小议较薄厚煤层综放开采技术

李世尧

1存在的主要问题

针对较薄厚煤层的特殊情况，在部分局，矿采用了分层开采法。但分层开采不但带来了掘进率高，还使材料消耗过大。因此，传统的分层开采也逐步被淘汰。现在更多的还是采用一次采垒高或综采放顶煤开采技术。在采用综放开采时又会出现一些特殊问题，主要表现在如下两个方面。

(1)煤炭回收率降低和含矸率的增加煤层在未开采前，原顶煤上方为一个层状分明，平整的煤矸分界面，随着放煤工艺的展开，支架前移和顶煤的放落逐渐形成为一个煤矸混合带，如图1所示。

由图l可知，较薄厚煤层采用放顶煤开采时，由于煤层厚度较小，在采煤机割煤后所剩顶煤厚度一般不足2.5m。经观测发现，当顶煤厚度小于2.5m～3.0m时，顶煤在放落过程中呈类似于伪顶无规则的冒落状态，因此，这将增加控制顶煤运动的难度，造成煤矸混合率进一步增加。

(2)端面顶煤的控制困难。较薄厚煤层采用放顶煤开采时，由于顶煤厚度小，强度低。很容易产生离层断裂现象，造成支架控制顶板的难度，特别是在端面空间无支护的情况下，顶板与顶煤将随时可能发生冒落，进而引发直接顶的冒顶事故。因此，能否有效控制端面顶煤的冒落是成为较薄厚煤层采用综放开采成功的关键，见图2所示。

从图2可知，煤矸混合带厚度越大，工作面的回采率越低，含矸率也越高。较薄厚煤层放顶煤开采时，直接顶将与顶煤同步冒落，混矸带厚度相对于松散顶煤的总厚度比例较大，同时在顶煤放落过程中，放煤步距损失与厚煤层综放开采基本相同。

2需要采取的应对措施

2.1选择适宜的架型，保持顶煤的完整性

(1)在选择支架的架型结构时，要选择顶梁带有潜入式伸缩粱的支架，能够及时伸出支护端面新暴露的顶煤。另一方面，在该支架的后立柱上装有初撑力的保持阀，一旦支架顶梁上方的顶煤发生了抽冒，支架也会在初撑力保持阀的作用下迅速接触顶梁上方的破碎煤矸，不使顶煤冒落的范围进一步扩大，从而保持了顶煤的完整性。

(2)选择具有高位和中位的放顶煤支架，除架间存有脊背三角煤丢失外，还易造成煤矸混合带厚度不规则。低位放煤支架无脊背丢煤，但顶煤垂直移动距离大，后部掩护梁坡度大时，煤矸混合带厚度呈上升趋势，如果能将掩护粱坡度减缓，使顶煤缓慢曲线移动，将可减少煤矸混合带厚度。

(3)支架必须要有较高的初撑力，以减少顶板与顶煤的初期下沉量，而支架的工作阻力则不必过高，以减少对顶煤的支撑破坏，维护顶煤的完整性。

(4)工作面支架应选用能够连续放煤的支撑掩护式低位放顶煤支架，以减少脊背煤损失。同时，支架后掩护粱与顶粱的夹角要缓，使顶煤能够缓慢下沉逐渐移动至放煤口，从而减少煤矸混合带厚度。

2.2控制煤層采高。保持合适的采放比

当综放面的顶煤厚度小于2.0m时，确保工作面有较为合适的采放比。这就大大减少了煤壁片帮和支架端面顶煤冒落现象的发生。因此，放煤工艺损失在较薄厚煤层中所占的比例将增大，所以降低煤矸混合带的厚度将是较薄厚煤层综放开采提高回采率、降低含矸率的主要措施。煤矸混合带厚度取决于以下几个因素。

(1)割煤方式。为适应工作面一采一放平行作业的循环方式，采煤机要采用斜切进刀单向割煤往返割一刀的的割煤方式，这样可提高工时利用，两端头能做到支护及时，并改善放煤工的作业环境条件。

(2)放煤方式。根据工作面煤厚较薄的实际情况，应选择合理的放煤工艺放出顶煤，经对有关资料的统计与分析，大多采用双轮顺序放煤方式，这有利于提高回采率，降低含矸率。因顶煤较薄，不宜采用多轮顺序放煤，以采用单轮顺序或间隔放煤为宜。严格见矸关门，防止超高放煤。放煤步距应与薄顶煤移动规律相适应。对于较薄厚煤层，由于顶煤厚度较小，其放煤步距也应适当缩小，应采用一刀一放。在工艺选择上应采用小步距、间隔l放、轻摆尾梁的放煤方式。

(3)放煤步距。合理的放煤步距是提高煤炭回采率，降低含矸率，提高工作面产量的关键。放煤步距的确定要考虑支架的结构，顶煤的活动规律等因素的影响。合理的放煤步距应使顶板矸石和后方采空区矸石同时到达放煤口，此时，煤矸混合带最薄。

(4)煤层本身的力学特性与结构。煤层硬度越大，结构越复杂，混合带的厚度越大。煤层顶板节理裂隙发育，能随采随冒时，煤矸混合带的厚度薄。

3结语

(1)为降低含矸率。提高回采率，必须设法将煤矸混合带厚度加以控制。为防止端面顶煤的随时冒落，首先从支架选型上要求能够及时封闭端面顶板的液压支架，同时支架应具有一定的水平推力，掩护梁坡角要小。在采煤工艺选择小步距、轻摆尾粱，间隔放煤的方式，为保证3.0m～5.0m的较薄厚煤层采用综放开采使回收率与含矸率达到一定的许可范围，应根据顶煤的冒落特性选定合理的采放厚度和正确的放煤工艺，保持支架的良好工作状态。

(2)工作面的放煤方式，采取单轮顺序全量放出，一采一放，即放煤步距不超过0.6m，这样，即可提高煤炭回收率，又可保证煤炭的产出质量。

(3)在工作面采用及时支护的移架方式，同时力求工作面推进方向与节理裂隙的发育方向一致。通过以上分析，只要我们采取了适当的防范措施，同样也可在5.0m以下的较薄厚煤层中采用综采放顶煤开采工艺，实现煤炭生产的高产稳产，使我国的综放开采技术健康稳步发展。