浅析综放综采混合开采技术应用

摘 要：本文主要以某煤矿在其开采中，成功应用综放综采这一混合开采技术作为实例，对混合开采时煤矿的地质条件、设备选型与配套、工艺参数、矿压规律与特点，以及实现安全高效生产所必须具备的关键技术进行逐一介绍，并对其整体效益进行合理分析，以便为煤矿开采中广泛采用综放综采这一混合开采技术提高参考。

关键词：煤矿开采；综放综采；混合开采；关键技术；经济效益

中图分类号：TD823 文献标识码：A

在过去综放技术还不够成熟的时候，一般都选用分层开采的方式对厚煤层进行开采。综放综采这一混合开采技术，不但会受到煤矿地质条件及一线生产设备的制约，同时，运输、生产及通风等系统，也将对巷道产生一定的影响。当对上分层煤体进行回采时，由于工作面设计的长度不够，及工作面两侧的煤柱预留设计过大，导致不能对某些边缘煤体进行回采。因此，对于煤矿开采来说，在不违背环保开采的前提下，要想有效提高其经济效益，就必须结合煤矿的实际情况，选择最佳的开采方式及开采技术等。

本文主要以某煤矿的7510工作面为例，对该实例中运用综放综采这一混合技术时，应充分重视的问题以及相关的经济效益进行分析。7510工作面的东侧是7508采空区，西侧是采区放水巷的煤柱，南侧是75采区巷道的保护煤柱，而北侧则是7510上分层的放水巷煤柱。在对7510工作面进行布置的时候，为了能使煤炭采出率与经济效益得到有效提升，可将采区边缘的煤柱与下分层工作面进行统一布置。先将工作面的长度增加至220m，再将开采工艺进行划分，对于距离在78m以内的采取边缘实煤体段，可选择综放工艺进行开采，而对于距离在142m之内的上分层已采段，则可选择下分层综采工艺进行开采。此时，综放与综采这两种回采工艺，便同时处于了一个工作面之中，工作面的平面布置图见图1所示。

1 7510工作面的地质条件分析

本次将山西组中下部的3﹟煤层作为开采对象，该煤层的平均厚度约为6.59m，共有3个自然分层，并含有两层夹矸。由于该工作面是沿煤层做的倾向布置，因此，运回两巷的煤层都具有一定的自然坡度，约为2～10°，切眼的平均坡度则为8°，煤层普氏系数 f=0.8～1.0，直接顶普氏系数 f=3～7，夹矸普氏系数 f=2～3，直接底普氏系数 f=3～8。

2 混采工作面的设备选型与配套

要想让生产效能得到充分发挥，并达到经济可靠运行及高产高效的目的，就必须对混采工作面中所采用的设备，进行正确的配套及选型，这也是工作面生产过程中的一项关键性技术。结合当前的生产情况来看，在对混采工作面的设备进行挑选时，应以设备的适应性及设备配套等方面为重，一方面要始终坚持在过去使用的综采与综放设备上进行改造，另一方面要对综采和综放在其交界处的设备配套问题上，进行科学合理的思考。

2.1支架的配备

本次混采工作面选用的采煤机型为MXA-300，前部输送机的机型为SGZ-764/630，本次综放区共选用了51组低位放顶煤支架，其型号为ZZP-4800/17/33，而综采区则选用了93组型号为ZY-35的支架。需要注意的是在两个开采区域的交界处，为了充分能满足生产的需求，一般可以不用安装排尾架，只需要安装好基本架即可。

2.2后方运输机的配备

由于放煤区的位置具有一定的特殊性，因此，在对后部输送机的尾部进行放置时，始终无法避开工作面的中间范围，但为了有效控制设备的资金投入，可选用现有的后部输送机，其型号为SGZ-762/2×250。经过相关的研究与分析之后，在不影响设备的正常牵引功率为前提下，对现有的后部输送机进行了一系列改造。如将该机型的双电机牵引改成了单电机牵引，将其机尾的长度与宽度改成了90cm与50cm，同时撤消了机尾的驱动装置。这样才能根本上降低放顶板的管理难度，以及有效避免后方部位出现运输机事故。

3 合理确定混采工作面的工艺参数

首先，应合理确定出混采工作面中两巷道的布置方式。为了能将煤柱损失降到最低限度，以及有效避让剪应力的集中区域，按照75采区所具有的矿压特点，在对混采工作面中的回风巷道进行布置时，可采用与上分层回风巷道中线对中线，但保证其内错8m的方式来进行。结合当前拥有的技术装备水平来看，在对运输巷进行布置时，可与上层的运输巷外错78m，而混采工作面中的切眼长度则可设置为220m。

其次，应合理确定出混采工作面中所涉及的回采工艺。通常情况下，混采工作面中均使用端部斜切进刀来进行双向采煤，而综放工作面则选择一刀一放的方式，并将放煤步距控制在0.6m。同时，为了便于综放与综采交汇区域的顶板管理，交界区域综放段机尾位置的3架将不会进行放煤。

