秦锐麒，陶航航

河南煤业化工集团鹤煤十矿，河南 鹤壁 458000

近年来，炮放工艺得到了较为广泛的推广与发展，也较炮采工艺表现出较大的高产高效优势。但是，煤炭采出率成了放顶煤工艺的关键问题，特别是大倾角炮采放顶煤工作面的放煤技术不被人们所掌握，采出率往往不高，施工难度大，效益不明显。为此，我们在大倾角炮采工作面放煤技术中做了大量的探索工作，针对影响放顶煤开采煤炭回收率的因素以及通过现场对放煤工艺的实践，通过采取不同方式进行放煤对比，找出了在放顶煤开采中提高煤炭回收率的解决办法。

1 11092工作面基本概况

鹤煤十矿11092工作面开采的是二叠系山西组的二1煤层，为我矿的主要可采煤层。工作面井下位置位于我矿11采区中部，地面标高一般为+159.6～+179.5m之间，该工作面煤层距离地面垂深为510m～552m，第三、第四系冲积层厚度一般为174m～197m。平均走向长度350m，切眼长110m，平均倾角27°，面积40326m2。二1煤层直接顶为灰黑色薄层状砂质泥岩，破碎易冒落，含植物化石，保存完整，平均厚度7.5m。老顶为灰色，发褐中细粒砂岩，成分以石英为主次为长石，含大白云母片，块状结构，层厚11.49m。二1煤层伪底为黑色泥岩，遇水膨胀。直接底为灰黑色砂质泥岩，层状结构，层面含炭质和白云母片，富含植物化石，遇水膨胀，局部会发生底鼓，平均厚度1.54m。老底为灰褐色中细粒砂岩，成分以石英长石为主，中厚层状结构，层面含白云母片，钙质胶结，厚度26.98m。回采正常涌水量为10m3/h～20m3/h，推测最大涌水量为30m3/h。煤层瓦斯含量为3.16m3/t左右。工作面采用走向长壁倾斜炮采放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。

2 顶煤的放出运动规律

放顶煤采煤法从开始采底分层到顶煤放入工作面，顶煤活动规律主要经过两个过程：

1）顶煤破碎。采煤工作面前方存在“前支承应力”，由于是分层开采，顶分层已采，煤壁上方原岩应力已破坏。在该应力作用下，煤体将变得松散、破碎。支架上方的煤，在支架的支撑下并不垮落；

2）顶煤放出。当支架前移时，已处于松散状态的煤体将沿一定方向垮落而靠近支架，最后由支架后方或上方放出。初期放出的为纯煤，随放煤量的增多，破碎的顶板岩层将逐渐混入并一同放出。它要求尽可能多地放出纯煤，而不能过多地混入矸石，破坏煤质。

3 放顶煤开采中煤炭损失的原因

放顶煤开采煤炭回收率的高低是由两个方面的因素引起的：一是由于放煤工艺造成的损失；另一是由于放顶煤开采设计就决定了的损失，这些损失有的是可避免或减少的，有些则是不可避免的。

3.1 放煤工艺引起的损失

1）采放比（顶煤厚度与工作面采高之比）的不同造成的煤损：采放比过大，底层煤开采后，上覆顶煤不能充分松散，不易放出，顶煤的损失就增大；采放比过小，放顶煤开采的各种效益得不到充分的发挥。

2）放煤步距损失：底分层开采时，支架每前移一步，就放顶一次， 就有一个放顶步距的煤被松碎，但并不要求每放顶一次就放煤一次。确定放煤步距时必须考虑两个方面的因素：一方面要考虑支架结构、放煤口位置和顶煤第一次冒落时的冒落角等的影响，另一方面也要考虑经一次松散后的煤再放煤时的松散煤体活动规律。确定放煤步距时应尽可能保证顶煤有足够大的破碎空间，步距的大小对放煤有很大的影响。

3）放煤顺序：放煤操作顺序化分为两种。一种是自下而上低位间隔多轮次放煤法，即沿工作面倾向自下而上，先放单号棚空中的煤，后放双号棚空中的煤分三次放完。另一种是自上而下依次放煤，又称单轮放煤，单轮顺序放煤方式的放煤顺序是，工作面从机头（或机尾）开始，以第1、2、3 … …号支架顺序放煤，依次把每个支架上的顶煤一次放完。优点是放煤方式简单，易操作，不必在工作面多次往返放煤，劳动强度低；但最大的缺点是含矸率高，先放煤支架上的冒落矸石大量涌入后放煤的支架放煤口，造成含矸率提高。

3.2 矿山压力的影响造成的损失

与整层放煤相比，由于矿山压力的自然破煤能力相对减弱，在网下放煤过程中,支架后方必然存在大量的大块煤，随着顶煤向放煤口的移动，网上矸石同时也带动金属网向放煤口移动，放煤口处的通道相对变窄，小块煤容易放出，而大块煤由于它们之间以及它们与矸石之间相互挤压在一起，难以放出,这样大量的顶煤丢失在老塘，大大地降低了顶煤回收率。可以说，不采取合理的放煤工艺，网下放煤的顶煤回收率是相当低的。

4 现场对放煤工艺试验

通过对顶煤放出规律的研究，以及分析放顶煤开采煤炭损失的原因，重点是放煤工艺造成的损失，通过对现阶段放煤工艺进行试验，自下而上的回收率极其低，不予考虑。到11092工作面对放煤采取不同方式论证对比：

网口规格（mm）（m） 放煤顺序 放煤产量（t）400*400 30 0.8 单轮 104400*400 30 0.8 三轮 88400*500 30 0.8 单轮 119400*500 30 0.8 三轮 96400*600 30 0.8 单轮 163400*600 30 0.8 三轮 127放煤时间（min）放煤步距

5 结论

根据顶煤的放出运动规律，以及分析放顶煤开采过程中煤炭损失的原因，可以看出放煤工艺中的两个重要因素，一是网口规格；另一是放煤顺序，经过对现场实践，得出网口规格为400×600，放煤顺序为由上向下单轮放煤法，在11092工作面取得了良好的效果，使其能达到最高回收率，比其他规格、放煤回收率有所提高，并大大地降低了含矸率。

11092工作面放煤示意图

[1]钱鸣高.矿山压力与岩层控制.中国矿业大学出版社，2005.

[2]煤矿安全规程.煤炭工业出版社，2006.