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摘要 综放采煤技术在我国的煤矿采煤作业当中获得了广泛地应用，但是顶煤回收率低、工作面自燃、瓦斯和烟尘问题成为制约该技术发展的主要因素。为了提高顶煤的回收率，本文分析了顶煤的变形规律与放顶煤开采煤炭损失的原因，给出了提高放顶煤工作面回收率的方法。实践证明，该方法具有良好的应用效果和经济效益。
关键词 顶煤变形规律；煤炭损失原因；开采工艺；工艺创新
中图分类号 TD823 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0099-01
在我国，综放采煤技术获得了广泛的应用。所谓的综放采煤技术主要是指利用综采放顶煤液压支架、大功率滚筒采煤机、可伸缩皮带运输机、机道转载机、工作面大功率刮板输送机以及其它的相关附属设备进行联合性的生产，进而最终实现全过程机械化的采煤工艺技术。多年的实践经验表明，虽然综放采煤技术具有不少的优势（例如连续生产、高产、高效、经济效益好等），但是同时也存在着顶煤回收率低、工作面自燃、瓦斯和烟尘问题，安全意识的增强和能源利用率的提升使得该技术的发展获得了一定的制约。本文就提高放顶煤工作面回收率进行了分析和
探讨。
1 顶煤变形规律与放顶煤开采煤炭损失原因分析
1.1 顶煤变形规律分析
1）综采放顶煤采煤技术适用条件。归纳起来，应用综采放顶煤采煤技术需要满足下述几个条件：首先，煤层顶底板岩性方面。需要保证煤层顶板的冒落充填高度超过采放高度，同时，为能够及时进行支架需要保证较硬的煤层顶底板岩性。其次，煤层倾角方面。由于综采放顶煤采煤技术特别适用于较小的煤层倾角，利于工作面生产的管理，所以应用综采放顶煤采煤技术的煤层倾角是越小越有利于开采。再次，煤层可放性方面。煤层硬度是影响煤层可放性的重要因素，煤层的夹矸情况与层节理发育程度在本质上都是煤层硬度的重要参照标准；一般而言，按照普氏分级法，应用综采放顶煤采煤技术的煤层硬度需要小于3。最后，煤层厚度方面。综采放顶煤采煤技术通常要求采放比介于1-4之间，依照煤层可放性进行适当地增减，通常根据采高2.5 m-3.0 m计算、放煤高度需要在6 m-12 m之间，因此，最为适当的煤层厚度应该保持在7 m-15 m之间。
2）顶煤变形分区。分区性和渐进性是顶煤变形的显著特征。一般而言，依照支撑压力峰值点，自煤炭向采空区延伸可以将煤体划分为变形区（即明显变形区）、压强区（即压裂强压区）、破碎区（即松动破碎区）、垮放区（即垮落放出区）。其变形规律可以归纳为：①变形区位于峰值点向煤体一侧，呈压缩状态，压缩量较小，无明屁裂隙产生；②压裂区位于峰值点至煤壁处，呈水平胀裂状态，水平位移大于垂直位移，由下而上垂直位移增大；③松动区位于支架控顶区上方，由于支架的反复卸载、前移，顶煤逐渐破碎松动；④冒放区位于支架顶梁尾部上方，顶煤在此垮落，下位顶煤冒块小、上位顶煤冒块大，打开放煤口下位松散顶煤首先放出。
1.2 放顶煤开采煤炭损失原因分析
1）放煤工艺方面。首先，顶煤破坏程度不当。为了能够顺利放出顶煤，必须要对顶煤破坏程度进行合理把握，如果不能够充分破坏强度较大的顶煤，则移架之后冒落的顶煤一般均是大块状，有可能形成临时结构；如果移架之后在切顶线之后顶煤不能够及时断裂，则形成悬顶的可能性较大，进而导致顶煤的大量丢失，无法达成提高顶煤回收率的目标。其次，放煤方式不当。如果放煤方式合理，则能够让煤矸接触面全部下沉，进而实现煤矸的有效分开，最终在最大程度上降低混矸而提高顶煤的回收率；但是如果放煤方式不当，则顶煤混矸不仅会很难有效避免，还有可能会很严重。最后，煤层厚度方面。一般而言，顶煤破坏在厚度方面所发挥的作用均是有限的，所以，如果顶煤的厚度相对比较小，则放顶初期导致混矸的可能性便非常大，最终会导致煤炭放出率的降低；如果顶煤的厚度相对比较大，充分松散上位顶煤的目标则无法实现，放出的难度较大，则必然会导致顶煤损失率的提升。
2）放顶煤开采设计方面。首先，开采参数方面。工作面推进距离、工作面长度等均是影响煤炭回收率的重要开采参数，例如，如果工作面长度延长便能够提高顺槽煤柱的损失率。其次，首末采损失。在采煤过程中通常为了确保支架的安全撤退以及保证一定的回采空间，均会人为预留些许顶煤，这也会导致部分的煤炭损失。最后，护巷煤柱损失。护巷煤柱一般包括采区隔离煤柱、上下山煤柱以及区段煤柱等，假设我们利用巷旁充填材料固化采空区上下端、或者是利用无煤柱开采、或者是取消区段煤柱，均能够有效地降低煤炭的损失率，提高顶煤回收率。
