厚煤层综采放顶煤开采工艺参数探讨范文

摘要：结合兼并重组后的龙峰煤矿实际情况，分析了矿井的地质构造、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件等，最终确定10105工作面更适合采用综采放顶煤采煤法。研究了10105工作面综采放顶煤开采工艺参数，包括采煤机割煤高度和采放比、放煤步距与采煤机截深、初次放煤步距、放煤方式、端头放煤以及工作面末采放煤等。结果表明，综采放顶煤开采更有利于矿井的安全高效开采，有利于提高煤炭资源回收率，可为类似赋存情况煤层的开采方法提供了借鉴。

关键词：厚煤层；综采放顶煤；采煤工艺；采放比；放煤步距

我国从1982年开始进行缓倾斜特厚煤层一次采全厚综放开采工艺和装备的试验研究工作，1986年以后，综放开采在我国得到了迅猛发展，在晋城、潞安、阳泉等矿务局都取得了良好的技术经济效果［1－4］。经过二十多年的不断探索、研究和试验，对一次采全厚综采放顶煤采煤工艺和装备研制均取得了成熟的经验，并得到了广泛的推广［5－8］。随着综放开采技术的不断发展，适应于各种不同地质条件下的综放工艺和装备在许多煤矿都取得了显著的成果［9－11］。实验证明，综放开采是我国开采厚煤层的最有效、经济效益最好的采煤方法，是我国煤矿实现高产高效的最有效的技术途径。本文结合兼并重组后的龙峰煤矿现有生产建设实际，分析了矿井的地质构造、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件等情况，最终选择综采放顶煤开采，并确定了综采放顶煤开采工艺参数，将10105工作面建成工程量少、投资省、工期短、见效快的安全的高产高效综采放顶煤工作面。

1矿井概况

1.1地质条件兼并重组后的龙峰煤矿生产能力为12Mt／a。井田内可采煤层包括2、4、5、9＋10＋11号（合并为一层）四层煤。目前2号煤、4号煤、5号煤已基本采空，仅剩余9＋10＋11号煤层。9＋10＋11号煤层位于太原组下部，厚度516～978m，平均696m，含夹矸0～3层，结构简单～复杂，上距5号煤层1028m。9＋10＋11号煤层为井田内稳定可采煤层，煤层底板均为泥岩，顶板为砂岩，老顶为K2石灰岩。9＋10＋11号煤层煤尘具有爆炸危险性，均为自燃煤层。

1.2工作面概况10105工作面位于一采区中南部，走向长度为800m，可采长度638m，工作面长150m，最大坡度8°。9＋10＋11号合并煤层平均厚度为65m，含两层夹矸，夹矸厚度平均为02～05m。工作面底板标高742～755m，地面标高943～1037m，盖山厚度201～295m。10105工作面为首采工作面，北部为矿井大巷保安煤柱，南部为被整合煤矿的采空区（留有保安煤柱），东部、西部为实体煤田。

1.3工作面巷道布置方式10105工作面回风巷长800m，坡度为3°～13°；工作面运输巷长800m，坡度为3°～13°。10105工作面运输巷和回风巷均沿11号煤层布置，巷道底板留设500mm底煤，各工作面巷道通过直接连接、联络巷连接与轨道大巷（9＃）、运输大巷（10＃）和回风大巷（9＃）连接，形成生产系统。10105运输巷和回风巷均采用梯形断面，支护方式为“工字钢棚＋锚网”支护方式。

2综采放顶煤采煤法的确定

根据龙峰煤矿10105工作面煤层埋藏地质条件，从地质构造、煤层厚度及硬度、煤层结构及顶底板岩性等方面考虑，最终确定采用综采放顶煤采煤法。1）地质构造：根据已开采的5号煤巷道掘进实际揭露情况分析，工作面运输巷、回风巷各揭露1个陷落柱，最大为28m，切眼揭露一个小于10m的陷落柱，没有断层，工作面地质条件简单，适合采用综放开采。2）煤层厚度：10105工作面9＋10＋11号煤层平均厚度为65m，从提高工作面产量和有利于顶煤管理的角度出发，采放比在1∶08～2的情况下，更适合于综放开采。3）煤层硬度：放顶煤工作面顶煤是在地压作用下而破坏冒落的，因而煤体的强度对顶煤的冒放性有直接影响，10105工作面9＋10＋11号煤层的硬度系数f＝12～15，属中硬煤层，节理、裂隙较发育，适合于放顶煤开采。4）煤层结构：9＋10＋11号煤层位于太原组下段，煤层平均厚度65m。含夹矸0～2层，夹矸厚度最大065m，最小035m，平均050m，纯煤厚度60m。夹矸岩性多为炭质泥岩或泥岩，其硬度较小，不会对顶煤冒放性产生影响。5）煤层顶、底板岩性：取9＋10＋11号煤层顶底板岩石样进行力学性质测试。

