综采放顶煤开采工艺与安全管理探析

孙建平

【摘要】综采放顶煤开采技术在我国煤炭挖掘工作中已经得到了长时间的应用，并且已经根据实际工作经验总结了符合我国国情的开采技术。目前我国综采放顶煤技术已经达到相对先进的水平，并且已经开始向外输出综放开采的一成套系列技术。综采放顶煤开采技术能够适应不同开采环境下的煤矿，不论是缓倾斜煤层还是极度倾斜的恶劣开采环境都可以使用该项技术。文章主要阐述煤炭综采放顶煤开采工艺与安全管理。

【关键词】综采放顶煤开采；安全管理；煤矿开采工艺

1.引言

综采放顶煤开采技术与普通综合机械开采技术相比进行了更大的改造，显著提升了开采效率。综采放顶煤开采技术一般使用两台刮板运输机。其中一台刮板运输机的采煤方式与普综采相同，位于支架的前方；另外一台刮板运输机装置于支架的后方，使用的是支架结构来开展放煤工作，从而形成煤矿作业的综合机械化放顶煤开采，其中包括落煤、装载、运输、放顶煤等一系列工作环节。

煤矿开采实践证明综采放顶煤开采能够高效应用在缓倾斜煤层与急倾斜特厚煤层，其能够实现煤炭开采的集中化管理，显著提高出煤率，降低煤矿开采成本。

2.综采放顶煤开采类型

放顶煤开采技术是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。

2.1一次采全厚放顶煤开采

一次采全厚放顶煤开采是目前我国煤炭开采工作中十分常见的综采技术之一，与其他综采技术相比开采的煤炭产量更高，开采效率更加具有优势，比较适合厚度在6～10m的煤矿[1]。其主要优势体现在自动化机械设备的需求量不大，并且矿井掘进和后期维护工作十分便利，矿井工作面的煤炭运输效率较高。该综采技术的主要弊端体现在如果煤矿中的煤质相对柔软，则工作面平巷出现安全事故的概率会相应增加。

2.2预采顶分层网下放顶煤开采

预采顶分层网下放顶煤开采技术是沿煤层顶板布置普通长壁工作面，然后沿煤层底板布置放顶煤工作面，将两个工作面之间的顶煤放出。这种开采工艺比较适合煤层厚度高于12m的煤矿中。其主要优势可以提高回收率，预采顶分层在一定程度上解决了放顶煤损多的缺陷。其主要弊端在于支架之间会出现漏煤，并且在放煤过程中会出现较为浓密的粉尘，增加了矿井的危险因素。因此在实行该综采技术时需要对煤层进行预注水，用来减少粉尘。

2.3倾斜分层放顶煤开采

倾斜分层放顶煤开采主要适用在煤层厚度为15～20m的情况下。可以将煤层厚度划分8m-12m，进而可以采用倾斜分层放顶煤开采工艺。在开采的时候从上半部分开始开采，这种分层综采方式可以实现交错同时开采[2]。

3.综采放顶煤开采工艺

3.1综采工作面工艺过程

根据煤层底部的走势来开展切割工作，再使用前方的运输机将煤炭运输出矿井外，移动液压支架的移动顶板出现脱落，完成按照所计划的步距后将放煤口打开，掉落的煤炭放置于后部的输送机上，由皮带进行运离矿井。

3.2初采和末采放煤工艺

初采放顶煤技术需要在开采前，在开切眼外的位置上做切顶巷，切顶巷即为与开切眼平行的辅助巷道，可以实现初采。放顶煤一般在工作面即将完成开采前20m处停止，这种技术会大量浪费煤炭，因此需要对该技术不断创新，将停采距离缩短至10m左右。

3.3端头放煤

当前绝大部分的放顶煤综采都是采用改装过后的过渡型支架来实现端头维护。另外运输机过渡槽过高，使得支架放煤与过煤更难实现。所以，可以在煤层工作面两端头分别预设2支架，导致不能继续放煤，出现煤炭资源的严重浪费。要解决端头放煤可以使用带有高位放煤口的端头支架，应用短机头或机尾工作面输送机或者侧卸式输送机[3]。

4.综采放顶开采安全管理

4.1防治水

在综采过程中可以利用瓦斯排放系统来疏泄上区段的综采工作面上覆积水。对于较为复杂的矿井内部可以设置整体的排水设施系统，预防水体泄露而造成的影响。同时还可以在生成水平面上放置大容量的水体存储库与抽水泵。

4.2防灭火

在工作面采空区要及时的进行注氮处理。使用黄泥对采空区进行灌浆等措施，控制矿井压力的基础上在工作面进行通风梳理，不定期、定期的进行注水来控制矿井内温度。对综放工作面采空区与相邻采空区可能出现火灾的区域进行注氮来降低氧气浓度，降低火灾危险。同时可以加快工作面的推进速度，防止煤炭出现自燃。当月推进速度大于40m的时候可以有效的防止煤炭自燃。

4.3防瓦斯

配设专业的矿井瓦斯抽查小组，对矿井内瓦斯含量进行全程控制检测。准确的瓦斯安全检测与自动报警系统，全面预防瓦斯安全事故出现。定期的疏散瓦斯，防止矿井内瓦斯过多堆积，避免瓦斯含量过高导致爆炸或火灾。在矿井风巷上段设置水射流风机，将矿井上隅角的瓦斯稀释或消除。

4.4防煤尘

矿井工作面要进行定时定量的通风工作。对超前煤层施工面实施高压注水处理，防止矿井内煤层堆积。在放煤工作中配设喷雾，在放煤过程中使得放煤与喷雾可以联合自动运转。同时可以在支架顶梁上沿着工作面配设4-5处净化水幕。

5.结束语

综采放顶煤开采是一项综合性的开采技术，尤其适合在缓倾斜、急倾斜特厚的煤层中应用。综采放顶煤开采技术的开采效率与经济效益优势十分明显，所以已经得到了普及应用。然而在应用综采放顶煤开采技术时必须注意到该开采技术仍然存在众多问题，例如回收率与含矸率之间的问题，高产量与高瓦斯、高煤尘之间的问题，煤矿开采管理水平有待提高等。因此必须着重注意突破这些技术难题与管理问题，使得综采放顶煤开采工作更加高效、高产、高安全。

【参考文献】

[1]乔宏斌 ， 郭荣.综采放顶煤开采工艺与安全技术研究[J].科技传播， 2013， （20）：189+187.

[2]张帅 ， 张振配 ， 赵英州.冲击地压特厚煤层综采放顶煤开采工艺探讨[J].煤炭技术， 2011， （01）：225-226.

[3]刘金辉 ， 牟国礼 ， 王森全.厚煤层不规则综放工作面开采技术与应用[J].矿业研究与开发， 2010， （04）：5-6+107.endprint