一、長壁放頂煤采煤法的前世今生

長壁放頂煤采煤法作為一種高效的采煤工藝，在煤炭開采領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。其起源可以追溯到20?世紀(jì)?40?年代末，法國、蘇聯(lián)、南斯拉夫等國率先開始嘗試應(yīng)用這種采煤方法，成為了長壁放頂煤采煤法的先驅(qū)。

1957?年，蘇聯(lián)取得了重要突破，成功研制出?KTY?型放頂煤支架，并在庫茲巴斯煤田的托姆烏辛斯礦投入使用 ，開啟了放頂煤支架在實(shí)際采煤作業(yè)中的應(yīng)用先河。隨后，1963?年法國研制出獨(dú)特的?“香蕉型”?放頂煤支架，并于次年在布朗齊礦區(qū)的達(dá)爾西礦進(jìn)行試驗(yàn)且獲得成功。這一成果使得綜放開采在東歐地區(qū)迅速受到關(guān)注，一度成為該地區(qū)厚煤層開采的主要方法，英國、法國、南斯拉夫、匈牙利等國家紛紛引進(jìn)這一技術(shù)，推動了長壁放頂煤采煤法在國際上的傳播。然而，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的局限性以及對開采過程中諸多復(fù)雜問題認(rèn)識不足，在實(shí)際應(yīng)用中遇到了一系列難題，如煤炭回收率低、瓦斯治理困難、粉塵污染嚴(yán)重等，導(dǎo)致歐洲使用綜放開采技術(shù)未能取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。80?年代中期以后，國外放頂煤開采熱度逐漸降低，到?90?年代后僅有極少數(shù)礦井仍在堅(jiān)持使用。

我國對長壁放頂煤采煤法的探索也有著悠久的歷史。50?年代初，開灤、大同、峰峰和鶴壁等礦區(qū)就開始采用放頂煤采煤法 ，邁出了我國在這一領(lǐng)域?qū)嵺`的第一步。1982?年，我國引進(jìn)綜采放頂煤技術(shù)，并于?1984?年在沈陽蒲河礦進(jìn)行全部國產(chǎn)設(shè)備緩傾斜長壁綜放面的試驗(yàn) 。盡管初期由于支架設(shè)計(jì)存在缺陷、配套設(shè)備及生產(chǎn)系統(tǒng)不匹配以及生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)匱乏等原因，試驗(yàn)結(jié)果不太理想，但這并沒有阻擋我國在這一領(lǐng)域繼續(xù)探索的腳步。此后，我國科研人員和煤礦工作者不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加大研發(fā)投入。在窯街礦務(wù)局急傾斜特厚煤層試驗(yàn)分段放頂煤方法獲得成功，為我國在復(fù)雜地質(zhì)條件下的采煤提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，遼源礦務(wù)局梅河口礦、烏魯木齊礦務(wù)局六道灣煤礦在急傾斜特厚煤層綜放開采方面也相繼取得成功，梅河口礦更是取得了工作面年產(chǎn)?60?萬?t?左右的成績 。

隨著對技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，1990?年下半年，陽泉一礦?9603?長壁綜放面月產(chǎn)超過?14?萬?t，煤炭回收率超過?80%，標(biāo)志著我國綜放開采技術(shù)取得了重大突破，證明了綜放開采在實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效方面的巨大潛力 。此后，我國綜放開采技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，兗州礦務(wù)局興隆莊礦工作面單產(chǎn)突破?300?萬?t/a，進(jìn)一步彰顯了綜放面高產(chǎn)高效的優(yōu)勢 。在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，放頂煤液壓支架也實(shí)現(xiàn)了從仿造到自創(chuàng)并定型的轉(zhuǎn)變，其中潞安礦務(wù)局與鄭州煤機(jī)廠首創(chuàng)的四柱、四連桿、雙輸送機(jī)、短尾梁、低放頂煤支架，以其良好的穩(wěn)定性、高強(qiáng)度和可靠性，以及低位放煤減少粉塵和煤損的優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用 。如今，我國在長壁放頂煤采煤法的技術(shù)和應(yīng)用方面已走在世界前列，并在?2006?年，兗礦集團(tuán)成功將放頂煤技術(shù)出口澳大利亞，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的對外輸出 。