3放顶煤开采工艺参数确定

3.1采煤机割煤高度与采放比的确定

3.11采煤机割煤高度的确定合理的割煤高度是放顶煤开采实现工作面高产的重要前提。采煤机割煤高度的选择应从以下几方面考虑：①割煤高度首先应有利提高综放工作面的产量；②割煤高度应能满足工作面通风的要求；③割煤高度应保证工作面具有合理的工作空间，特别应保证液压支架后部具有较大的空间，以利于工作面顶煤的放出。根据潞安、阳泉、兖州等地区综放开采工作面的割煤高度的经验，当后部刮板输送机槽宽度为630mm、730mm、740mm、830mm、900mm或l000mm时，支架的正常工作高度一般在26m以上，以30～32m为较多。结合10105工作面综放采煤设备条件以及煤层赋存特点，采煤机割煤高度以20～30m为宜。312采放比的确定采煤机割煤高度与留出的顶煤厚度间必然存在一种合理的比例关系．称之为采放比（或放采比）。根据目前放顶煤采煤经验，当采煤机采高在25～30m时，低位放煤支架的顶煤厚度不宜超过8～10m，也就是说一次采全厚综放采煤的总采高不宜超过15m，以12m为宜。

322放煤步距与采煤机截深放煤步距是放顶煤开采过程中确定工作面回采率与含矸率的重要因素，放煤步距过大过小都将造成工作面回采率的下降或含矸率的提高。为了简化放顶煤采煤工艺，方便现场生产作业，放顶煤的放煤步距应该取采煤机的截煤深度的整数倍。兖州东滩煤矿综采放顶煤开采经验认为，当回采工作面采放比为1∶1左右时，宜采用割1刀放1次顶煤的“一采一放”采煤工艺，此时放煤步距与采煤机截深相等；当回采工作面采放比为1∶2左右或更大时，宜采用割2刀放1次顶煤的“两采一放”采煤工艺，此时放煤步距为两倍的采煤机截深。结合国内相似矿井的放煤经验，龙峰煤矿10105工作面割煤高度为26m，采放比为1∶131，接近于采放比1∶1，因此，10105工作面采用“一采一放”采煤工艺。

323初次放煤步距由于10105工作面顶板为5号煤采空区，所以工作面回采过程中基本不会出现初次来压。根据国内放顶煤生产经验及该矿实际情况，初步确定10105工作面的初次放煤距离为8m，在10105工作面放顶煤回采过程中应观测顶板来压规律，为初次放煤步距的确定提供理论依据。

324放煤方式按照综采放顶煤采煤工艺，目前我国综放开采的放煤方式基本分为单轮顺序放煤、多轮顺序放煤和单轮间隔放煤以及多轮间隔放煤等方式。每个矿井的放煤方式，应根据其煤层的赋存条件、煤层结构、顶底板岩性、工作面装备、采煤比等因素通过试验确定，随着开采条件的变化适时调整，选择出适合本矿井的最佳放煤方式。根据9＋10＋11号煤层的赋存条件及顶底板岩性，确定10105工作面的放煤方式为单轮间隔放煤。

325端头放煤为了维护工作面两端出口处的顶煤稳定性，10105工作面两端共6架过渡支架不放顶煤。36工作面末采放煤末采阶段由于支承压力将顶煤充分压碎，为了在末采撤架期间能够维护一个完整而稳定的撤架通道，必须提前铺设顶网，且顶网要牢固地压实在顶板上，以防撤架过程中脱网漏矸，确保撤架过程安全。

4结论

1）根据龙峰煤矿10105工作面煤层埋藏地质条件，综合分析了9＋10＋11合并煤层的地质构造、煤层厚度及硬度、煤层结构及顶底板岩性等影响因素，最终确定10105工作面采用综采放顶煤采煤法。2）龙峰煤矿10105工作面割煤高度为26m，放煤高度为34m，采放比为1∶131，采用“一采一放”采煤工艺，放煤方式采用单轮间隔放煤。这样不仅有利于工作面的维护、减轻煤壁片帮，同时也增强了顶煤的冒放性，提高了顶煤的回收率。3）龙峰煤矿10105工作面初步确定初始放煤距离为8m，终采停止放煤距工作面终采线的距离为10m。在放顶煤工作面生产后，可根据实际生产情况，调整下一个放顶煤工作面初始放煤距离和终采停止放煤距离。

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作者：王晓飞 单位：汾阳市煤炭工业管理服务中心三委派管理中心