关于综采放顶煤开采技术探讨

关于综采放顶煤开采技术探讨

陈惠斌

陈惠斌

山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平048400

摘要：对于煤炭开采而言，合理应用综采放顶煤开采技术十分重要，其是提高煤炭开采量的基础，也是保证煤炭企业经济效益最大化的关键。为此，相关部门需给予综采放顶煤开采技术高度重视，促使其存在的价值与效用在煤炭开采中充分的发挥出来，推动煤炭行业持续稳定发展。需要研究综采放顶煤开采技术及实施要点。本文针对关于综采放顶煤开采技术开展探讨。

关键词：开采技术；煤炭输送；放煤工作

引言

在未来很长的时期内，综放开采技术因其具备较强的高效性及安全性，逐渐成为煤炭行业开采的核心技术。但是我国具备较宽广的地域，综放技术因较厚煤层的开采及埋藏条件所具有的多元化而呈现多样化，不能局限在单种或者多种方法的传统组合；也不能局限在现有的矿井模式下。对传统矿井的改善及对新矿井的开发，都应当以采煤技术的发展而进行，以最大化的获取经济及安全的效益。

1、综采放顶煤工作面回采率影响因素

1.1采矿深度

煤层发生深度（H）直接影响煤层原始岩石应力和承压水平。煤的巨大压力对岩石产生了重大影响。理论分析和现场观察表明，顶煤运移和破坏的综放开采可分为4个部分，如图1所示。4个部分是顶煤变形区、松散顶煤断裂带、崩落区域和顶部煤炭下降区域。这4个阶段的原因主要是压力变形、破裂以及采煤顶煤崩落的任何地质条件。

图1综放工作面顶煤自然破坏过程

1.2煤层厚度

影响顶煤崩落和拉拔特征的煤层厚度是下层煤的高度与顶煤的崩落高度之比，即崩落率效应。最大和最小的采煤厚度应该有一个范围，以确保顶煤的回收率相对较高。长期实践表明，大多数面的崩落率在1~2之间。根据理论研究，当崩解率在1~2之间时，顶煤的回收率相对较高。斜沟煤矿9#煤层是很厚。煤层的平均厚度为15.7m。当采矿厚度为4m时，崩落率为2.925，小于3。因此，该比例符合规定。考虑到煤层9#太厚，从煤层厚度来看，采用顶煤崩落是不合理的。9#煤层由于其发育断裂而易于洞穴化。然而，采用顶煤放顶技术，效果更好。因此，斜沟煤矿可采用综采放顶煤开采技术。

1.3煤层强度

反映煤抗破坏能力的主要指标是煤层强度，即煤的单轴抗压强度σc。在不考虑煤的弱侧的情况下，煤的抗破坏能力σc与压力下的破坏之间存在线性关系。根据现场实践和理论研究，当煤的抗破坏能力σc较大时，顶煤块较大，坍塌角较小。最高的煤回收率相应较低。煤的抗压强度σc是影响顶煤崩落和拉拔特性的主要指标。

1.4煤层中的土带

污垢带影响顶煤崩落，这受到岩石性质以及污垢带层厚度、位置和数量的影响。研究表明，通常位于煤层中部的污垢带显著影响顶煤崩落。相比之下，距离煤层顶板1~1.5m的顶部污垢带和距离煤层底板1.5~2.0m的底部污垢带对顶煤崩落影响最小。根据现场的钻井条件，煤层9#含有0~6层的污垢带。泥带的岩石性质主要是泥岩和含炭泥岩。根据矿山生产地质报告，NoT43钻井9#煤层厚度为14.47m，9#煤层结构分别为1.52（0.15）、2.05（0.10）、7.40（0.80）和2.45。污垢带的厚度大于0.8m。在其余钻井数据中，煤层9#的污垢带厚度小于0.8m，但污垢带的一部分大于0.4m。因此，根据目前可获得的采矿场地情况数据，污垢带可能影响顶煤回采率。

2、我国在综放开采技术方面的应用分析

2.1顶煤冒放性的定量评价方法

厚煤层开采过程中，放顶煤法是一种较为常见、有效的施工方法，而其应用过程中顶煤能否顺利放出与冒落对于顶煤法的应用与煤炭等矿产的回收率有着着极为重要的影响。为此，我国相关科研机构通过对回归公式法、模糊聚类法等计算方法的综合应用，对顶煤冒放性开展可深入研究。其中，“7因素加权模糊推理法”具备简单、快捷的优势在采煤现场施工中得到了较为广泛地应用。通过这一方法的有效应用，实现了对地质、技术两方面因素的综合评价、分析，提升了煤矿开采的落煤质量与效率。

2.2综放面顶板结构与支架围岩技术

在综放面顶板结构与支架围岩之间的关系在矿产开采研究领域还未形成较为统一的标准认识，并且争议一直存在。一些研究工作机构认为，由于放顶煤会加大顶板压力，部分矿井就使用了较大吨位支架，进而却引发了钻顶、歪架等问题，阻碍了矿井的顺利开采，降低了煤矿开采的经济效益。但是也存在一些研究表明，放顶煤可以使顶板压力降低，因此一些矿井开采过程中采用较小吨位支架，结果引发了立柱压爆、油缸严重变形等问题。由此可见，加强对综放面顶板结构和支架围岩之间关系的研究，并形成一个较为统一的观点与标准，确保支架设计及选择的较高合理性，确保采煤面安全，是当前迫切需要解决的问题。

2.3综放支架受力与顶板结构之间的关系分析

在对综采放顶煤开采技术的实际应用过程中，顶板结构，与采空区充填程度与质量，都将会对综放面顶板压力带来一定的影响。一般来说，顶板结构下，支架承受的压力不会很大，所以在设计与选择支架时，支架的

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