放顶煤开采管理实践

严孝文

摘要：近年来，放顶煤开采技术在我国发展迅速，已成为厚煤层开采的主要方法，实践证明，放顶煤开采是矿井实现高产高效、减头减面、合理集中生产的有效途径。

关键词：放顶煤开采生产实践

1放顶煤开采工艺形式

1.1轻型支架综采放顶煤基本支架：ZF2400／18／248F(架宽1.25m、1.5m两种)：煤机：MG-200W1；工作面运输机两部：前SGB-630／220，后SGW-150C(厚煤层)或SGW-40T(较薄厚煤层)；端头支护：单体液压支柱配合1.2m铰接顶梁。支架为整顶梁，全封闭，追机作业，及时移架。由于采高较小(2.0m)，较好地解决了“三软、易燃、高瓦斯、特厚”煤层及以杨庄为代表的“三软”较薄厚煤层中出现的问题，使用效果良好，同时在过断层及支架对接方面也取得了丰富的经验。放煤方式为低位放煤，单产水平在6.0万t／月个以上，回收率为82.3～87.3％。巷道布置：机巷、风巷、切眼均沿底施工。为有效地防止支架下滑，除在结构上增加防倒防滑装置外，巷道施工时使切眼与机巷呈95度布置，回采过程中，根据条件变化，适当调整伪斜角度。

1.2筒易放顶煤

1.2.1“π”型钢梁放顶煤。支护方式：顶梁为2.4m“π”型钢粱，配合单体液压支柱；每架由主付梁组成，交替前移，架间距0.6～0.7m；采用铺网或小笆、塘材护顶。落煤方式：放炮或风、手镐人工落煤。工作面运输机一部(既采又放)：SGW-40T其装备投入少，稳定性强，操作方便，劳动强度低，效率高。在芦岭矿“三软”厚煤层及岱河“三软”较薄厚煤层均推广应用单产水平在3.3～4.0万t／月，最高单产达5.0万t／月。

1.2.2“网络式”放顶煤支护方式：基本支架：限位梁(铰接顶梁-焊板)配合单体液压支柱，“三四”排管理，煤壁打贴帮柱，支柱穿鞋。特殊支架：桃棚(老塘侧)，增加支柱稳定性。工作面铺网(护顶}o落煤方式：放炮或风、手镐。工作面运输机(两部)SGW-80改(前部采煤，后部放煤)。特点：装备投入少、简便易行、安且可靠。但劳动强度相对较大。单产水平为3.0～3.5万t／月

1.2.3“网格式”放顶煤。支护方式：ZWM网格迈步式支架，铺网护顶。落煤方式：煤机或放炮。工作面运输机(两部)：前SGW-150(机)或SGW-80改(炮)，后SGW-80改，装备一个面约需200～300万元，单产水平为2.5～3.0万t／月。特点：移架、移溜均为液压自动移设，劳动强度低，支架稳定性好。适用于缓倾斜厚煤层开采，但与其它“简放”相比，一次性投入较大，回采过程中，由于倾角和压力作用，尾梁下摆、啃底现象时有发生，移梁工序占用时间长。简易放顶煤工作面巷道布置：机巷、风巷、切限均沿底掘进。放煤方式为低位剪网多顶序或单轮顺序放煤。回收率为81～84.8％。

2开采方式

2.1预采顶分层，网下放顶煤开采。首先解决了瓦斯问题，为实现安全开采创造了条件。由于网的作用(铺联网质量好)，使煤与上覆岩层的破碎矸石分开(无煤矸混合带)，既提高了回收率(见网封口)，又降低了灰分。

2.2采用高位巷，钻孔抽排瓦斯，一次采(放)全厚。减少了预采顶分层的巷道投人，降低了万吨掘进率，整体效益好。但必须加强放煤工艺的研究，不断完善，解决好回收率和含矸率的突出矛盾。

2.3按煤层厚度分，不仅实施了特厚煤层放顶煤开采，也积累了较薄厚煤层放顶煤开采经验。大大改善了厚煤层传统工艺分层开采单产低、成本高、万吨掘进率高、劳动强度大的状况，也是开采厚度在2.8～3.8m，变异系数大、难以分层、复杂块段的最佳方法

