煤矿井下综采工作面放顶煤采煤工艺应用分析

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（山西省能源发展中心 山西 030001）

经济社会持续发展，在大发展采矿事业的同时，也要同步优化和调整放顶煤采煤工艺，创设安全可靠的作业环境，力求提升放顶煤采煤作业效率和质量，维护人员生命财产安全。综采工作面放顶煤采煤工艺有采煤机作业、工作面作业、放顶煤作业以及支架工作方式等几种，作业前需要工作人员充分地质勘察，收集相关资料编制合理的作业方案和作业流程，选择最佳的放顶煤作业方式，在提升作业效率的同时，力求为企业创造更大的经济效益。

1.综采工作面放顶煤采煤工艺特点

图1 放顶煤采煤工艺

对于井下的综采工作面采煤工作而言，作业难度不断增加，应注重对配套技术和工艺积极改进和创新，并配备多台运输机获取多个出煤点，割煤机置于煤壁工作面，另外的采煤运输设备全部置于工作面侧方位置，基于支架形式对采放全过程把控，具体包括破煤、运煤、装煤与放顶煤等环节，在作业的同时，选择合理支护技术维护采空区作业稳定[1]。结合现场作业需要，急倾斜特厚煤层以及缓倾斜厚煤层开采活动更适合选择综采放顶煤开采技术，运用此种技术可以使采矿活动安全、高效、稳定，减少采矿成本和资源损耗的同时，实现采矿活动集中化管控，最大程度上降低安全事故几率。

对于综采工作面放顶煤采煤方法特点来看，第一，增加了煤炭产量。由于此种方法需要设置至少两个出口，多个采煤过程需要同步进行，极大的提升了采煤效率和运输效率[2]。此种方法更适合高强度作业需要，采矿活动连续进行，在精简巷道工艺流程的同时，提升了作业全过程的安全、可靠性。第二，有别于常规采煤方式，综采放顶煤采煤需要借助大量先进机械化设备实现，机械化水平更高，所以生产能力远远不是常规采煤方式可以媲美。第三，综采放顶煤采煤技术实际作业中，开采部分煤后，顶煤悬空，顶煤掉落可以反馈矿压。结合相关资料，随着采煤工作面不断推进，周期来压现象越来越小，因此多淘汰四柱支架选择两柱支架，减少耗材和成本[3]。第四，综采放顶煤采煤方法强度过大，诱发一系列安全隐患，如开采期间出现瓦斯泄漏，诱发火灾，需要开采单位选择合适的方法措施将安全事故降到最低。

2.综采工作面放顶煤采煤工艺实际应用

(1)采煤机割煤

割煤是作业基础环节，选择斜切进刀方式作业，用于煤体切割。在这个环节，控制采高不超过2.4m～3.0m范围，有效截深则是0.5m～0.8m。在采煤期间，对安装挡煤板和后滚筒螺旋叶片转动实现。

图2 采煤机割煤

(2)移架

在这个环节，顶煤需要始终保持在稳定牢固状态，支架配合上伸缩前探梁、护帮板作业[4]。割煤环节结束后立即支护，采煤机通过移架，滞后采煤机后滚筒距离不超过五个支架，或是通过控制采煤机停止运行等移架，向前伸缩梁，保护机道顶板不受损坏。

(3)推移前部输送机

作业期间，结合实际情况主要是选择一次推移法、多架合作法实现，不同方法适用情况有所差异[5]。如果选择一次推移法，前部输送机推移位置控制在滚筒后5m位置实现；后者方法分段推移前部输送机，在采煤机后滚筒5m位置推移，推移距离不超过0.3m。在这个过程中，需要综合考量推移距离，保证前部输送机弯曲段长度不超过5m，主要是为了规避急弯损坏链条和其他部件，控制前部输送机始终处于直线运行状态。

(4)移后输送机运行

这个环节需要使用千斤顶实现，在顶煤放完后依据顺序移动后输送机。相关作业人员应保持高度责任感，运输期间溜槽和领架始终保持连接状态。

(5)放顶煤

放顶煤工序直接关乎到作业效率和安全，作业期间应依据作业标准要求，严格控制放煤口位置、顶煤厚、尺寸规格、破碎状况等，合理调整步距。一般情况下，主要是选择循环割一刀放一茬顶煤方式作业，控制循环进度0.5m。移架后快速放煤，落后采煤机间距后依据顺序放煤，如果顶煤厚度过大，基于单轮间隔顺序放煤法作业，放煤与割煤工序同步作业，确保放煤量始终得到控制，将支架回转梁收回。需要注意的是，放煤期间不允许一次性将回转梁调整为最大角度，下部和上部间距至少在0.2m。放顶煤阶段，如果有大块煤堵住放煤口，可以动态调整摆梁将大块煤粉碎，保证放煤顺利。一旦发现矸石，第一时间伸出回转梁，避免矸石混入到煤炭资源中，提升作业效率和安全。

3.煤矿井下综采工作面积放顶煤采煤安全措施

煤矿井下作业环境较为封闭，风险系数较高，为了保障作业活动顺利进行，维护人员人身安全，应制定合理有效的安全措施落实到实处。

(1)瓦斯爆炸防治

煤矿井下采煤作业阶段，瓦斯泄漏爆炸是一个严重的安全事故，同时也是较为常见的安全问题。为了避免作业期间瓦斯泄漏爆炸，作业人员可以在采空区抽放，邻层抽放，并注重增加局部风量，强化抽排风量，将容易泄漏的瓦斯充分排出。作业期间，做好全过程的监督和管理，便于第一时间发现问题和解决问题。

(2)防治煤炭自燃

均压法是一种切实可行的作业方法，实际应用效果会受到均压状态所影响。以往此种方式需要人工逐一调节测定，效率缓慢，精度不高。而在科技不断创新改进下，信息化水平不断提升，传感器技术的涌现，与计算机技术有机结合，开发出了一种新式均压通风自动监测系统，在软硬件支持下实时监测井下通风情况，基于图表形式客观反映出来，为相关井下通风工作提供参考依据。

选择防灭火材料，以黄泥浆和水等材料为主，其目标是为了降低安全事故几率。随着科技推陈出新，涌现出很多凝胶材料，在安全事故防护方面有着积极作用，可以有效规避常规材料渗漏、干裂缺陷，优势突出，大大提升防灭火效果。

(3)煤尘治理

井下采煤作业过程中，不可避免的会出现煤尘污染问题，直接被人吸入会威胁到身体健康。基于此，结合煤层孔隙中水流动性，结合实际工作需要，选择自动切换注水系统，具有静压和动压结合优势。相较于不注水系统而言，自动切换注水系统平均水分可以得到显著提升，从3.18%上升到4.57%的注水量，采煤机作业过程中也会有大量煤尘累积，腐蚀设备零部件，增加采煤机作业故障几率，影响采煤机作业性能和使用寿命。对于此类问题，使用二次负压降尘装置，有效控制煤尘问题，创设高效有序的作业环境，只有这样才能有效提升作业效率和效益，维护作业人员生命财产安全。

4.结论

综上所述，煤矿井下综采工作面作业中，结合作业实际环境，灵活运用放顶煤采煤工艺到各环节，有助于弥补传统采煤工艺的缺陷和不足，在提升作业效率同时，维护作业全过程安全，以便于减少安全事故几率和作业成本，促使采煤作业效率持续提升，带来可观的经济效益。