＊趙志國

（山西焦煤汾西礦業(yè)高陽煤礦 山西 032306）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于煤炭的需求量也在不斷的增加，加大煤炭開采量，提升開采技術(shù)水平是目前煤礦企業(yè)重點關(guān)注的問題。綜采放頂煤作為常用的開采技術(shù)，有必要不斷完善綜采放頂煤技術(shù)，以不斷提高煤炭開采的質(zhì)量和效率，確保作業(yè)人員的人身安全。在工作面綜采放頂煤技術(shù)方面，主要包括作業(yè)方式、采煤機(jī)械使用方式和支護(hù)方式。在零產(chǎn)量礦井建設(shè)過程中，有必要探索煤層地質(zhì)條件，明確具體的建設(shè)步驟，以便根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的運營模式，提高煤炭開采效果，為煤礦企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1.綜采放頂煤基本概述

(1)綜采放頂煤含義

所謂綜采放頂煤，主要是沿斜坡煤層開采布設(shè)適當(dāng)?shù)乃χ?、刮板物料運輸?shù)妊b置，以建立較為穩(wěn)固的地下工作面。在此時，可以對支護(hù)工作面煤層實施爆破或鉆孔，使上煤層在外力作用下成為松散煤層，落于適當(dāng)?shù)倪\輸裝置上，從而達(dá)到對頂板煤層的合理利用。而按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，煤層又可設(shè)有分層、厚層和和傾角分割放頂煤。綜采放頂煤工藝中所需要的機(jī)械設(shè)備主要包括：采掘機(jī)、水力支撐、前端輸送機(jī)、后端帶型物料運輸、刮板傳送設(shè)備等。采礦基本原理是：整個開采過程都使用了一個連續(xù)轉(zhuǎn)移的方法，即每次采煤機(jī)結(jié)束開采，通過液壓支架再往前轉(zhuǎn)移下一個的測量工位。當(dāng)采煤機(jī)轉(zhuǎn)移了三次之后，打開頂部煤窗，以減少礦區(qū)內(nèi)飛灰的積聚。然后立即關(guān)閉窗口循環(huán)，實現(xiàn)頂煤放頂開采。

(2)綜采放頂煤工藝特點

綜采放頂煤技術(shù)是在原有機(jī)械化開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，對開采環(huán)節(jié)的各種工序和方法進(jìn)行合理調(diào)整和改進(jìn)。為了盡快把煤運出地面，使用了許多運輸機(jī)械。在實際開采過程中，輸送機(jī)中的機(jī)器應(yīng)設(shè)置為與常規(guī)采煤機(jī)相同的工作形式，并且采煤機(jī)應(yīng)放置在采礦體的前面，然后將其他機(jī)器放在一側(cè)。這些機(jī)器完全依靠支架來裝煤。這些機(jī)械化設(shè)備的組合可以實現(xiàn)煤炭開采環(huán)節(jié)的整個開采過程，如煤炭的破碎、運輸、儲存等。對于某些傾斜厚煤層或極傾斜厚煤層，綜采放頂煤技術(shù)可以在長期開采過程中發(fā)揮良好的作用。在這種情況下，也可以進(jìn)行高效穩(wěn)定的開發(fā)和生產(chǎn)。

(3)綜采放頂煤開采技術(shù)最主要的優(yōu)點

首先，綜采放頂煤可以提高煤炭開采效率。由于綜采放頂煤工藝開采技術(shù)連接多個煤炭輸送工具，這可以在很短的時間內(nèi)提高煤炭產(chǎn)量，并且可以盡快調(diào)動煤炭開發(fā)和生產(chǎn)中輸出環(huán)節(jié)。這種采礦技術(shù)通常用于高強度采礦作業(yè)，尤其是在環(huán)境復(fù)雜的礦區(qū)。突出了高強度厚煤層開采生產(chǎn)的絕對技術(shù)優(yōu)勢。在實際開采過程中，可以對地質(zhì)條件復(fù)雜的巷道技術(shù)進(jìn)行很好的優(yōu)化和減少，這不僅降低了開采的消耗成本，還降低了資源的消耗，最大限度地提高了煤炭的產(chǎn)量。

其次，減少勞動力成本的投入。綜放開采技術(shù)采用機(jī)械化程度高的設(shè)備，不需要大量勞動力。這項技術(shù)可以減少作業(yè)人員數(shù)量，機(jī)械化生產(chǎn)可以最大限度地提高煤炭產(chǎn)量。

