综采放顶煤采煤工艺在红岭煤矿1703综采工作面的应用

综采放顶煤采煤工艺在红岭煤矿1703综采工作面的应用

张彪炳

（安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司 河南安阳 455000）

摘要：综采放顶煤采煤法是目前采用较为普遍的一种采煤方法，相对于传统的开采方式，其最主要的特点是高效性，因此，本文以红岭煤矿1703综采工作面为研究背景，探讨综采放顶煤的开采工艺，并对存在的问题进行分析，以提升和优化综采放顶煤开采工艺。

关键词：综采放顶煤；综采工作面；工艺分析

以往中国综采放顶煤技术的研究力度较小，发展水平较低，无法获得预期的生产效率。经过长期钻研与不断实践，综采放顶煤技术已经获得充分发展，可以在降低矿井采煤成本的基础上，提高生产效率[1]。但实际采煤期间，综采放顶采煤法也存在一定的问题，导致资源浪费。对此，还应进一步研究，以获得更高的回采率。

1工作面概况

红岭煤矿1703采煤工作面位于17采区深部，东部为F33断层保护煤柱，南部为14采区（已关闭），西部为14161采空区及1701设计工作面，北部为17采区运输巷及17采区总回风巷。工作面主采煤层为二1煤层，煤层厚度6.7～7.3m，平均7m，煤层倾角11～29°，平均17°。煤层呈黑色，条痕褐色条带状半亮型，下下部块状，中部为粉状煤岩成份，以镜亮煤为主，次为暗煤，含1～2层泥岩夹矸，平均密度1.39t/m3，属低水、低灰、特低硫、低磷分、高发热量的焦煤。1703采煤工作面区域煤层实测原始瓦斯含量为3.1106～7.7989m3/t，最大原始瓦斯压力0.37MPa，瓦斯放散初速度ΔP为8.86～14.3，煤的坚固性系数f值为0.26～0.32，煤的破坏类型为Ⅱ～Ⅲ类。

工作面走向长844.6～820.1m，平均832.4m；倾斜长120.2～174m，平均长147.1m；；可采面积122446m2；服务期限约18个月。

2采煤方法

采用单一煤层走向长壁后退式综合机械化放顶煤回采工艺，采空区采用全部垮落法管理顶板。回采工艺为：采用采煤机割煤装煤，由支架反复支撑及尾梁的上、下支撑等综合方式松动顶煤，支架尾梁支撑配合伸缩插板低位放煤,放出的顶煤进入后部刮板输送机进入煤流系统。循环过程为：割煤→移架→返刀→推溜→放煤→拉后溜→清煤，每次循环进度为 600mm。

3作业方式

1703采煤工作面采用“三八制”作业方式，即每天一个检修班，两个生产班（八点班为检修班、零点和四点班为生产班）

4工作面回采过程中常见的问题

（1）煤壁片帮、漏顶现象比较严重。

由于红岭煤矿1703综采工作面煤层较厚，煤层平均厚度6m，在采煤机割煤后，煤层有硬变软，导致煤壁很容易发生片帮、断面距变大，进而导致漏顶发生。漏顶、煤壁片帮主要是由煤质松软自动垮落、煤层切割后未及时进行煤壁支护造成；除此以外，还有就是煤层较薄支架无法得到有效支撑，顶煤发生自然冒落。

（2）支架倒架现象时有发生

在红岭煤矿1703综采工作面开采过程中，由于放顶煤，工作面支架很容易出现倒架现象，经过分析发现是由于支架接触不良导致的，同时出现受力不均匀的现象，从而导致相邻之间不能实现较好地制约。采高超高很容易导致局部顶煤发生片帮，支架移动时未和压贴顶架同时移动发生倒架；煤层切割后，拉架支护不及时导致漏顶倒架；支架操作完成后手把归零不及时持续移动，进而导致支架发生重叠交错。经过断层、地质构造区域以及顶板破碎区域时，因未及时使用圆木对顶板不平整处进行接顶，而导致倒架。还有就是因为空顶开采周期较长导顶板暴露时间过长，从而使漏顶倒架现象发生。

