厚煤层大采高综放开采的煤岩冒放规律及放煤工艺参数研究

摘要： 随着我国社会经济的快速发展以及人们生活水平的不断提高，我国的能源需求量也变得越来越大。所以依靠先进的科学技术促进煤炭生产力的提高、矿井高效生产的实现变得越来越重要。本文针对厚煤层大采高综放开采的煤岩冒放规律及放煤工艺参数研究进行了分析和研究，供大家参考。

关键词： 厚煤层；煤岩冒放规律；放煤工艺参数

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0328-02

0 引言

世界煤炭工业发展的主流就是煤炭资源的安全高效回收，与此同时这也是煤炭工业在我国发展的必然趋势。在我国综采放顶煤技术广泛的运用在厚及特厚煤层高效集约化开采当中，综采放顶煤技术经过几十年的发展已经将其独特的优势展示在我国的厚煤层开采当中了。在进行厚煤层开采的过程当中，顶煤运移规律会因为顶煤物理力学的不均匀性而具有相当大的难度。含矸率的降低、采出率的提高、顶板控制以及综放工作面的放冒效果等都会因为顶煤的变形破坏与运移特征而受到直接的影响。本文主要针对厚煤层大采高综放开采的煤岩冒放规律及放煤工艺参数进行了研究，希望能够对我国煤矿开采业的长远发展起到一定的帮助作用。

1 影响厚煤层大采高综放开采的煤岩冒放规律的主要因素概述

开采技术因素和地质赋存因素是影响煤层综放采场的顶煤冒放性的决定因素。在这两个因素当中起到客观决定作用的就是地质赋存因素，而且地质赋存因素还是进行顶煤冒放的首要条件，其中能够进行人为控制调节的上就是开采技术因素，所以在进行厚煤层大采高综放开采时必须要选择可以使顶煤冒放性得以改善或者可以与之相适应的开采工艺参数来进行[1]。

1.1 顶煤冒放性受到的地质赋存因素的影响 ①开采深度的影响：支撑压力以及原岩应力的大小直接受到了煤层赋存深度的影响。煤体内的应力随着开采深度的不断加大也会变得越来越大，而且还会具有越来越强大的对顶煤的破坏作用。受到超前支承压力的影响，综放面煤壁前方顶煤会出现一定程度的松散、破碎或者变形，顶煤能不能够被顺利的放出的前提就是这些变化程度。②煤层自身的强度：煤层本身的破坏难易程度得以衡量的主要标准就是所谓的煤层强度。从严格意义上来讲，煤层强度是一个复杂的综合指标，其中包括煤体的硬度、裂隙发育程度以及煤体的厚度等都与煤层强度有着直接的关系[2]。根据相关的实验表明，煤层拥有越大的抗压强度，煤体受到破坏就会出现越大的所需要的应力，最终导致煤体很难受到破坏，并降低了顶煤的破碎程度。③顶煤节理裂隙的影响：地质弱面和构造不同程度的存在于一般岩体当中，这种情况同样在煤层中存在。在形成以后，煤层经历的地质历史发展过程是及其漫长的，很多的构造运动都出现在这一时期，所以，有大量的原生裂隙存在于煤层当中，与此同时，煤层中裂隙的变化也可以由开采时的震动热造成。所以，裂隙的产生、发展和压实就成为了煤体破坏和变形过程中的主要表现。因为裂隙的发展和贯通会导致煤体的破坏，所以对顶煤破碎进行控制的主要因素就是煤层的采动裂隙以及原生裂隙，从而这里我们可以看出，顶煤的可放性以及破碎程度受到了贯通裂隙的方向和密度的直接影响。裂隙的贯通过程以及煤层微裂隙的发育就是煤层破坏的实质[3]。节理裂隙发育的煤层以及具有较差完整性的煤体，所以在支撑压力的作用下，顶煤很容易发生破碎的现象，所以通常来讲，顶煤具有冒放性好的特点。