最后，可以節(jié)省成本。如果采用綜采放頂煤技術(shù)，可先開采底部煤礦，然后暫停頂部綜采放頂煤。此時，可利用頂部礦體的地壓，使頂部礦體在采礦過程中懸浮時自然下落。在綜采放頂煤中，如果可以增加采煤工作面深度，也可以降低礦井周圍的壓力，從而減少礦柱數(shù)量，控制成本。

2.綜采放頂煤工藝中的安全問題

綜采放頂煤工藝的實際應(yīng)用中筆者發(fā)現(xiàn)，存在安全管理基礎(chǔ)薄弱；地下氣體濃度高，安全問題嚴(yán)重；安全管理水平低；煤炭資源開采利用效率低等問題，具體如下：

(1)安全管理基礎(chǔ)薄弱

在煤炭工業(yè)生產(chǎn)中，安全管理的基礎(chǔ)建設(shè)是最重要的問題所在。與其他國家相比，我國煤炭開采發(fā)展相對較早。隨著我國煤礦開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類先進(jìn)的采礦工藝和裝備在我國煤礦開發(fā)中的運用日益普遍，開發(fā)力度愈來愈大，對采礦工藝和裝備的要求也愈來愈大。但是，綜采放頂煤中還是存在著不少隱患。煤礦開發(fā)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前礦業(yè)的發(fā)展，面臨著很多的技術(shù)隱患，且安全系數(shù)也不達(dá)標(biāo)，因此開采過程存在著不少的安全問題。

(2)地下氣體濃度高，安全問題嚴(yán)重

在綜采放頂煤技術(shù)生產(chǎn)中，瓦斯含量超標(biāo)是常有的事。隨著開采過程的逐漸推進(jìn)，一些氣體的濃度逐漸提高，因此環(huán)境條件也極大地危及了井下工作人員和井下機(jī)械設(shè)備的安全。采礦過程中，瓦斯?jié)舛鹊纳仙赡苁怯捎趲r層破碎造成地層中氣體的不斷滲流，裂隙逐漸發(fā)育變形，工作臺應(yīng)力也不斷變化。在應(yīng)用了綜采放頂煤技術(shù)之后，由于氣體運動、積累和泄漏不再是由巖層運動引起的。瓦斯主要是厚煤層開采過程中釋放的煤層瓦斯，煤層落入工作臺，會造成安全事故。

(3)安全管理水平低

在目前的煤炭產(chǎn)業(yè)中，國內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)水平存在一些問題，嚴(yán)重制約著我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與提高。安全生產(chǎn)管理水平已成為制約我國煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平的最主要原因，不應(yīng)處于很低的水平。針對我國煤礦開發(fā)的狀況，在實際開發(fā)中沒有依據(jù)專業(yè)規(guī)范實施開發(fā)。因此，我國部分小型煤礦的礦工并未進(jìn)行系統(tǒng)的安全技術(shù)培訓(xùn)。礦井安全管理工作涉及層面寬，對管理人員要求較高。一旦責(zé)任管理人員的個人能力相對較低，他們將無法在技術(shù)開發(fā)過程中起到主導(dǎo)作用，在開采過程的各個方面產(chǎn)生安全問題。

(4)煤炭資源開采利用效率低

綜采放頂煤技術(shù)在地下開采中的應(yīng)用還不夠成熟。未來，生產(chǎn)技術(shù)手段、地質(zhì)條件等諸多相關(guān)因素將對煤層開采效率和綜放開采效果產(chǎn)生很大影響。綜采放頂煤技術(shù)在煤層初期應(yīng)用時，容易發(fā)生冒頂事故，直接影響煤層的放頂效果。在后期結(jié)束時，如果需要設(shè)置屋頂網(wǎng)，則必須停止煤炭供應(yīng)。采煤機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾都不能卸煤。在采煤技術(shù)的實際應(yīng)用中，煤體、斷層等地質(zhì)條件下煤層結(jié)構(gòu)的變化也會影響放煤效果。此外，不準(zhǔn)確的計算和測試數(shù)據(jù)以及不合格的管理制度也會影響放頂煤的效果。

3.綜采放頂煤技術(shù)的安全預(yù)防與控制

(1)減少工藝損失的措施

根據(jù)放綜采放頂煤過程中產(chǎn)生的風(fēng)險，人們可以選擇比較有針對性的放頂煤方式。比如，在綜采放頂煤層頂板厚度范圍不足的時候，就可以實行單輪順序放頂煤，一般都是首先放出一號支架，而后再按照優(yōu)質(zhì)煤層的連續(xù)性放出二號支架。這種技術(shù)不但具備回采率高、優(yōu)質(zhì)煤率低的優(yōu)點，同時能夠大幅度提高作業(yè)面的頂煤效率，在許多作業(yè)面煤礦在機(jī)械化采掘的頂板煤層上獲得應(yīng)用。如果頂板煤層厚度過厚，可選擇多輪放煤。同時，在抽煤過程中可采用斷面圖。另外，在資源許可的前提下，可選取更長的工作面開展放頂煤作業(yè)，可以有效減少因工藝上原因帶來的放頂煤回采率過低的問題。