二、長壁放頂煤采煤法的基本原理

長壁放頂煤采煤法是一種針對厚煤層開采的高效采煤方法，其核心原理是在開采緩斜厚煤層時(shí)，巧妙地將采煤過程分為兩個(gè)關(guān)鍵階段。首先，在煤層底部布置長壁工作面，利用采煤機(jī)等設(shè)備像常規(guī)采煤作業(yè)一樣采出底部的煤。這一過程與普通的長壁采煤法類似，采煤機(jī)沿著工作面切割煤壁，將煤炭破碎并通過刮板輸送機(jī)等設(shè)備運(yùn)出。

隨后，便是長壁放頂煤采煤法的獨(dú)特之處——?放采上部頂煤。當(dāng)?shù)撞棵洪_采完成后，利用礦山壓力的自然作用，或者在必要時(shí)輔以松動爆破等人工手段，使位于煤層上部的頂煤破碎成散體狀態(tài) 。礦山壓力是指地下開采活動引起的巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，在長壁放頂煤開采中，隨著底部煤的采出，上覆巖層的平衡被打破，產(chǎn)生的礦山壓力會對頂煤產(chǎn)生擠壓、拉伸等作用，使其逐漸破碎。而松動爆破則是通過在頂煤中鉆孔、裝填炸藥并引爆，人為地制造裂隙，幫助頂煤破碎。破碎后的頂煤會在重力作用下，從支架后部的放煤窗口或其他放煤裝置處放出，再由后部刮板輸送機(jī)收集并運(yùn)出工作面，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)厚煤層的開采 。

整個(gè)過程中，頂煤的破碎和放出是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了確保頂煤能夠順利破碎并放出，需要綜合考慮多種因素。例如，礦山壓力的大小和分布會受到煤層厚度、頂板巖性、開采深度等地質(zhì)條件的影響，因此在開采前需要對這些地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘探和分析，以便合理選擇開采方法和參數(shù)。同時(shí)，放煤的時(shí)機(jī)和方式也至關(guān)重要，過早或過晚放煤都可能導(dǎo)致煤炭損失或矸石混入，影響煤炭質(zhì)量和采出率。常見的放煤方式包括單輪順序放煤、多輪順序放煤、單輪間隔放煤、多輪間隔放煤等，每種方式都有其特點(diǎn)和適用條件，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

三、放煤方式大揭秘

放煤方式作為長壁放頂煤采煤法中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，猶如精密儀器中的核心部件，對煤炭開采的效率和質(zhì)量起著決定性作用。它主要涵蓋了放頂煤工作面放煤次數(shù)、順序以及放煤量的配合方式，每一個(gè)細(xì)節(jié)都關(guān)乎著煤炭資源能否被高效、優(yōu)質(zhì)地開采出來。合理的放煤方式，能夠巧妙地減少頂煤混矸的情況，就像一位技藝精湛的工匠，精準(zhǔn)地剔除雜質(zhì)，從而大大提高頂煤放出率，讓煤炭資源得到更充分的利用。目前，常見的放煤方式主要包括單輪順序放煤、多輪順序放煤、單輪間隔放煤以及多輪間隔放煤，它們各具特色，在不同的地質(zhì)條件和開采需求下發(fā)揮著獨(dú)特的作用。

（一）單輪順序放煤

單輪順序放煤的操作流程相對直接，從工作面的一端開始，按照支架的編號順序，依次對每個(gè)放煤口進(jìn)行放煤，直至將所有支架的頂煤全部放完。這種放煤方式的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單，易于理解和掌握，就如同按部就班地完成一項(xiàng)常規(guī)任務(wù)，不需要復(fù)雜的技巧和經(jīng)驗(yàn)。在一些煤層條件相對簡單，頂煤冒落性較好的工作面，這種方式能夠快速地完成放煤工作，提高開采效率。

然而，它也存在明顯的缺點(diǎn)。由于是依次放煤，在放煤過程中，上一個(gè)放煤口上方即為放完煤的矸石漏斗，本架放煤時(shí)，上一架矸石漏斗中矸石極易過早混入煤中，導(dǎo)致煤炭的含矸率增加，影響煤炭質(zhì)量。若為了避免矸石混入而見矸就關(guān)閉放煤口，又會導(dǎo)致頂煤損失較大，降低煤炭回收率。所以，單輪順序放煤適用于煤層厚度較小，頂煤冒落性較好的情況，在這種條件下，其簡單易操作的優(yōu)勢能夠得到充分發(fā)揮，而缺點(diǎn)對開采的影響相對較小。

