快的发展，工作面降尘采用了喷雾降尘自动化装置。瓦斯突出的煤层，《规程》禁止采用放顶煤开采。我国有必要采取良好的瓦斯抽放和突出治理措施，使所采区域由突出区域缓解为不突出区域，在保证瓦斯不超限的条件下，采用综放开采技术，实现高产高效。要研究顶煤的破碎机理，顶煤的移动和放出规律，合理确定工作面截深、移架和放煤步距、放煤方式、放煤口位置等参数和工艺环节。坚硬顶板和硬煤条件下的工作面的采出率还不理想，要研究改善顶煤冒放性的技术和机械化回收冒落顶煤的装置，提高顶煤的采出率，减少工作面的含矸石率进行洁净开采，要研制放煤过程中的煤岩自动识别系统，配合放煤机构的电液阀程序控制系统，实现放煤口见矸自动关闭。
【关键词】放顶煤；综采；工艺技术
综放开采不仅是不稳定厚煤层开采的一种有效技术方法，也是实现高产高效矿井建设的有效途径，为综放开采技术的可持续发展奠定了基础。综采放顶煤工艺支架选型合适，设备科学配套，工艺参数和劳动组织优化，可提高工作面的产量。综采放顶煤巷道掘进率低，巷道维护环境也有所改善。能明显缓解综采采掘衔接紧张的状况。工作面搬家次数相对减少，可提高综采成套设备的有效使用率和单套设备的年产量，井下工效率和工作面效率等都有明显提高，能源动力消耗少。综采放顶煤适合开采条件复杂、煤层厚度变化大、顶底板不平、断层较多、工作面较短、地带三角区等条件下采用。综放开采是一种安全高产、低耗高效的采煤方法。
一、放顶煤综采设备与操作
放顶煤综采的采煤工序有采煤机割煤、移架、推溜和放顶煤等。在割谋工序中，采煤机的进刀方式与普通综采工作面相同。在采煤机割完煤后，就要进行支护，通常以支架擦顶移架为好。移置后的放顶煤支架应成直线，在移架中能随时利用侧推千斤顶进行调架和扶架。四柱的放顶煤液压支架前、后柱的高差，要控制在200mm～250mm之间。推移输送机，在采煤机割过煤15m后就应推溜，操作时，应与放顶煤液压支架相协调，弯曲度不能太大，通常在二至三次推到位即可。
若前、后两部输送机，后部输送机的推移要待顶煤放完后进行，有的后部输送机固定在放顶煤液压支架的底座上，随架移动。避免设备下滑，倾斜工作面应从下向上进行推溜。在急倾斜水平分层工作面，为避免支架串动，可分别从机头部或机尾部轮流推溜。
二、放顶煤放煤工艺参数与放煤方法
放顶煤通常是经移架使顶煤垮落、破碎，不破碎的可打眼爆破，通常要求顶煤强度不大，但不可超过1.5，这能保证移架后顶煤垮落自动破碎，还要将已破碎的顶煤尽可能地回收。顶煤是综放开采的关键工序，应确定放煤工艺参数和放煤顺序。
1．放煤步距。在工作面推进方向上，两次放顶煤间的推进距离即循环放煤步距。确定循环放煤步距的要求是使放出范围内的顶煤能充分破碎和松散，提高采出率，降低含矸率。放煤步距与煤的软硬、层节理发育状况和顶板活动相关。确定放煤步距要考虑支架结构、放煤口位置和顶板冒落的垮落角，及经过一次放煤后，松散煤体的活动规律就是放煤椭球体和放煤漏斗的影响。放煤步距可通过复杂的计算或作图法确定，但最少不可使其小于顶煤松散椭球体的短轴半径。通过大量煤矿生产实践总结出综采放顶煤工作面的放顶步距为：在采用0.5m～0.6m的截深时，放煤步距为1.0m～1.2m，就是采煤机割煤两刀，支架前移两次后放顶煤的效果最佳，可保证煤的充分冒落，并能经放煤口顺利放出；在采用0.8m～l.0m截深时，放煤步距与截深相同，为0.8m～l.0m，在顶煤较坚硬难放时，也可割两刀煤放一次顶煤，放煤步距为1.6m～2.0m。