2 提高放顶煤工作面回收率的方法
1）科学进行顶煤预裂爆破。在沿顶掘两条工艺巷，采用超前工作面煤壁20 m以外预裂爆破顶煤，对顶煤起到预裂和破碎作用，待开采时又能利用采动引起的超前支撑压力二次破碎顶煤，从而提高顶煤回收率。
2）合理确定放煤工艺参数。综采放顶煤的工艺参数主要包括放顶步距、放煤方式和放煤方向等。顶煤厚度较小时，采用单轮间隔放煤效果较好，顶煤厚度较大时采用多轮顺序放煤方式效果较好。放煤布距必须与顶煤厚度、架型、顶煤断裂面及松散煤岩运动规律等相适应。最佳放煤步距是使顶部和采空区侧的矸石同时达到放煤口。由于影响因素各不相同，生产中要根据具体的地质及开采条件确定合理的放煤步距。放煤方向一般是从工作面下端开始放煤，这样有利于顶煤的回收。
3）有效管理放煤工艺。综放开采的推广应用，对生产技术管理工作提出了更高的要求，因此提高综放回收率的管理应做好以下几方面工作：首先，建立各种规程的实施规定、安全技术措施和现场管理方法，严格控制丢煤。针对具体条件因地制宜地摸索出合理的放煤步距和放煤方式，并在实际操作中严格掌握，使放煤效果处于最佳状态。其次，加强综放工作面工艺管理，尤其是放顶煤工艺管理，加强放煤工艺技术培训，提高放煤技能和责任心。最后，强化计量管理和煤质管理，使回收率的统计建立在科学可靠的基础上。
3 结束语
强化顶煤预裂爆破工艺管理、优化放煤工艺、强放煤管理和初次放顶煤管理是提高放顶煤工作面回收率的重要方法。经过实
（下转第107页）
（上接第99页）
践证明，该方法具有良好的应用效果和经济效益。
参考文献
[1]单凤钱，李世新，张益东.回采巷道锚杆支护机理分析[J].矿山压力与顶板管理，2000，04：152-153.
[2]王成民，薛友兴.综采开切眼锚网支护技术研究[J].矿山压力与顶板管理，2001，02：125-126.
[3]祝江鸿，杨建辉，叶良.轻放工作面巷道顶板全锚索支护技术[J].煤炭科学技术，2007，11：255-256.
[4]张开智，夏均民，蒋金泉.软岩锚杆强壳体支护结构及合理参数研究[J].岩石力学与工程学报，2004，04：102-103.
[5]孟宪义，程东全，勾攀峰，李树彬.“三软”煤层回采巷道钻孔卸压参数研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2011，05：269-270.
关键词 顶煤变形规律；煤炭损失原因；开采工艺；工艺创新
中图分类号 TD823 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）101-0099-01
在我国，综放采煤技术获得了广泛的应用。所谓的综放采煤技术主要是指利用综采放顶煤液压支架、大功率滚筒采煤机、可伸缩皮带运输机、机道转载机、工作面大功率刮板输送机以及其它的相关附属设备进行联合性的生产，进而最终实现全过程机械化的采煤工艺技术。多年的实践经验表明，虽然综放采煤技术具有不少的优势（例如连续生产、高产、高效、经济效益好等），但是同时也存在着顶煤回收率低、工作面自燃、瓦斯和烟尘问题，安全意识的增强和能源利用率的提升使得该技术的发展获得了一定的制约。本文就提高放顶煤工作面回收率进行了分析和
探讨。
1 顶煤变形规律与放顶煤开采煤炭损失原因分析
1.1 顶煤变形规律分析
1）综采放顶煤采煤技术适用条件。归纳起来，应用综采放顶煤采煤技术需要满足下述几个条件：首先，煤层顶底板岩性方面。需要保证煤层顶板的冒落充填高度超过采放高度，同时，为能够及时进行支架需要保证较硬的煤层顶底板岩性。其次，煤层倾角方面。由于综采放顶煤采煤技术特别适用于较小的煤层倾角，利于工作面生产的管理，所以应用综采放顶煤采煤技术的煤层倾角是越小越有利于开采。再次，煤层可放性方面。煤层硬度是影响煤层可放性的重要因素，煤层的夹矸情况与层节理发育程度在本质上都是煤层硬度的重要参照标准；一般而言，按照普氏分级法，应用综采放顶煤采煤技术的煤层硬度需要小于3。最后，煤层厚度方面。综采放顶煤采煤技术通常要求采放比介于1-4之间，依照煤层可放性进行适当地增减，通常根据采高2.5 m-3.0 m计算、放煤高度需要在6 m-12 m之间，因此，最为适当的煤层厚度应该保持在7 m-15 m之间。
