[科普中國]-放頂煤開采

放頂煤開采指沿緩傾斜厚煤層的底板或在急傾斜厚煤層某一分段的底部布置采煤工作面采煤,采落的煤裝人前部輸送機，上部煤體受煤自重力和礦山壓力等作用,在工作面支架后方冒落,并通過放煤口放到工作面前部或后部刮板輸送機上。使用綜采液壓支架進行放頂煤開采稱為“綜采放頂煤采礦法”，簡稱“綜放”。此方法具有掘進率低、效率高、適應(yīng)性強、成本低、投人產(chǎn)出效果好,將特厚煤層的儲量優(yōu)勢變成了生產(chǎn)和效益優(yōu)勢，成為我國厚及特厚煤層礦井實現(xiàn)集約化高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展方向之一。1

介紹放頂煤開采是針對厚及特厚煤層開采發(fā)展起來的一種采煤工藝。它是在厚煤層的下部布置一個采高2～3m的工作面，隨著工作面的推進，在前方支承壓力的作用下，使工作面上部的煤體壓裂破碎，并在支架尾部切頂線附近冒落放出的一種采煤方法。它與其他采煤方法的不同在于，除有一個包括破、裝、運、支、控全部工序的普通長壁采煤工作面外，同時在支架的后部還有一套破、放、運等的頂煤回收系統(tǒng)，即前后兩個采出煤炭的工作場所組成了一個完整的放頂煤工作面。2

適用條件煤層賦存狀態(tài)與構(gòu)造當煤層埋藏不穩(wěn)定，厚度變化很大時，采用一次采全厚放頂煤采煤法是最理想的方法，因為這時采用分層開采法會因最后剩余的煤有厚有薄甚至不可采而丟失大量煤炭。當煤層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，為大量的斷層切割時，進行分層開采也很困難，尤其是當煤層的頂板被斷層切割、底板尚未破壞的情況下采用下行分層開采，第一層因頂板被切割而無法開采，這時如采用一次采全厚放頂煤采煤法沿底板開采就可以解決分層開采的困難。

煤層厚度煤層的厚度是選用放頂煤采煤法的最基本的條件。放頂煤采煤法煤層厚度的下限為5m，個別情況下可以到4m，低于5m時完全可以用普通綜采開采。當煤層厚度超過20m以上，應(yīng)采用分層放頂煤采煤法，分層厚度一般為10—12m。

煤層傾角對于一次采全厚綜采放頂煤采煤法，煤層傾角以25°以下為宜。

直接頂?shù)膸r性與厚度綜放開采最適宜的頂板巖性是泥巖和砂質(zhì)泥巖，因為這種頂板能隨采隨冒，從而使冒落的頂煤與垮落的直接頂能在放煤過程中形成統(tǒng)一的松動冒落體。

煤層物理機械性質(zhì)與結(jié)構(gòu)對放頂煤來說，煤的硬度影響不大，因為再硬的煤在劇烈的礦山壓力作用下也是完全可以冒落的，只是冒落的塊度隨煤的硬度不同而有所差異。煤層的節(jié)理越發(fā)育，對放頂煤越有利。煤層的結(jié)構(gòu)對放頂煤影響很大，如堅硬的夾石會增強頂煤的整體性，因而不易垮落。

煤層底板巖性煤層底板的巖性一般對放頂煤采煤法影響不大，但松軟的底板會對支架行走帶來困難，特別是遇水膨脹的厚層泥巖底板，放頂煤支架容易下陷，造成移架困難。

瓦斯、自然發(fā)火等對放頂煤采煤法的影響瓦斯對放頂煤沒有根本的影響，只要加強通風或采取抽放等治理手段，保證回風巷瓦斯含量在規(guī)定范圍內(nèi)即可。對于有自然發(fā)火的煤層，只要采取嚴密而有效的防滅火措施，即不會給放頂煤造成威脅。3

工藝方法選擇在選擇放頂煤采煤法的工藝過程時，應(yīng)保證該種工藝能取得安全、高效的技術(shù)經(jīng)濟效果。因此，第一步應(yīng)根據(jù)煤層的賦存條件和頂?shù)装鍘r性，先確定是采用長壁工作面放頂煤還是用短壁或巷柱式，以至倉貯式進行放頂煤；第二步是確定放頂煤工作面的機械化水平，比如是綜采還是普采；第三步，根據(jù)以上兩步確定的方法和機械化水平，選擇與之相適應(yīng)的配套設(shè)備。當然，在選擇設(shè)備時應(yīng)考慮投資效益。以上3個步驟是確定放頂煤采煤法工藝過程所不可缺少的。對于第一次采用放頂煤采煤法的礦區(qū)，必須經(jīng)過可靠的技術(shù)論證，首先確定采用放頂煤采煤法的可行性。因此，必須具備大量的原始資料，諸如煤層賦存條件和狀態(tài)、煤層結(jié)構(gòu)及物理力學特性，頂?shù)装宓膸r性和層理及節(jié)理發(fā)育情況、直接頂厚度及初次垮落步距、老頂?shù)闹芷趤韷呵闆r、煤層自然發(fā)火傾向、瓦斯情況、煤塵爆炸指數(shù)以及分層開采工作面的支護強度等。4

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學