2．放煤口间距与高度。放煤口间距的大小与放煤步距相似，就是间距太大，煤炭损失量增加；间距大小，可能使含矸量上升，煤质降低。所以，放煤口间距以1.5m～3.0m为合适。放煤口的高度对煤炭回收率影响较大。通常，放煤口高度提高，放煤体积就将减少，因此，应尽量降低放煤口的高度。但其高度也不能太小，必须高于输送机的高度，否则就会出现装煤困难。
3．放煤方式。放煤方式对工作面煤炭采出率、含矸率的影响较大，还对总的放煤速度、正规循环的完成及高产产生影响。放煤方式一般包括放煤顺序和一次顶煤的放出量，有以下几种方式。一是单轮顺序放煤；二是多轮顺序放煤；三是单轮间隔放煤。
三、硬煤及夹石的解决措施
坚硬或有夹石的煤层在开采时，顶煤冒落困难，冒落下来后可能有较大的块堵塞放煤口，导致顶煤不能顺利下放。此时，要采取以下措施。
1．对切眼顶煤的措施。应在切眼部位实施打挑顶眼及副帮眼，支架移出炮眼位置，马上爆破挑顶，使老塘的煤顶拉沟以对快速冒落有利。在支架推进3m后，顶煤冒落3m～5m，就要从支架天窗中放煤，可以取得较好的效果。
2．硬煤及夹石的解决措施。在支架的架间向上打眼，在硬煤或夹石部位装药，移架前要进行爆破。也会取得最佳的效果。
3．放煤时对大块煤堵塞窗口的解决措施。首先是进行爆破崩碎。爆破施工时要具备以下条件：设置专职瓦检员，检查窗口外2m范围内的瓦斯含量不超限；该面瓦斯道风流中的瓦斯含量不超限；打眼崩大块煤时，眼深、装药量范围内瓦斯符合《规程》的规定，打眼时要使用被筒炸药。其次采用高压脉冲水射流破碎窗口内大块。还要对煤体注入高压水以软化煤体。
四、提高煤炭采出率的措施
1．适度加大工作面的尺寸。减少初采、末采及端头煤炭损失率，提高工作面的采出率。
2．科学选择放煤步距和放煤工艺。放煤步距要按照煤层厚度、放煤口几何尺寸及排矸能力确定，在煤层较厚、放煤口较大时，放煤步距要相应加大，反之要适当缩小。放煤工艺一般要实施单轮间隔放煤，此方法易于人员把握，脊背煤损失较少。
3．扩大端头放煤范围。使用有效的端头支架，完善支架配套，实施端头全部放煤。如端头支架尾部设有能摆动的放煤插板，可使工作面煤炭采出率提高5%～6%。
4．缩小区段煤柱尺寸。适度缩小区段煤柱尺寸。例如，把煤柱宽度由20m缩小至5m，这样采区煤炭采出率就能提高
6%～8%左右。同时，要加强工作面初采阶段的放煤操作管理，按规定要求操作，减少工艺过程中的丢煤损失。工作面煤炭采出率与工人素质、生产管理水平等人的因素相关。提高放煤人员的责任心，提高工作面煤炭采出率。
新世纪以来，我国综放工作面采煤工艺上有了较快的发展，工作面降尘采用了喷雾降尘自动化装置。瓦斯突出的煤层，《规程》禁止采用放顶煤开采。我国有必要采取良好的瓦斯抽放和突出治理措施，使所采区域由突出区域缓解为不突出区域，在保证瓦斯不超限的条件下，采用综放开采技术，实现高产高效。要研究顶煤的破碎机理，顶煤的移动和放出规律，合理确定工作面截深、移架和放煤步距、放煤方式、放煤口位置等参数和工艺环节。坚硬顶板和硬煤条件下的工作面的采出率还不理想，要研究改善顶煤冒放性的技术和机械化回收冒落顶煤的装置，提高顶煤的采出率，减少工作面的含矸石率进行洁净开采，要研制放煤过程中的煤岩自动识别系统，配合放煤机构的电液阀程序控制系统，实现放煤口见矸自动关闭。