(2)優(yōu)化綜采放頂煤技術(shù)方案

綜采放頂煤技術(shù)為現(xiàn)代采礦的重要指導(dǎo)依據(jù)。首先，優(yōu)化內(nèi)容。依據(jù)地質(zhì)條件、煤層厚度和巖層特性，運用綜合的采礦技術(shù)制定了采礦方法。根據(jù)巷道工作面支護(hù)布置原則，在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下，要盡可能采取順底巷道采礦方式。這種采礦方法，強調(diào)在每個過程的重要時間節(jié)點使頂部采掘機(jī)械到位，以減少落煤的風(fēng)險。其次，對綜采放頂煤工作面進(jìn)行班組分區(qū)管理，并科學(xué)合理分割工作面面積。各工作面的水平間距為200m。作業(yè)面放頂煤層寬度最宜為500～2000m，以便進(jìn)行工作面精細(xì)化管理。在開采工藝流程設(shè)計中，有必要獲取有關(guān)開采的技術(shù)參數(shù)，尤其是頂板煤層厚度、硬度、傾角等的重要信息。

(3)液壓支架型號的合理選擇

由于地下作業(yè)面頂煤標(biāo)高不同，所以按照放煤口標(biāo)高把液壓支架分成高、中、低放煤液壓支架。高牽引液壓支架總體結(jié)構(gòu)較高，對整個頂煤的支撐特性也較好，以方便下作業(yè)區(qū)內(nèi)機(jī)械設(shè)備的正常運行與維修。但是，由于分散的頂煤很易于流失，因此頂煤的總回收率也較低。而低放頂煤的液壓支架放頂效率較好，頂煤回收率高。由于矸石高度較低，難以有效控制矸石，降低頂煤質(zhì)量。中間頂煤液壓支架位于兩者之間。所以，在放頂煤過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際狀況選用各種型式的液壓支架，以增加放頂煤質(zhì)量和頂煤回收量。

(4)氣體預(yù)防

從機(jī)械化綜采放頂煤礦過程的整體考慮，作業(yè)時必須進(jìn)行厚土區(qū)，而這樣在采礦過程中會逐步產(chǎn)生的大量瓦斯污染，也是為了解決作業(yè)過程中的重大安全隱患。要高效處置工業(yè)氣體，就必須在初期設(shè)置氣體調(diào)查小組，在整個生產(chǎn)過程中跟蹤監(jiān)測，形成相應(yīng)的氣體處理系統(tǒng)，并定時選擇項目和排放氣體，逐步提高氣體排放利用率。工作面宜設(shè)有水風(fēng)機(jī)，逐步稀釋局部氣體，在瓦斯較濃部位設(shè)有小風(fēng)機(jī)，以取得理想的氣體分散作用。

(5)積水預(yù)防

綜采的頂煤工藝的安全。一旦在采礦活動中出現(xiàn)突水，會危害人民的身體健康。所以，企業(yè)要注意防水問題，健全配套的排水設(shè)備和防水措施，有效保障礦井在干燥條件下采礦。煤礦開采過程受外部環(huán)境影響的作用較大。采礦過程中的滲水問題嚴(yán)重可能是由開采過程引起的。由于煤礦為地下開采，將有地下水、巖石水、鉆孔水、采空區(qū)水等出口。作業(yè)人員可以采取下列方法防止這些情形。

第一，改變排水設(shè)備。由于在開采過程中，水是不可避免的，所以及時清除水是十分安全的。

第二，當(dāng)作業(yè)人員們在開采時候，也可以注意煤礦礦區(qū)環(huán)保，并在采礦后關(guān)注煤礦的位置。如果情況復(fù)雜，可以開采而不是放置煤炭，以確保煤炭不受水的影響。

第三，采礦工作非常復(fù)雜，尤其是機(jī)器車道技術(shù)更為復(fù)雜。我們能夠使用外部設(shè)備進(jìn)行排水，隨時避免水對煤層的損害。

第四，針對水情，有關(guān)技術(shù)人員可在開采之前開展勘探測試。倘若礦井正好處在水源地，則將在礦井內(nèi)實施嚴(yán)密的防空。具體來說，它們可以被掩埋、密封或用材料堵住，以防止水的溢出。