3矿压显现特点

3.1工作面矿压显现比分层开采小，无明显的初次来压和周期来压现象。

3.2放煤期间，由于煤层厚度变化，造成顶板垮落不均匀，有分段、分块来压现象，但不强烈。

3.3工作面矿压显现与推进速度和顶煤厚度有密切关系。推进速度越慢，来压愈明显；顶煤越厚，则来压显现较弱。

(4)两巷超前压力影响范围比分层开采大，在30～50m左右，但没有分屡强烈。

4实施效果

4.1放顶煤开采技术的全面推广应用，有力促进了减头减面工作的开展，更有利于实现合理集中生产，提高单产。

4.2经济效益明显，某矿8413轻放面直接工效达112.87t／工，比分层开采提高12倍以上，回采巷道万吨掘进率降低69.6％，巷道维护费用降低66.7％，计算成本降低17.54元／t，比分层开采增收1100万元以上。

4.3资源回收率高。放顼煤开采与分层开采相比，一是减少了区段煤柱损失，二是减少了开采厚度损失。综合比较可知，放顶煤开采的资源回收率可提高5个百分点以上。

5主要技术难点

采煤与放煤是放顶煤开采的两道主要工序。硬煤层易采难放，煤壁好管理，但老塘大块煤易形成结构，很难放出，往往采取注水软化，预爆破，碎化煤体等措施减少块度。而某些矿区煤层硬度大都在1以下，有的仅0.5左右，属典型“三软”煤层。在回撤支柱，老塘顶煤冒落后，基本上呈均匀的松散体，块度小，在压力作用下，不至于形成结构，可放性强。但采煤却非常困难，如何控制煤壁片帮、冒顶、抽空，是“三软”煤层放顶煤开采成功与否的关键。

主要措施：①控制采高在2.0m。②严格控制放炮。严禁响大炮，只能响底眼，放松动炮。③人工用风、手镐落煤。④采煤后及时移架(梁)，伸出伸缩梁临时支护(轻放)，减少空顶时间。

“三软”煤层放顶煤开采的支护原则，应是”支”、“护”兼顾，以“护”为主。“轻放”工作面的支护条件完全能满足要求，而对型梁简放面而言则表现得尤为突出。

从工艺过程看，交替前移，反复支撑，带来的问题一是增阻时间短，其“支”的过程主要靠初撑力来完成，支护强度相对较小。二是放炮震动、反复支撑，破坏了顶煤的完整性，增加了“护”的难度，往往由于漏使顶板形成“空洞”，造成支架投劲，发生垮棚冒顶事故。因此，要“支得起”，必须先“护得好”，在加强穿鞋，二次补液，提高初撑力的同时，更应注重“护”的管理。在做好上述“采”的过程中煤壁管理外控顶区的管理应做到：①提高铺、联网质量，过顶严实，控制漏顶。②支架支设正规有劲，避免因改棚造成多次反复支撑，破坏顶板。

6放顶煤开采存在的问题

6.1资源回收与煤炭质量。如何完善工艺提高操作水平，选择合理的放煤方式、放煤步距和放煤顺序，人为控制好放煤量，是目前放顶煤工艺较难解决的问题之一

6.2两巷支护多为传统的工字钢、U型钢支护方式，制约着推进度，不利于高产高效高地压、“三软”煤层工作面，巷道变形量大，断面小，难以满足通风、行人、运输的要求。

6.3现场管理不到位，没有严格跟底圆采，造成大面积丢煤，初撑力达不到规定要求。

6.4“轻放”面端头支护问题没有很好的解决。

6.5瓦斯问题仍不同程度地制约着生产。

6.6无探煤厚资料或资料不祥，收产、计量方法不科学，影响了回收率计算的准确性。

7体会与认识

7.1放顶煤开采具有技术先进、安全可靠、消耗少、效率高的特点。既是厚煤层高效开采的最佳途径，也是开采较薄厚煤层适宜块段的有效方法。

7.2放顶煤开采有着很强的适应性，可采可放，尤其是厚煤层地质条件复杂，煤厚变异系数大的块段，实施放顶煤开采，能大大提高资源回收率，减少煤炭损失。

7.3合理确定工作面斜长。放顶煤工作面斜长应综合考虑顶煤厚度、技术管理水平、装备条件、劳动组织形式等因素，并与采煤、放煤工序有机地结合起来，有利于组织正规循环一般项煤厚度在6～7m，“简放”面斜长在80～100m为宜，“轻放”面在120～140m为宜；较薄厚煤层工作面可适当增加。这样既有利于设备管理，加快推进度，提高单产，也有利于发火管理。

7.4先进的开采工艺，必然带来巷道布置的改革。在满足瓦斯治理、生产准备、接替安排的前提下，可考虑不做或少做岩巷，取代厚煤层分层开采的区段双岩巷布置。