（3）采出率不高和含矸率的增加

根据统计可得，因设备自身条件限制导致煤炭损失占比约为10%～20%；因放煤工艺导致煤炭损失占比约为50%[3]。开采工作面参数设计受限导致煤炭损失占比约为20%。假如选用放顶煤进行开采的过程中，工作面支架不能实现放煤，那么将会不利于顶煤开采。

5 解决综采放顶煤问题的相关对策

(1)煤壁片帮、漏顶的控制措施

①防治思路。假如在开采的过程中，出现煤壁片帮以及漏顶时，那么工作人员必须停止作业。与此同时需要进行维护。当工作面位置出现了大量的漏顶时，那么工作人员可以选用原木来实现板皮刹顶，这样能够有效地优化支架接实煤层顶板的效果。放顶煤开采工作面在煤层切割完成后应及时对煤壁进行护板帮支护。在支架下扎之初，可以借助人工的形式循环下扎，从而可以有效地控制顶煤。

②带压移架。超前移架：假如煤层出现片帮或者顶煤破碎的现象时，那么需要移架采煤切割机，接着才可以开展作业。顶板破碎位置可以实施超前移架，那么必须进行超前移架，而出现不能超前移架时，必须使得采煤机与切割机同步移架。带压擦顶移架：具体如下所示：第一步，移动拉移手把，这样可以把护帮板设置为垂直形式；第二步，移动降架手把，这样可以保证支架移动到正确位置。

(2)发生倒架的控制措施

假如在开采的过程中出现了倒架现象，那么需要对支架进行有效地调整。同时需要采取相应的改进措施，防止出现安全问题。扶架方法。拉顶梁扶正：需要给倒架留出足够的空间，一般工作人员可以选用单体支护的形式进行支护，保证顶梁在竖直方向保持垂直。边拉边扶正：假如出现严重的倒架时，那么将会引起顶板垮落的现象，这时可以选用一边拉架一边扶正的形式。

(4)提高采出率、降低含矸率

①支架的选型。应该对顶煤开采率和液压支架在放煤口安放位置两者之间关系进行正确掌握。液压支架在放煤口安放位置主要分为高位、中位、低位这三种，高位、中位主要是进行液压支架安装，由于放煤口处于较高的位置，因此引发煤口周围煤炭无法放出，进而大大降低了回采效率。经过实践发现，液压支架能够有效地优化顶煤开采率，其优点如下：第一，实现持续放煤；第二，放煤效率高；第三，放煤口不易堵塞；第四，可以进行大块煤切割。②放煤步距。放煤步距会对放煤效果产生重要影响，其中60%的煤是通过支架放煤口输送。假如放煤步距过大，会导致采空区周围三角煤无法放出，从而使煤炭开采量降低；假如放煤步距过小，会导致采空区周围矸石优先到达放煤口，遵循见矸关门操作原则，会使部分煤炭被关闭在放煤口处，如果放煤口不关闭，那么会导致大量矸石运输到工作面[4]。

③放顶煤开采厚度。根据矿井支架型号，顶煤厚度2.7m以内，采高工作面不超过2.0m等条件，可以得出当采煤机要进行2m煤层切割时，必须要按照1:1.35采放比进行。

6 结论

综采工作面的放顶煤回采工艺是煤矿开采的重要内容，认识其工艺流程对于安全高效开采十分重要。在整个1703综采工作面的回采施工中，通过分析影响放顶煤开采的因素并提出针对性措施进行解决，对于提升综放工作面开采水平，提高回采率，确保了矿井回采工作面的正常推进有着重要的意义，为类似矿井提供借鉴。

参考文献

[1]马杰举.煤矿综采工作面低位放顶煤回采工艺分析[J].能源与节能,2020(6):104-105，180.

[2]迟国铭,杨永亮.浅析一次采全高改放顶煤回采工艺技术[J].陕西煤炭,2014,33(1):84-86.

[3]牛艳奇，陈树义，刘俊峰.大采高综采工作面片帮加剧机理分析及防治措施［J］.煤炭科学技术，2010，38(7)：38-40.

[4]闫卫国.提高放顶煤工作面回采率的技术实践［J］.洁净煤技术，2013，19(4)：122-124.

作者简介：张彪炳（1993.07--），男，河南永城人，本科学历，中国矿业大学，工程师。

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