放顶煤开采影响因素及对策分析

    智旭东 郭子龙 陈俊钢

    摘 要：在放顶煤开采过程中，会受到多种因素的影响，从而降低开采效率，并影响煤矿生产的安全运行。本文对影响放顶煤开采的因素进行了分析，并在此基础上提出了加强放顶煤开采的有效策略，以供相关人员参考。

    关键词：放顶煤开采；采出率；瓦斯防治；自燃防治

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.080

    煤炭回采率是评价综放开采工艺技术性能的关键指标，如果综放开采过程中回采率较低，就表明该工艺所造成的浪费现象较为严重。通常情况下，影响综放开采煤炭回采率的因素有很多，例如综放工作面的布置、地质条件以及综放支架类别等。其中部分因素可在煤矿工作人员有效管控下被合理消除掉，基于此，可对这些方面进行深入研究，以有效促进开采工作效率的提高。

    1 影响放顶煤开采的因素

    1.1 采出率因素

    我国对厚煤层开采工作面的采出率与采区的产生率有十分明确的要求。在放顶煤具体开采过程中，因为煤层厚度存在很大程度的变化，同时煤层内部还有中断层部分，所以，通过分层开采方式将很难达到理想的采出率。尽管放顶煤开采技术的应用克服了这部分影响因素，但实际采出率依然不能有效提升，只能达到八成多，从而造成大量的煤炭损失。

    1.2 自燃因素

    导致自燃现象出现的因素包括有以下几种：第一，利用综放开采技术采煤时，回采率相对较低，不少煤炭丢失，为自燃现象的产生埋下了隐患。第二，相对于分层开采，综放开采方式加大了工作面顶板的活动范围，也加剧了工作面顶板的活动程度，造成顶板冒落高度变得更大，而采空区难以及时严密冒落，进而导致该区域存在一定的通透性。第三，综放开采方式的实际掘进速度相对较慢，而采空区的氧化自燃带无法快速进入到窒息带，同时综放开采的采空区域面积较大，空气流通速度相对较慢，为采空区氧化自燃的蓄热提供了一定的时间[1]。

    1.3 瓦斯因素

    在工作面同等推進速度情况下，综放面产量要高出分层机采产量的1倍以上。所以，同等瓦斯含量的煤层开采过程中，综放面的绝对瓦斯涌出量将会倍增。但这种涌出量相比于分层开采方式中的第一分层还是相对较少的。

    2 放顶煤开采的有效对策

    2.1 瓦斯综合防治措施

    第一点，对于瓦斯含量较高的矿井，煤矿开采人员应在实际开采之前对井内瓦斯进行提前抽放，以有效降低内部瓦斯的压力，从而促使瓦斯涌出浓度的降低，之后再进行放顶煤开采作业。

    第二点，在具体开采过程中，相关人员要对采空区的瓦斯积聚程度进行监测，若遇到悬板顶就预先采取人工爆破方式进行放顶，以防止采空区上方出现瓦斯积聚情况，从而避免老空区冒落而导致瓦斯涌出而引发安全事故[2]。

    第三点，采矿人员应确保工作面拥有一定的通风量，并保证风速和风量都能够达到煤矿安全规程相关标准。同时，矿井管理人员必须将工作面可能存在的所有引爆火源一一消除，尤其是要避免工作过程中出现电火花。

    2.2 提高采出率的措施

    提高采出率必须对影响回采率的因素进行全面分析，并从具体开采情况出发，选择合理的措施。第一点，进一步优化采区和巷道的设计规划，尽可能减少采区的煤柱，采区具体设计方面要最大程度地往大采长以及大走向方向发展，科学设置煤柱具体尺寸大小，充分研究没有瓦斯尾巷的瓦斯抽排系统。第二点，选用适当的综放架型。第三点，加大工作面两端端头支护力度，将端头损失有效降低。第四点，为工作面煤层加大注水量，促使煤层发生软化，让顶煤在第一时间冒落，从而增强放煤效果。

    2.3 自燃防治措施

    第一点，向工作面的采空区以及周边采空区发火率较高空间采取注氮措施，将氧气浓度降到一定程度，以延迟发火时间。在这个过程中，必须合理选择注氮的位置、时间和其他相关条件，以增强注氮防火效果，减少注氮费用支出[3]。

    第二点，采用轻质发泡料为喷注材料，利用矿井中的喷注设备对工作面进行喷涂堵漏。同时用电厂粉煤灰为骨料的速凝胶对周边采空区进行灌注堵漏，并与工作面均压通风联结成一个良好的防漏风系统，以防止采空区大范围自燃发火。

    第三点，促进工作面推进速度的有效提升，以避免煤炭发生自燃。从煤炭开采相关经验来看，每个月推进速度不小于四十米，就能在很大程度上避免煤炭自燃现象的出现。

    2.4 充分利用综放支架等相关设备

    对于综放支架的选择方面，一定要确保其能够合理控制工作面顶板，同时还要适应采煤工艺技术以及矿井地质环境，并能符合矿井高效生产的实际要求。现阶段，放顶煤液压支架的发展方面有下面几个：第一点，强力放顶煤液压支架，尤其是超过10000千牛的大型阻力支架，可以满足多种特厚煤层以及硬煤开采的实际需要。第二点，大采高放顶煤液压支架，高度最高可达到4米以上的四柱式或两柱式放顶煤支架。第三种，分体组合式直线型轻型放顶煤液压支架，该种支架具有很强的适应性，可用来回收边角煤或用于中小煤矿。

    3 结语

    总之，放顶煤开采技术对于合适的煤层开采具有非常大的优势，能够取得良好的开采效果，并能在很大程度上提升煤矿生产运行的经济效益。所以，煤矿工作人员在进行放顶煤开采过程中，必须深入了解影响开采的各种因素，并加强对瓦斯和自燃等方面问题的防治，合理选择综放支架等相关设备，同时采取相关措施有效提高煤炭采出率，从而大大提升放顶煤开采效率，促进煤矿生产的顺利进行。

    参考文献：

    [1]邓军，任立峰，艾绍武等.综放面间歇式开采注氮对采空区氧化自燃区域的影响研究[J].西安科技大学学报，2017，37（04）：467-473.

    [2]侯永鹏，康天合.深孔预裂爆破断顶对综放工作面初采期瓦斯治理效果的实测分析[J].煤矿安全，2017，48（08）：162-165.

    [3]郭树武.注氮技术在回采工作面采空区内因火灾防治中的应用[J].华北科技学院学报，2016，13（05）：15-18.

    作者简介：智旭东（1978-），男，内蒙古呼伦贝尔人，本科，中级工程师，研究方向：采矿工程。