综放工作面提高放煤率工艺探讨

贾光明

摘 要：随着综放技术的普及，矿井产量日益提高，但随着开采深度的增加，工作面放顶问题又困扰着开采安全。回采工作面的顶煤开采所采用的采煤工艺裂破碎顶煤的方式，直接影响其冒放性，提高工作面放煤率，并防止采空区大面积悬顶。

关键词：综放工作面；放煤率；工艺；探讨

以往我国在工作面爆破处理顶煤时发生多起事故，因此国家安全监察局规定“采用预裂爆破对坚硬顶板或坚硬顶煤进行弱化处理时，必须在工作面未采动区进行，严禁在工作面上、下隅角爆破落煤和在工作面内采用炸药爆破方法处理顶煤、顶板及卡在放煤口的大块煤炭和矸石”。

目前国内顶煤和岩层顶底板处理方式基本有以下几种：

1 高压注水弱化顶煤和岩层顶板

即通过向煤层和岩层顶板高压预注水，降低煤层和岩层顶板自身的强度，同时利用高压水的切割作用，使煤体产生裂隙，从而达到随采随冒的目的，该方式目前还在试验之中，国内目前使用较少。

优点：水力化措施与炸药爆破相比施工过程较为安全，无火花及有毒有害气体产生。

缺点：工艺相对复杂，且施工时管路系统为承压状态，操作人员受高压水伤害威胁。水平分层工作面上部顶煤厚度较大，煤体吸水性较差；工作面上方及采空区内大量注水易引发井下水害事故。

2 炸药爆破预裂顶煤和顶底板

优点：炸药爆破能量大，技术成熟，可借鉴的资料较多；顶煤、顶底板通过超前预裂爆破的形式处理采空区大面积悬顶的效果较好；通过爆破，放顶煤工作面顶煤的冒放性较好。

缺点：爆破材料的运输以及爆破施工时危险性较大；受顶煤离层影响，爆破火焰易引爆放空区瓦斯，导致瓦斯爆炸等次生灾害。

该方案的缺点是采取超前预裂措施，超前工作面30米，爆破时没有自由面，因此爆破效果受到影响。预裂爆破钻孔从两巷向工作上方打钻，钻孔数量有限，且工作面顶板高6-8m左右，工作面中间区域基本为钻孔空白带，这部分顶煤不能跨落，对上部煤体起到支撑的作用，大大降低了超前预裂的效果。见图1。

3 二氧化碳致裂强制放顶

二氧化碳致裂的原理是：利用二氧化碳从液态相变到气态瞬间气化膨胀并产生高压，打碎泄能片，高压气体从泄爆口释放，作用在煤（岩）体上，从而达到致裂的目的。

优点：利用二氧化碳致裂器工作时不产生任何明火或火花；致裂后致裂器表面温度极低，产生的的二氧化碳气体营造了一个惰性气体环境，从本质上杜绝了瓦斯爆炸的可能性；二氧化碳致裂器抛煤量多块度可控、抛出距离短，且不会发生放炮崩人事故；致裂后基本不扬尘，无炮烟、不产生有毒有害气体，不危害工人身体健康。致裂器一次投入可反复使用。爆破可避免炸药爆破时产生的火花以及有毒有害气体的产生。

缺点：相比炸药爆破威力较小。但由于其安全性好，可在工作面支架上部直接采取局部致裂措施，煤体自由面较大，不需要太大的威力，以免煤体过度破碎，或煤体受力过大抛入采空区。这个缺点甚至变成了优点。

综上分析，选择区域性措施与局部措施相结合的方式，即超前工作面爆破预裂顶煤和顶底板的措施结合局部措施采用二氧化碳致裂强制放顶措施。可大幅度提高顶板裂破碎顶煤，直接提高煤炭冒放性，提高回采率。

在禁止在工作面进行采用爆破对硬顶煤进行处理之前，我国大倾角水平分段放顶煤工作面普遍采用工作面架间向上方打眼，爆破弱化顶煤，实践证明，除安全性差外，工艺是完成可行的，弱化处理顶煤的效果也很好。采用二氧化碳致裂代替炸药强制放顶，避免了次生灾害的发生。

二氧化碳致裂弱化处理顶煤的技术，是一项新技术，通过不断的实践、改进，可以达到使顶煤及顶板随采随冒的目的。

该项技术可针对不同的地质条件，通过调整致裂孔布置、液态二氧化碳充装量及泄能片压力大小等参数，以达到处理顶煤和岩层顶底板的目的，具有针对性强，适用范围广的特点。作为煤矿安全生产的新技术极具推广价值。

参考文献：

[1]索永录.坚硬煤层综采放顶煤开采技术[M].陕西科学技术出版社，2001：1-240.

[2]马立宏.厚煤层综放开采技术实践及发展趋势[J].西北煤炭，2006，4（04）：27-28.endprint