4 混采工作面矿压的规律及特点

对于研究煤矿工作面中的矿压规律来说，它本身就是一项非常重要的技术，而对于综采与综放交汇区域所呈现的矿压特点研究，就显得更加重要。因此，为了清楚掌握混采工作面中的矿压规律及特点，该工作面中专门设置了相应的压力监测系统，以便对其矿压规律进行有效监测。

首先，对基本顶的活动特点进行监测。由压力监测系统测得：基本顶其第一次垮落的步距范围为19.8～24.6m，平均值为22.2m，并且该工作面存在着不同步的特点，也就是基本顶来压时综采区呈现出超前的特征，而综放区则呈现出落后的特征。同时，由于综放与综采的交汇区域，还承受着来自于上分层开采遗留下的残余集中压力所带来的影响，因此该区域的压力明显高于其它地方。

其次，对工作面中的支护阻力进行评价。正常情况下，综放与综采工作面中的支架额定阻力分别为4800kN和3920kN，而通过实际监测得到的数值却有所偏差，综放工作面中支架测得的最大工作阻力为3419.46 kN，约占额定值的71%，综采工作面中支架测得的最大工作阻力为3391.2 kN，约占额定值的86%。由此可知，一定要为支架阻力留有充足的余量，当工作面来压的时候，能使综放与综采的富余量分别为29%和14%。

此外，对矿山压力进行控制。虽然综放与综采的工作面所用支架，均能满足工作阻力的要求，但是在开采的最初阶段，支架所具有的初撑能力普遍都不高，因此工作面显现出的矿压就比较严重，以至于对工作面的正常推进造成了一定的影响。为了对工作面矿压的显现程度进行有效控制，随后便对液压系统所具有的工作压力进行提升，同时对支架的状态进行调整，然后利用带压移架、追机作业、加快工作面的推进速度及支护等措施来有效降低工作面矿压的显现程度。

5 混合开采中的关键性技术

由于混采工作面是由综放与综采两部分组成的，其中综采工作面中的上分层已经回采，所以它的煤顶和人工顶板茬边，都存在着应力相对集中的问题，而这一问题将使茬边位置的顶板管理变得异常困难，反复出现的片帮冒顶将对工作面的正常循环造成极大的影响，因此，必须有针对性的采取措施，从而起到防范及控制的作用。

5.1 一般片帮冒顶所采用的防范措施

首先，对原有的机采高度进行有效控制。经过相关的观察及测定发现，在离煤层底板约2.8～3.2m的位置，存在着一个强度相对偏大的稳定层，因此，为了避免该稳定层受到破坏，以及有效降低煤壁片帮问题的发生率，可将原有的机采高度3m，控制在2.6～2.8m之间。

其次，应严格控制工程质量。出现片帮冒顶与工程质量也存在着非常密切的关系，因此，为了有效避免出现片帮冒顶问题，在工程质量的控制上就必须严格。例如采煤机必须将顶板割平，从而确保三直一平能顺利实现，支架该进行前移处理时，就必须及时进行前移等。只有这样才能让顶梁接顶变得简单，从而降低顶煤悬露的面积与时间。

此外，让支架的工作状态能始终保持良好。

5.2 严重片帮冒顶所采用的防范措施

通常情况下，严重的片帮冒顶问题仅会在局部出现，一般针对这种情况都是采取以下两种方式进行预防，即预先打好玻璃钢锚杆，或者是利用马丽散对工作面煤壁的前方位置，以预注射的方式对其进行化学加固。并且为了不对正常的生产造成影响，上述两种防范方式都可在检修班时进行。

6 混采技术的整体效益分析

6.1 关于资源才出率的分析

由于综放部分刚好是采区边角的煤柱，这部分在开采过程中要么进行非正规的开采，要么干脆不对其进行开采，因此它的采出率是非常低的，但是对其应用了混采工作面之后，无论是矿井资源还是采区的采出率，都得到了较大的提高。

在本次混采工作面中，它比那些不正规、不科学的采煤方法，在边角煤回采这项中就多采出了23.9万t煤，其采出率较过去提高了29.9%。

6.2 关于经济效益的分析

从经济效益的角度出发，采用混合开采技术之后，其回采储量达到了39.2万吨，创造的增加产值约为11760万元；除此之外，循环产量与工作面的单产量，分别提高了51%与40%，而万吨煤的掘进率与吨煤的单耗分别降低了51%与38%，并且还将工作面的回采期足足延长了4个月之久，可见其具有的经济效益非常明显。

6.3 关于社会效益的分析

将综放与综采结合起来的混合开采技术，应用于相应条件下的煤矿开采中，不但极大地提高了采区与矿井资源的采出率，同时还对采掘衔接等问题起到了缓解的作用，使矿井自身的服务年限得到了较大的延长，可见其社会效益是非常明显的。

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