放顶煤开采技术在同煤集团的应用与推广

刘治宁

1 综放开采技术在同煤集团的发展

大同煤田厚煤层储量较大，同煤集团从90年代初就在煤峪口矿、忻州窑矿和永定庄矿采用高、中位放顶煤支架进行开采试验，但效果不好，顶煤回收率低，仅有42%，后于1998年在忻州窑矿采用低位放顶煤支架进行试验，取得了成功，顶煤回收率达到70%以上。目前，低位放顶煤开采技术已经在同煤集团开采侏罗纪和石炭二叠纪特厚煤层中得到广泛应用。其中塔山矿采用低位放顶煤技术开采石炭二叠纪特厚煤层，顶煤回收率可以达到90%以上。

2 综采放顶煤支架的分类

综采放顶煤开采技术的发展是与放顶煤液压支架的发展息息相关的，不同的顶、底板条件和煤的性质需要不同类型的放顶煤液压支架。总体上分为三种类型：（1）高位放顶煤：单输送机；（2）中位放顶煤：双输送机；（3）低位放顶煤：双输送机（插板式、摆梁式、插板+摆梁式）。

3 同煤集团使用的低位放顶煤支架特点

低位放顶煤支架顶梁较长，合力作用点距煤壁较远，对硬煤的冒落有利，切顶能力强，并且顶煤暴露后至切顶的过程中遭受反复支撑的次数较多，因此便于顶煤的破碎。而且由于这类支架放煤口距切顶线远且低，增加了顶煤的破碎时间和破碎过程，再加上放煤口较大，块度大的煤也可放下来，这就有利于在硬煤条件下放顶煤。放煤效果好，没有脊背煤、死角煤损失；可以较充分地将顶煤回收，工作面两部输送机沿底板布置，移支架和移后溜互相干扰小，支架后部空间大，处理大块煤和检修输送机有利，尾梁可摆动，插板可破碎大块煤。

4 放顶煤开采煤炭损失构成

综放开采的煤炭损失量由两个方面造成，一方面是合理损失，是指现阶段由于开采技术、设备选型和安全要求损失的煤炭，该因素造成的损失可以认为是合理的。包括：（1）工作面顺槽隔离煤柱；（2）采区（盘区）隔离煤柱；（3）初采、末采损失；（4）古塘浮煤损失；（5）工作面两端头损失。

另一方面是不合理损失，是指可以通过改进放煤工艺、合理选择放煤步距和放顶煤高度、加强管理，提高责任心，提高工作面回收率，该因素造成的损失可以认为是不合理的。包括：（1）放顶煤时的落煤损失。这项损失是工作面的主要损失，因现无科学的实测手段，所以不能有定量的准确数字。以通过改进放煤工艺、合理选择放煤步距和放顶煤高度、加强管理，提高工作面回收率。（2）操作工操作水平。扎扎实实培训放煤工，提高工人的技术水平和责任感，使其懂得放煤操作要领。

5 减少不合理损失，提高回收率的问题的探讨

5.1 放煤工艺

最佳的放煤工艺是回采率高、含矸率低，而改进放煤工艺使之更合理，可以提高回采率、降低含矸率。（1）单轮顺序均匀放煤。此放煤工艺是放完1号架，再放2号架，依此顺序将每个放煤口的煤全部放出。（2）单轮间隔顺序均匀放煤。该工艺是指按1号、3号、5号……的支架顺序放煤，放完后再按2号、4号、6号……的支架顺序放煤，见矸关窗。（3）单轮顺序折返补放式放煤。该工艺是指每向前放一架，即返回补放前一架，使每一架放煤后都进行一次补放。（4）多轮顺序均匀放煤。放煤顺序按1号、2号……支架顺序进行放煤，每次放出顶煤量的1/2～1/3；第一轮放完后，再从1号支架开始放第二轮，然后放第三轮并把顶煤全部放完。

5.2 放煤步距

最佳的放煤步距应是顶煤跨落后能从放煤口全部放出的距离。若放煤步距太大，遗留在采空区的脊背煤损失就多，若提高回采率，则混矸严重。在架型确定以后，放煤步距应当与支架放煤口的纵向尺寸相一致。放煤步距应与移架步距（或采煤机截深）成倍数关系，即割一刀、两刀或三刀煤放一次顶煤，支架放煤口的纵向尺寸应与采煤机循环进刀量成倍数关系。如果放煤步距小，则必然有一部分矸石处于放煤口的上方，增加了顶煤含矸率。

5.3 顶板冒放性

放顶煤开采只有当顶板随采随落的情况下，才能达到最佳的放煤效果，当顶板不垮落或垮落不充分情况下，随着工作面的不断推进，大部分顶煤会悬在顶板靠古塘方向或落入古塘，造成大量煤炭损失。

5.4 支架的合理采高

若采高过低，放煤口与后部输送机的配合位置不合适，后部输送机靠前，放煤口靠后，放煤效果不好，而且会造成部分煤遗留在古塘，放煤窗口在开启的过程中容易与运行中的后部运输机发生扳卡造成事故。若采高过高，后部输送机靠后，放煤口靠前，不能有效地控制放煤量，遗留在采空区的纯煤带厚度增加，降低了回收率，而且容易发生压住溜子等事故。

5.5 放煤管理

为了准确计算工作面的产量，在工作面皮带巷皮带运输机上安装电子称，并随时校正和维护，保证计量的准确性，便于矿对队、队对班、班对放煤工进行绩效考核，在分配制度上保证回采率的提高。

6 顶板管理方面

（1）提高初撑力的作用，支架直线的重要性；（2）通过支架的直线度，顶底板的平直度，初撑力的管理。

7 生产中存在的问题及解决的方法

（1）均匀连续出煤，各工种配合；（2）控制上窜下滑；（3）运输系统的能力要满足生产需要。

8 结语

放顶煤开采技术在同煤集团成功推广使用的一种新的采煤方法，它将原来厚煤层需分层多次才能采出的煤炭一次性采出，具有许多显著优点。放顶煤开采新技术在经济效益上有着巨大的优势，使采煤方法产生了根本性的变革。

参考文献

[1] 王家呈.厚煤层开采理论与技术[M].冶金工业出版社，2009，9.endprint