煤矿综采放顶煤开采工艺探究

李 健

(山西省长治经坊煤业有限公司，山西 长治 047100)

1 前言

煤炭资源是一种重要的能源，也是人们日常生活中的主要能源之一，为了与经济发展相适应，相关的煤矿企业必须对采煤法进行改进，已达到产能增加的效果。因此就必须采用产量高、效率高的采煤法，综采放顶煤开采法是一种主要用于开采中厚煤层的采煤法，为了提高这种采煤法的效率，提升采煤产量，使企业能够实现高产高效，就要深入了解综采放顶煤开采工艺。

2 放顶煤开采法

将工作面安装铺设在被开采煤层的底部是放顶煤开采工艺的第一步，其中煤层的切割主要通过采煤机完成，并且在切割过程中要进行支护配合，通过液压支架完成，并要与工作面的推移同步进行。这时向着煤壁位置将工作面前段的刮板输送机推移过去，在推移到应在位置后，便可以开始采煤机的割煤工作。割煤工作中，通常1～3刀切割后便可以按照放顶煤技术的规定要求打开放煤口，排除已破碎的煤炭。根据允许额度，在煤炭矸石放出含量与额度不相符时，放煤口应立即关闭，以上便是一个放顶煤开采工艺循环的流程。

3 综采放顶煤采煤法分类

通常放顶煤采煤法与实际厚煤层的环境条件相结合进行分类，具体如下。

3.1 一次采全厚放顶煤开采

一次采全厚放顶煤开采需要布置一个开采放顶煤的长壁工作面，该长壁工作面的布置方向要沿着煤层底板方向进行布置，实现一次放出顶煤全厚，可提高煤矿开采效率与煤矿开采产量。该采煤法见图1。

图1 一次采全厚放顶煤开采示意图

3.2 预采顶分层网下放顶煤开采

预采顶分层网下放顶煤开采需要布置一个长壁工作面，该长壁工作面的布置方向要沿着煤层的顶板方向，在布置完成长壁工作面后要完成铺网分层工作，破落顶板后便要铺设一个放顶煤工作面，该工作面的铺设要顺着煤层底部的方向，最终将两工作面之间的煤炭从所铺设的网下放出。该采煤法见图2。

3.3 倾斜分层放顶煤开采

通常倾斜分层放顶煤开采主要运用在开采厚度在15～20m间的煤矿中，在采用倾斜分层放顶煤开采工艺时会将煤层分成厚度为8～12m厚度的上下部煤层进行开采。该采煤法见图3。

图2 预采顶分层网下放顶煤开采示意图

图3 倾斜分层放顶煤开采示意图

以上3种工艺的应用条件、优点与注意事项的对比见表1。

表1 3种采煤法对比

4 综采放顶煤开采工艺

4.1 综采工作面放项煤工艺过程

双输送机放顶煤技术是一种利用前方输送机形成采煤机的导轨，第一步对煤层底部进行切割，然后使用前段输送机将切割下的煤炭运输走，并将液压支架与其同步向前迁移的技术。这时顶板会出现破落情况，当顶板达到一定程度的破裂后，打开放煤口，使煤炭流动至后端的输送机，后端的输送机再运走煤炭。

(1)采煤时通过双输送机放顶煤技术会产生两条煤炭运输线路，迁移液压支架、采煤机割煤、移动前部输送机等其他工序，与普通煤矿综采放顶煤开采工艺相似。

(2)在支架移动过程中，即前部输送机移动后，后部输送机也要与支架同步迁移，要特别注意中部槽的连接部位，防止在操作过程出现错槽事故。

(3)初次应用放顶煤技术进行开采时，在支架推出切眼后，要根据顶煤冒落情况开始放煤，放顶煤要在支架排成直线后再放，要从顺槽一端依次向另一端放煤，通常每次放1～2架，实际放架次数要结合实际情况确定。可以同时进行放煤工序与切割工序，也可以一段放煤、一段切割煤炭，通过将工作面划为两段的形式来完成。根据允许额度，在煤炭矸石放出含量与额度不相符时，放煤口应立即关闭。可以通过采用升降放煤板的方式处理大块煤炭堵塞放煤口的情况。

双输送机放顶煤工艺与单输送机放顶煤工艺相似，而后者具有占用设备少、机头易移动、操作程序简单的特点。但也存在厚煤层较软时单输送机放顶煤技术在架前、架上容易产生较多煤尘的问题，同时也会容易发生冒空现象。

4.2 初采和末采放煤工艺

在初采时通常推进10～20m不放顶煤的距离，因为在初期我国采用放顶煤工艺时，以此实现预防顶板破碎掉落。但随着时间的推移，发现这种方式并不能有效起到保护作用，于是在放顶煤工艺不断发展的情况下，现在综采工作面使用主要工艺是推开切眼就直接放顶煤。切顶巷工艺与深孔爆破工艺是为了提高初采回收率，尽可能地使步距缩短，是现在所采取的主要工艺。

停止开采放顶煤在即将完成工作面开采的大约20m左右前，并铺设金属网是早期放顶煤技术，而现在为了尽可能地节约煤炭资源，在技术方面也不断进行创新发展，使停采距离尽可能地缩短，目前可以达到大约10m，但要有针对性地解决整个生产工艺中的两个问题，一是要与实际情况相结合，选择相对稳定的顶板条件的位置设置停采线；二是要使矸石压住金属网，使后方矸石不窜入工作面。

4.3 端头放煤

特种端头的使用在煤矿开采场地通常会有许多支架，进行放顶煤时维护端头的方式都是采用放顶煤的支架或者是采用改良后的支架。另外，由于需要加高输送机的过渡槽在端头位置导致支架过煤难、放煤难的问题。为了解决这个问题，通常会留出2～4架支架，支架上不放顶煤，将支架留至工作面两端，需要不断提升支架与输送机技术，及时更新端头设备，具体途径见表2。

表2 解决端头放煤问题的途径

5 提高综采放顶煤开采回收率的途径

面临地质构造复杂、有着较大厚度变化的煤层，需要预留煤层顶部或底部的厚煤层工作面，而分层开采技术煤炭的回采率通常要低于综采放顶煤开采。为了提升综采放顶煤开采技术煤炭的回收率，主要采用以下途径。

(1)放煤工艺与放煤步距在选择时要尽可能的合理科学，与放煤口尺寸、放煤口具体位置、煤层厚度、矸石排放能力相结合，放煤步距可以在放煤口需要大的时候同步地适当增大；可以在开采煤层较薄时将放煤步距适当缩小；可以在矸石排放能力强、采用洗选加工工艺采煤时适当地使顶煤步距减小，尽可能地使煤炭回采率提升的同时提升煤炭的质量。

(2)扩大端头放煤距离。要对端头支架不断地进行完善与改进，尽可能地使端头实现全部放煤，在端头支架尾部可以安设放煤插板，要使端头插板能够摆动，提高煤炭回收率。

(3)不断加强工作面初采阶段的放煤管理。在综采放顶煤工作面推出开切眼时必须马上放煤，尽可能避免初采过程的丢煤现象。为了加强生产管理力度，操作人员要深刻学习放顶煤操作制度，加强生产管理。在进行综采放顶煤操作时需要由专业的操作人员进行，以使煤炭回采率最大化。

6 结语

综采放顶煤开采技术是一种能够有效提高煤矿开采安全性与厚煤层煤矿开采效率的先进采煤技术，虽然已经成为主要开采厚煤层的技术，但因为我国应用时间较短，还面临着许多问题，为了更好地利用这种采煤技术，仍需要不断地研究探讨，加以改进，服务于煤矿企业。