1.2 顶煤冒放性受到的开采技术因素的影响 ①采放比：通常来讲，在软媒层中的顶煤具有冒放性好以及一语破碎的特点，然而在大采高情况下很难对端面顶煤进行控制，所以可以将采放比适当的予以减小，从而将放顶煤开采的优势充分的发挥出来；采用加大底部采高的方法来针对中硬煤，促进顶煤放落空间的加大来实现顶煤冒落效果的提高。②放煤步距：放煤工艺方式的重要参数就是放煤步距，在工作面推进方向上顶煤的落放距离就是放煤步距决定的。与顶煤垮落角、支架架型以及顶煤厚度等相适应这是对合理的放煤步距的要求。

2 厚煤层大采高综放开采放煤工艺参数研究

机采煤高度在厚煤层大采高综放开采条件下增加了，与此同时，顶煤厚度也相应的减少了，从而造成了破煤作用以及工作面矿压的改变，顶煤破碎冒落的空间也因为采放比的变化而增大，对促进顶煤冒落破碎效果的增大十分有利，下面针对厚煤层大采高综放开采放煤工艺参数进行了研究[4]。

2.1 针对厚煤层大采高综放开采放煤工艺参数的

优化

2.1.1 顶煤损失分析 相对于其他采煤方法而言，综放开采的煤炭损失组成是具有一定相似性的，与此同时，也包括了工作面开采损失以及采区布置的损失这两个非常重要的方面。放煤损失在机采高度增加以后出现了一定程度的改变[5]。以不同的顶煤冒落的空间位置为根据，可以将顶煤放落区划分为两个不同的区域，也就是可放区以及不可放区。将能滚落到放煤口位置范围以及将支架放煤口打开予以反映的就是所谓的可放区，通常是指矸安息角以内的区域；将放煤口打开，却一直无法在煤口范围落下的就是所谓的不可放区，通常是指煤矸自然安息角以外区域。

2.1.2 放煤步距的合理性 对于含矸率的降低以及采出率的提高而言，选择科学合理的放煤步距是非常重要的，如果太大的放煤步距，就会造成采空区有顶煤的窜入，出现丢煤的现象；而如果太小的放煤步距，就会导致窗口容易有矸石混入，从而使煤质受到影响，同时还会导致操作者认识上的误差，认为已经将煤放尽，出现了操作上的丢煤[6]。相对于放煤口的长度来讲，放煤步距一定要大，从而使放煤一开始就混矸的现象得以避免。

2.2 确定放煤工艺参数 ①首先要确定采高、放煤步距：考虑到顶煤的冒落规律会在不同的机采高度条件下会有所不同，所以必须要使放煤步距在相应采高条件下的匹配性得以确定，在放煤口要同时纳入顶部和采空区侧的矸石，这是最佳放煤步距[7]。②确定放煤方式：顶煤的回收率以及含矸率会受到不同的放煤方式的直接影响，可以将顶煤的回收率进一步的提高上去，与此同时，还要控制含矸率在一定的范围之内。

3 结语

厚煤层大采高综放开采放煤时，要想得到成功的应用和推广，并且将其自身低耗、高效以及高产的的技术优势充分的发挥出来，必须要对其中的关键技术进行研究和分析，与此同时，还要科学合理的对放煤工艺参数进行确定，希望本文的研究能够帮助到大家。

参考文献：

[1]范维唐，蔡站.中国厚煤层综采技术现状和发展方向[J].煤炭学报，1993（1）.

[2]闫少宏.水峪煤矿综放工作面顶煤冒落机理研究[J].煤炭科学技术，1977，07.

[3]常春，王泳嘉等.人工神经元网络评估综放开采顶煤可放性研究[J].矿山压力与顶板管理，1992（3）.

[4]郑雨天等.综采放顶煤开采顶煤可放性与技术经济指标预测[J].煤炭科学技术，1995（3）.

[5]刘长友.直接顶岩层力学特性对综放采场煤岩破坏的影响规律[J].矿山压力与顶板管理，2002（1）：64-66.

[6]富强.顶煤较薄煤层综放开采放煤工艺研究[J].矿山压力与顶板管理，2000（3）：2-3.

[7]吴健，陆明心，张勇，郝海金，阎保金，秦风华.综放工作面围岩应力分布的实验研究[J].岩石力学与工程学报，2002，Suppl（1）.