浅谈煤矿井下放顶煤开采技术
摘要:针对矿区矿井煤层厚度变化大，断裂构造多，顶板破碎等复杂地质条件，采用放顶煤采煤法的回采巷道布置、顶煤回收工艺和矿压显现的特点。

说明放顶煤技术在蒲白矿区开采地质条件下, 为矿区推广应用放顶煤开采技术提供了实践经验。

关键词: 放顶煤; 开采技术;工艺; 应用
abstract: aiming at the mine mining coal thickness change is big, more of the fracture structure, broken roof such complex geological conditions, the fully mechanized top-coal caving mining method extraction roadway layout, top-coal recovery processes and the characteristics of mine pressure appeared. top coal caving technology in that pubai mining geological conditions, the application for mining area caving mining technology provides the practical experience.
keywords: caving; mining technology; technology; application
中图分类号：x752文献标识码： a 文章编号：
一、放顶煤采煤法的应用及回采巷道布置
回采巷道的布置沿5 号煤层底板。

在遇到小型断裂时, 巷道降低盘抬高层位或上升盘小量卧底通过。

对于落差为1/ 2~ 2/ 3 煤厚的断层, 在掘进和回采中不再绕行。

减少了绕行巷道, 减少了地质损失, 增加回采煤量, 提高了煤层资源采出率。

两相邻工作面之
间留设15~ 20 m 煤柱护巷的布置方式。

虽然区段平巷和工作面内起伏大,最大仰、俯角度达20, 但开采期间仅除甩掉个别块段外, 渡过断距0 2~ 5 3 m 的断层31 条, 利用功率为180 kw 刮板输送机和mg150- w1 采煤机回采、人工回收顶煤, 改装的小型( 溜槽宽400mm) 输送机运输顶煤, 安全地采完了该工作面。

1.1工作面支护
单体液压支柱、型钢长梁( 钢梁长: 炮采面24 m、机采面28 m) 配塑料编织网( 网宽0 8~
1 0 m 或据循环进度、长8 0 m、网孔直径50mm) 、塘材支护煤顶板。

型钢长梁成对使用, 主副之分, 主梁一梁三柱, 副梁一梁两柱。

梁上由煤壁至切顶线到底板, 全部被背设的塘材和连接的塑料编织网护严, 使控顶空间的安全条件明显好转。

1.2矿压显现
放顶煤工作面矿山压力显现的特征, 主要是表现在围岩- 支架受力体系改变。

(1) 支护体系刚度降低, 矿山压力转移。

放顶煤采煤时, 上覆岩层的压力是通过顶煤传递给支架的。

由于支架之上的顶煤被压, 已经破裂、变形,形成了支架- 顶煤支护体系刚度大大降低。

压裂、变形、碎胀、位移的顶煤的塑性, 远大于支柱的下缩量。

这一支架与围岩条件的特殊关系变换, 使支架上方2~ 3 m 厚的顶煤层已处于破裂状态, 而且越靠近采空区越破碎, 破裂顶煤的变形、流失, 释放了上覆岩层巨大压力对支架的作用, 支架支护的压力减小,
甚至避免了基本顶岩层压力对支架的作用, 而转移至煤壁前方和
采空区去了。

(2) 周期来压步距减小10%, 强度减弱。

采空区空间的增大, 致顶板岩层的垮落高度增加, 砌体梁带、裂隙带的层位随之上移。

采空区岩层活动规律的这一变化, 使垮落岩层铅垂运动的距离和未
垮落前的压裂、变形量增大, 致放顶煤工作面周期来压步距减小。

随着砌体梁带和裂隙带的上移, 使其原始应力破坏区的范围增大, 将支承压力区扩大至煤壁前方的下位煤岩层, 支承面积增大, 因
此周期来压强度随之减弱。

观测表明, 放顶煤工作面周期来压步距由上分层沿顶开采的8~ 12 m 减至7~10 m, 约减少10%左右, 来压强度也明显减弱。

1.3顶煤的回收
5号煤层属中硬煤,型钢长梁与单体支柱支护, 随着工作面循环作业进程, 对顶煤反复支撑与卸载。

如机采面割煤进度0 6 m, 支护支撑、卸载平均为4 67 次; 炮采面循环进度1 0 m, 支撑、卸载平均为2 4 次, 顶煤才被甩入放煤区。

顶煤被反复支撑与卸载, 使其破裂程度不断加大, 对顶煤回收有利。

顶煤回收工艺是采用一采一回、自行垮落、人工回收、低位开口、分段作业的方法。

开口前先将网下落煤清净, 开口采用形剪网。

工作面内分大段, 为防止窜矸, 各大段内分若干小段, 间隔开口、小量回收。

每个放煤口不一次开大, 不一次回收完毕, 第一次开口的顶煤回收量不得大于1/3。

下轮回开口在上轮回开口小段的中间,
依此将若干小段的顶煤间隔多轮回收完毕, 再用小绳将破网口联接封口, 大段顶煤回收完毕。

二、轻型综采放顶煤工艺
采用端头斜切进刀的方式进行落煤，往返一次割两刀。

正常运行中前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤(含拾底煤) ，截深600 mm，采高2.2 m。