（二）多輪順序放煤

多輪順序放煤時(shí)，采面通常會被分為2 - 3?段，在段內(nèi)同時(shí)開啟?2?個(gè)相鄰放煤口 。每次放煤時(shí)，只放出?1/3 - 1/2?的頂煤，然后按照順序循環(huán)放煤，如此反復(fù)，直至該段內(nèi)的頂煤全部放完，再進(jìn)行下一段的放煤工作 。這種放煤方式的優(yōu)點(diǎn)十分突出，冒落煤巖分界面能夠均勻下降，就像一層一層地剝離，使得采出率高，含矸率低，煤炭的質(zhì)量和回收率都能得到較好的保障 。同時(shí)，它還能充分利用放煤口面積，放煤速度相對較快，提高了開采效率 。

但它也對操作水平提出了較高的要求，操作人員需要準(zhǔn)確把握每一輪的放煤量和放煤順序，就像演奏一首復(fù)雜的交響樂，需要各個(gè)樂器之間緊密配合，稍有差池就可能影響整體效果。多輪順序放煤適用于頂煤厚度3m?以上的情況，在較厚的煤層中，通過多輪放煤能夠更好地控制頂煤的放出，充分發(fā)揮其優(yōu)勢 。

（三）多輪間隔放煤

多輪間隔放煤的作業(yè)方式別具一格，首先先放奇數(shù)架，如1#、3#、5#?等，每次放出?1/3 - 1/2?的頂煤 。完成奇數(shù)架的放煤后，再放偶數(shù)架，即?2#、4#、6#?等，同樣每次放出?1/3 - 1/2?的頂煤 。如此反復(fù)?2 - 3?輪，實(shí)現(xiàn)頂煤的充分放出 。這種放煤方式的優(yōu)點(diǎn)顯著，冒落煤巖分界面均勻下降，能夠保證較高的采出率和較低的含矸率 。同時(shí)，丟煤少，煤炭資源能夠得到更充分的回收利用 。這是因?yàn)殚g隔放煤能夠使頂煤在不同位置交替放出，減少了煤巖混合的機(jī)會，提高了煤炭的質(zhì)量和回收率 。

（四）單輪間隔放煤

單輪間隔放煤時(shí)，先從1#、3#、5#?等支架開始放煤，當(dāng)見矸石時(shí)及時(shí)關(guān)閉放煤口，此時(shí)會留下大脊背煤 。然后，滯后一定距離再放?2#、4#、6#?等支架，放出之前留下脊背煤中的一個(gè)橢球體 。這種放煤方式操作簡單，易于掌握，不需要復(fù)雜的操作技巧和經(jīng)驗(yàn)，即使是經(jīng)驗(yàn)相對較少的操作人員也能快速上手 。同時(shí)，它的放頂效果好，丟煤少，出矸少，能夠在保證煤炭回收率的同時(shí)，有效控制矸石混入，提高煤炭質(zhì)量 。由于其具有這些優(yōu)點(diǎn)，單輪間隔放煤被廣泛采用，適用于各種不同的煤層條件和開采環(huán)境 。在實(shí)際應(yīng)用中，它能夠根據(jù)不同的工作面情況進(jìn)行靈活調(diào)整，滿足多樣化的開采需求 。

七、小結(jié)

長壁放頂煤采煤法以其獨(dú)特的開采原理，在厚煤層開采中展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，為煤炭行業(yè)的高效發(fā)展提供了有力支撐。其放煤方式豐富多樣，每種方式都有其獨(dú)特的操作要點(diǎn)和適用場景。單輪順序放煤操作簡單，但含矸率較高；多輪順序放煤采出率高、含矸率低，但對操作水平要求嚴(yán)格；多輪間隔放煤丟煤少，能有效提高煤炭回收率；單輪間隔放煤操作簡便、放頂效果好，應(yīng)用廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，必須充分考慮煤層厚度、頂煤冒落性等地質(zhì)條件，以及開采效率、煤炭質(zhì)量等生產(chǎn)需求，精準(zhǔn)選擇合適的放煤方式。