2）顶煤变形分区。分区性和渐进性是顶煤变形的显著特征。一般而言，依照支撑压力峰值点，自煤炭向采空区延伸可以将煤体划分为变形区（即明显变形区）、压强区（即压裂强压区）、破碎区（即松动破碎区）、垮放区（即垮落放出区）。其变形规律可以归纳为：①变形区位于峰值点向煤体一侧，呈压缩状态，压缩量较小，无明屁裂隙产生；②压裂区位于峰值点至煤壁处，呈水平胀裂状态，水平位移大于垂直位移，由下而上垂直位移增大；③松动区位于支架控顶区上方，由于支架的反复卸载、前移，顶煤逐渐破碎松动；④冒放区位于支架顶梁尾部上方，顶煤在此垮落，下位顶煤冒块小、上位顶煤冒块大，打开放煤口下位松散顶煤首先放出。
1.2 放顶煤开采煤炭损失原因分析
1）放煤工艺方面。首先，顶煤破坏程度不当。为了能够顺利放出顶煤，必须要对顶煤破坏程度进行合理把握，如果不能够充分破坏强度较大的顶煤，则移架之后冒落的顶煤一般均是大块状，有可能形成临时结构；如果移架之后在切顶线之后顶煤不能够及时断裂，则形成悬顶的可能性较大，进而导致顶煤的大量丢失，无法达成提高顶煤回收率的目标。其次，放煤方式不当。如果放煤方式合理，则能够让煤矸接触面全部下沉，进而实现煤矸的有效分开，最终在最大程度上降低混矸而提高顶煤的回收率；但是如果放煤方式不当，则顶煤混矸不仅会很难有效避免，还有可能会很严重。最后，煤层厚度方面。一般而言，顶煤破坏在厚度方面所发挥的作用均是有限的，所以，如果顶煤的厚度相对比较小，则放顶初期导致混矸的可能性便非常大，最终会导致煤炭放出率的降低；如果顶煤的厚度相对比较大，充分松散上位顶煤的目标则无法实现，放出的难度较大，则必然会导致顶煤损失率的提升。
2）放顶煤开采设计方面。首先，开采参数方面。工作面推进距离、工作面长度等均是影响煤炭回收率的重要开采参数，例如，如果工作面长度延长便能够提高顺槽煤柱的损失率。其次，首末采损失。在采煤过程中通常为了确保支架的安全撤退以及保证一定的回采空间，均会人为预留些许顶煤，这也会导致部分的煤炭损失。最后，护巷煤柱损失。护巷煤柱一般包括采区隔离煤柱、上下山煤柱以及区段煤柱等，假设我们利用巷旁充填材料固化采空区上下端、或者是利用无煤柱开采、或者是取消区段煤柱，均能够有效地降低煤炭的损失率，提高顶煤回收率。
2 提高放顶煤工作面回收率的方法
1）科学进行顶煤预裂爆破。在沿顶掘两条工艺巷，采用超前工作面煤壁20 m以外预裂爆破顶煤，对顶煤起到预裂和破碎作用，待开采时又能利用采动引起的超前支撑压力二次破碎顶煤，从而提高顶煤回收率。
2）合理确定放煤工艺参数。综采放顶煤的工艺参数主要包括放顶步距、放煤方式和放煤方向等。顶煤厚度较小时，采用单轮间隔放煤效果较好，顶煤厚度较大时采用多轮顺序放煤方式效果较好。放煤布距必须与顶煤厚度、架型、顶煤断裂面及松散煤岩运动规律等相适应。最佳放煤步距是使顶部和采空区侧的矸石同时达到放煤口。由于影响因素各不相同，生产中要根据具体的地质及开采条件确定合理的放煤步距。放煤方向一般是从工作面下端开始放煤，这样有利于顶煤的回收。
3）有效管理放煤工艺。综放开采的推广应用，对生产技术管理工作提出了更高的要求，因此提高综放回收率的管理应做好以下几方面工作：首先，建立各种规程的实施规定、安全技术措施和现场管理方法，严格控制丢煤。针对具体条件因地制宜地摸索出合理的放煤步距和放煤方式，并在实际操作中严格掌握，使放煤效果处于最佳状态。其次，加强综放工作面工艺管理，尤其是放顶煤工艺管理，加强放煤工艺技术培训，提高放煤技能和责任心。最后，强化计量管理和煤质管理，使回收率的统计建立在科学可靠的基础上。
3 结束语
强化顶煤预裂爆破工艺管理、优化放煤工艺、强放煤管理和初次放顶煤管理是提高放顶煤工作面回收率的重要方法。经过实
（下转第107页）
（上接第99页）
践证明，该方法具有良好的应用效果和经济效益。
参考文献
[1]单凤钱，李世新，张益东.回采巷道锚杆支护机理分析[J].矿山压力与顶板管理，2000，04：152-153.
[2]王成民，薛友兴.综采开切眼锚网支护技术研究[J].矿山压力与顶板管理，2001，02：125-126.
[3]祝江鸿，杨建辉，叶良.轻放工作面巷道顶板全锚索支护技术[J].煤炭科学技术，2007，11：255-256.
[4]张开智，夏均民，蒋金泉.软岩锚杆强壳体支护结构及合理参数研究[J].岩石力学与工程学报，2004，04：102-103.
[5]孟宪义，程东全，勾攀峰，李树彬.“三软”煤层回采巷道钻孔卸压参数研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2011，05：269-270.