李世堯

1存在的主要問(wèn)題

針對(duì)較薄厚煤層的特殊情況，在部分局，礦采用了分層開采法。但分層開采不但帶來(lái)了掘進(jìn)率高，還使材料消耗過(guò)大。因此，傳統(tǒng)的分層開采也逐步被淘汰?，F(xiàn)在更多的還是采用一次采壘高或綜采放頂煤開采技術(shù)。在采用綜放開采時(shí)又會(huì)出現(xiàn)一些特殊問(wèn)題，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。

(1)煤炭回收率降低和含矸率的增加煤層在未開采前，原頂煤上方為一個(gè)層狀分明，平整的煤矸分界面，隨著放煤工藝的展開，支架前移和頂煤的放落逐漸形成為一個(gè)煤矸混合帶，如圖1所示。

由圖l可知，較薄厚煤層采用放頂煤開采時(shí)，由于煤層厚度較小，在采煤機(jī)割煤后所剩頂煤厚度一般不足2.5m。經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頂煤厚度小于2.5m～3.0m時(shí)，頂煤在放落過(guò)程中呈類似于偽頂無(wú)規(guī)則的冒落狀態(tài)，因此，這將增加控制頂煤運(yùn)動(dòng)的難度，造成煤矸混合率進(jìn)一步增加。

(2)端面頂煤的控制困難。較薄厚煤層采用放頂煤開采時(shí)，由于頂煤厚度小，強(qiáng)度低。很容易產(chǎn)生離層斷裂現(xiàn)象，造成支架控制頂板的難度，特別是在端面空間無(wú)支護(hù)的情況下，頂板與頂煤將隨時(shí)可能發(fā)生冒落，進(jìn)而引發(fā)直接頂?shù)拿绊斒鹿?。因此，能否有效控制端面頂煤的冒落是成為較薄厚煤層采用綜放開采成功的關(guān)鍵，見圖2所示。

從圖2可知，煤矸混合帶厚度越大，工作面的回采率越低，含矸率也越高。較薄厚煤層放頂煤開采時(shí)，直接頂將與頂煤同步冒落，混矸帶厚度相對(duì)于松散頂煤的總厚度比例較大，同時(shí)在頂煤放落過(guò)程中，放煤步距損失與厚煤層綜放開采基本相同。

2需要采取的應(yīng)對(duì)措施

2.1選擇適宜的架型，保持頂煤的完整性

(1)在選擇支架的架型結(jié)構(gòu)時(shí)，要選擇頂梁帶有潛入式伸縮粱的支架，能夠及時(shí)伸出支護(hù)端面新暴露的頂煤。另一方面，在該支架的后立柱上裝有初撐力的保持閥，一旦支架頂梁上方的頂煤發(fā)生了抽冒，支架也會(huì)在初撐力保持閥的作用下迅速接觸頂梁上方的破碎煤矸，不使頂煤冒落的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，從而保持了頂煤的完整性。

(2)選擇具有高位和中位的放頂煤支架，除架間存有脊背三角煤丟失外，還易造成煤矸混合帶厚度不規(guī)則。低位放煤支架無(wú)脊背丟煤，但頂煤垂直移動(dòng)距離大，后部掩護(hù)梁坡度大時(shí)，煤矸混合帶厚度呈上升趨勢(shì)，如果能將掩護(hù)粱坡度減緩，使頂煤緩慢曲線移動(dòng)，將可減少煤矸混合帶厚度。

(3)支架必須要有較高的初撐力，以減少頂板與頂煤的初期下沉量，而支架的工作阻力則不必過(guò)高，以減少對(duì)頂煤的支撐破壞，維護(hù)頂煤的完整性。

(4)工作面支架應(yīng)選用能夠連續(xù)放煤的支撐掩護(hù)式低位放頂煤支架，以減少脊背煤損失。同時(shí)，支架后掩護(hù)粱與頂粱的夾角要緩，使頂煤能夠緩慢下沉逐漸移動(dòng)至放煤口，從而減少煤矸混合帶厚度。