工艺流程: 端头斜切进刀→割煤→操作伸缩梁→推移前部溜子→移架拉移后部输送机→放顶煤→拉移转载机。

工艺合理参数: 经过对轻型放顶煤工艺技术研究得出，综采支架中心距为1．25 m、综采支架最高( 2.4 m) 最低( 1．5 m) 、采煤机滚筒直径为1 600mm、截深0．6 m、采用一刀一放放煤方式、放煤步距为0．6 m、采放比为1∶1．3 左右、仰俯角小于7°、垂斜度不大于± 5°。

2.1 放顶煤工艺
放顶煤工艺位置的确定: 根据煤矿的煤层硬度f ＜ 1.5，顶板比较破碎，完全符合放顶煤工艺要求，随着支架的前移顶板随之垮落，因此，在先移架拉后部输送机→放顶煤，还是移架放顶煤→拉后部输送机，经过讨论认为若后放顶煤，后部输送机始终在支架下方，支架可以有效的控制顶煤的流出量，保证正常生产。

所以制定了移架推移后部输送机→放顶煤的工艺流程。

放煤步距的确定: ①机头、机尾5 架严禁放顶煤; ②由于煤矿的煤层松软，随着综采支架的移动顶煤靠自身重力随之垮落，为提
高煤炭回收率，放煤步距为0．6 m; ③放顶煤方式。

采取一刀一放分段、顺序、多轮( 煤薄采一轮，煤厚采用二轮) 放顶煤的方式放煤，即移架时用小插板适量放煤，最后活动尾梁放煤，直至将顶煤放完。

放煤时将工作面分成4 段，分别为6 － 32、33 － 59、60 － 86、87 － 112 架，放煤时同时开启4 个放煤插板，每次放出
的煤量相等，并按顺序循环进行，直到将顶煤全部放出。

矸较多时封口，放煤由专职支架工负责。

分成4 段放煤是根据工作面前后输送机的输送量为450 t/h 及刮板转载机输送量630 t/h 而制定的。

根据工作面长度、截割一刀煤所用时间、放顶煤产量得出，只能有4 个放煤插板同时打开，方可保证后输送机的正常输送量。

在回采过程中根据实际情况及地质变化合理调整放顶煤步距，以提高煤质及煤炭回收率。

2.2放顶煤技术的优点
该技术有以下优点:在复杂地质条件下,回采工作面几何尺寸增大, 生产能力大幅度增大,单产水平、回采工效翻番, 运输环节简化。

煤层资源回收率大幅度提高。

掘进率大幅度降低。

煤质提高。

工作面安全状况明显好转, 且支柱、钢长梁全承载, 支柱荷载减小, 降低了支护材料损坏率和支护费用。

三、放顶煤技术存在问题及建议对策
放顶煤工作面的顶板压力是通过刚度很低的顶煤层传递给支架的。

因为顶煤和其层中的夹矸层厚度不同, 破坏程度也不同, 所以决定钢长梁上外载荷合力作用点的位置和作用力方向不同。

在顶煤
层与夹矸层厚度变化或煤质松软时, 顶煤在长钢梁前后易破碎, 且因倾角和刚度不匀, 会引起支架受扭、偏载或推倒。

若出现此种情况, 则应在支护时透过编织网孔察看顶煤面凹凸情况, 选择好支柱迎山角度、提高背顶质量和支柱初撑力, 达到有效支护的要求。

炮采时还要注意顶眼角度和装药量, 避免放炮引起顶煤面完整性的恶化。

由于执行的初期和周期来压期不收或少收顶煤, 遇断层、褶皱时不回收顶煤, 因而采出率不高。

放顶煤工作面的回采, 致其周围的支承压力区范围扩大, 给相邻留设煤柱护巷的工作面区段平巷带来巨大压力。

因此, 应把现采用留设15~ 20 m煤柱护巷改为留设小煤柱沿空掘巷。

四、结束语
(1) 放顶煤开采工艺简化了生产环节，减少了生产人员，有利于实现矿井的合理集中生产，是实现高产高效的有效途径。

缓解了采掘关系紧张问题，降低了巷道掘进率，减少了工作面倒面次数和材料消耗。

降低了工人的劳动强度，改善了生产作业环境，提高了采面安全可靠程度。

采用轻放工艺后，从根本上避免了人员进入工作面机道作业，顶板管理得到加强，作业环境得到了根本改善。

(2) 轻型综采放顶煤支架结构简单、紧凑、重量轻、便于拆装运输; 支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修后部输送机; 支架稳定性好，造价低。

轻型放顶煤液压支架，具有较高的封闭能力，能较好地解决“三软”煤层和较薄的厚煤层综放开采端面易冒
落的问题。

(3) 轻放工艺的开发应用成功，不仅解决了煤矿企业煤开采困难问题，而且对矿区开采有积极推广意义和应用价值。