(6)大量煤塵防治

眾所周知，隨著煤礦的開采，將會產(chǎn)生大量的粉塵。這些粉塵不僅會破壞人體功能，還會威脅煤礦礦區(qū)設(shè)備的正常運行。這些粉塵在礦區(qū)的濃度是有限的，因為地下煤礦的承載能力是固定的，人體的承載能力也是固定的。

粉塵含量若過高，會產(chǎn)生不良影響，甚至爆炸，會對民眾生命財產(chǎn)的安全產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此作業(yè)人員們可從如下幾個方面防止此類情況：一是保證礦井內(nèi)有良好的通氣效率。風(fēng)力宜相對中等，不宜過高或過低。過高風(fēng)會刮出更多的塵土，過低則不允許內(nèi)部灰塵循環(huán)。二是設(shè)置噴灑設(shè)施，利用水霧吸收空氣中的灰塵，以減少粉塵含量。三是設(shè)有隔離水幕，以避免人和粉塵接觸得太近。四是對煤層水進(jìn)行治理，從根本上解決開采過程中的煤塵現(xiàn)象。

4.提高綜采放頂煤技術(shù)安全性的管理措施

(1)加強作業(yè)人員培訓(xùn)

綜采放頂煤技術(shù)是一個復(fù)雜的工作，存在著很多不可控因素。所以，針對這種作業(yè)技術(shù)的特殊性，必須加大對從業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，保證從業(yè)人員嚴(yán)格遵照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜采工作，提升專業(yè)技術(shù)和從業(yè)人員的安全意識。對于不合格的操作和工藝，及時停止，保證生命安全。在對作業(yè)人員專業(yè)技術(shù)和綜合素養(yǎng)提升的同時，提升管理水平，提高工程建設(shè)順利進(jìn)行，提高綜采效率。對于繁雜的操作和突發(fā)事件，通過高技術(shù)能力和高素養(yǎng)的管理人員及時處理，從而提升煤礦開采質(zhì)量。

(2)完善作業(yè)安全管理

煤炭開采的過程中，作業(yè)現(xiàn)場的管理十分重要。因此，很有必要構(gòu)建并健全放頂煤作業(yè)現(xiàn)場的安全機(jī)制，進(jìn)一步完善放頂煤作業(yè)現(xiàn)場的安全管理工作。并形成機(jī)制，有效提升作業(yè)人員放綜采放頂煤過程中的安全水平，讓作業(yè)人員在作業(yè)過程中也可以按操作規(guī)程進(jìn)行正常生產(chǎn)。根據(jù)煤礦礦區(qū)特征，對綜放采礦技術(shù)中出現(xiàn)的安全問題和缺陷作出了調(diào)整。同時，還可以把主要責(zé)任界定到具體的崗位，并制定了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考評制度，指導(dǎo)作業(yè)技術(shù)人員及時糾正在作業(yè)過程中的非標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)問題和安全風(fēng)險，確保安全生產(chǎn)。

(3)建立完善的安全設(shè)施

建設(shè)完備的安全生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，才能保障煤炭綜采放頂?shù)V井技術(shù)的成功實現(xiàn)。所以，煤礦企業(yè)在礦井開發(fā)建設(shè)過程中應(yīng)注重于安全生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)。完善的綜采煤礦安全設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備完善的通風(fēng)控制系統(tǒng)，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)穿著煤礦安全防護(hù)服，設(shè)立瓦斯保護(hù)監(jiān)控和預(yù)防系統(tǒng)，并設(shè)置了適當(dāng)?shù)陌踩O(shè)備和裝置。另外，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究發(fā)展和完善當(dāng)前使用的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段，以針對需要改善當(dāng)前工程作業(yè)技術(shù)的重大問題，以彌補傳統(tǒng)綜采或綜采放頂?shù)V井工藝技術(shù)的不足，從而有效提升煤礦安全開發(fā)技術(shù)。

5.結(jié)束語

綜上所述，綜采放頂煤技術(shù)作為煤礦生產(chǎn)中非常常見的采煤方法，對提高煤礦生產(chǎn)的綜合效益具有重要意義。但從目前的現(xiàn)狀來看，由于綜采放頂煤技術(shù)煤層厚度大，頂板和煤壁的穩(wěn)定性控制一直是影響綜采安全的關(guān)鍵因素。因此，煤礦礦區(qū)管理者必須高度重視相關(guān)問題，積極組織生產(chǎn)人員進(jìn)行有針對性的分析和探索，總結(jié)有效的安全開采控制措施，這對煤礦礦區(qū)生產(chǎn)的可持續(xù)高效發(fā)展具有重要意義。