2.2控制煤層采高。保持合適的采放比

當(dāng)綜放面的頂煤厚度小于2.0m時(shí)，確保工作面有較為合適的采放比。這就大大減少了煤壁片幫和支架端面頂煤冒落現(xiàn)象的發(fā)生。因此，放煤工藝損失在較薄厚煤層中所占的比例將增大，所以降低煤矸混合帶的厚度將是較薄厚煤層綜放開采提高回采率、降低含矸率的主要措施。煤矸混合帶厚度取決于以下幾個(gè)因素。

(1)割煤方式。為適應(yīng)工作面一采一放平行作業(yè)的循環(huán)方式，采煤機(jī)要采用斜切進(jìn)刀單向割煤往返割一刀的的割煤方式，這樣可提高工時(shí)利用，兩端頭能做到支護(hù)及時(shí)，并改善放煤工的作業(yè)環(huán)境條件。

(2)放煤方式。根據(jù)工作面煤厚較薄的實(shí)際情況，應(yīng)選擇合理的放煤工藝放出頂煤，經(jīng)對(duì)有關(guān)資料的統(tǒng)計(jì)與分析，大多采用雙輪順序放煤方式，這有利于提高回采率，降低含矸率。因頂煤較薄，不宜采用多輪順序放煤，以采用單輪順序或間隔放煤為宜。嚴(yán)格見矸關(guān)門，防止超高放煤。放煤步距應(yīng)與薄頂煤移動(dòng)規(guī)律相適應(yīng)。對(duì)于較薄厚煤層，由于頂煤厚度較小，其放煤步距也應(yīng)適當(dāng)縮小，應(yīng)采用一刀一放。在工藝選擇上應(yīng)采用小步距、間隔l放、輕擺尾梁的放煤方式。

(3)放煤步距。合理的放煤步距是提高煤炭回采率，降低含矸率，提高工作面產(chǎn)量的關(guān)鍵。放煤步距的確定要考慮支架的結(jié)構(gòu)，頂煤的活動(dòng)規(guī)律等因素的影響。合理的放煤步距應(yīng)使頂板矸石和后方采空區(qū)矸石同時(shí)到達(dá)放煤口，此時(shí)，煤矸混合帶最薄。

(4)煤層本身的力學(xué)特性與結(jié)構(gòu)。煤層硬度越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，混合帶的厚度越大。煤層頂板節(jié)理裂隙發(fā)育，能隨采隨冒時(shí)，煤矸混合帶的厚度薄。

3結(jié)語(yǔ)

(1)為降低含矸率。提高回采率，必須設(shè)法將煤矸混合帶厚度加以控制。為防止端面頂煤的隨時(shí)冒落，首先從支架選型上要求能夠及時(shí)封閉端面頂板的液壓支架，同時(shí)支架應(yīng)具有一定的水平推力，掩護(hù)梁坡角要小。在采煤工藝選擇小步距、輕擺尾粱，間隔放煤的方式，為保證3.0m～5.0m的較薄厚煤層采用綜放開采使回收率與含矸率達(dá)到一定的許可范圍，應(yīng)根據(jù)頂煤的冒落特性選定合理的采放厚度和正確的放煤工藝，保持支架的良好工作狀態(tài)。

(2)工作面的放煤方式，采取單輪順序全量放出，一采一放，即放煤步距不超過(guò)0.6m，這樣，即可提高煤炭回收率，又可保證煤炭的產(chǎn)出質(zhì)量。

(3)在工作面采用及時(shí)支護(hù)的移架方式，同時(shí)力求工作面推進(jìn)方向與節(jié)理裂隙的發(fā)育方向一致。通過(guò)以上分析，只要我們采取了適當(dāng)?shù)姆婪洞胧瑯右部稍?.0m以下的較薄厚煤層中采用綜采放頂煤開采工藝，實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，使我國(guó)的綜放開采技術(shù)健康穩(wěn)步發(fā)展。