摘要：综采放顶煤工作面端头上覆岩层失稳破坏运动以及端头顶板稳定性的研究对实现综放工作面端头高效放煤、提高综放工作面采出率、防止煤炭自燃发火、完善厚及特厚煤层的综放开采技术，具有十分重要的意义。
关键词：厚及特厚煤层；综采放顶煤
据统计，我国现有已探明达9000亿t的煤炭储量，在已探明的煤炭储量中，厚煤层煤炭储量占我国总煤炭储量的44.1%。目前我国已投产的煤矿中探查处特厚煤层的储量达46亿t，这些煤矿企业回采特厚煤层的年产量占全国煤炭总产量的45.6%。据统计上世纪中叶，在针对厚及特厚煤层进行矿山开采的企业中，我国煤矿企业所选用的采煤方法主要以分层回采位主。这种方法对煤层的天然优势没有充分的利用和发挥，对矿山的发展起到了制约的作用[1-2]。基于此可以说，在影响我国煤炭行业发展的因素中，厚及特厚煤层回采技术的发展对矿山发展起着很关键的作用。
上世纪中期，欧洲首次提出综放回采技术理论并将该技术应用于矿山煤矿开采实践中。但综放技术的发展、完善、直到理论的成熟，有赖于该回采技术在我国的应用和科研人员的研究。综放开采自引入我国以来，通过技术工程人员对它系统性研究，在回采技术上取得重大突破，技术水平以及处于世界前列。正是基于综放开采具有掘进率低、消耗少、成本低、很强的地质适应性、高产高效等优点，才使这种回采方法成为我国对厚煤层开采技术重点研究的方向，从而使我国厚煤层以及特厚煤层的回采技术进入一个新的发展时期[3-5]。进入本世纪后，对于厚及特厚煤层使用综放回采技术开采已逐渐成为我国矿山开采的主流选择，传统的厚煤层分层开采方法基本上被综放回采技术所替代。
在煤矿企业针对厚及特厚煤层开采使用综放开采的同时，研究人员也针对综放开采理论研究做不断的研究，为综放技术的完善提供技术保障。例如矿山回采过程中哪些实际因素会对工作面顶煤回收产生影响及对这些因素分析；针对特厚煤层选用综放开采作业后工作面顶煤破碎、冒落机理的研究；针对特厚煤层的综放开采作业，顶煤回收过程中顶板矿山压力规律显现的研究等相关理论研究。上述理论研究对我国综放回采方法放顶煤技术的应用和推广起到了极大地促进作用，为煤矿企业高效、安全的产煤提供了大量的理论支持。
即便如此，目前一些需要解决的问题仍然是放顶煤回采不得不面对的。其中除了各回采工作面情况与煤层赋存有关的个别问题外，还有部分是具有共性的问题，主要包括：
1.特厚煤层选用综放开采作业中回采工作面端头矿压显现研究不足
目前我国针对特厚煤层采用综放回采采煤方法时，工作面上、下端头区域煤层顶板矿山压力规律，综放回采工作面端头液压支架支护以及端头区域煤层破碎、冒放、回收等相关内容研究较少。因为综放工作面端头区特性，其矿压显现规律相较于工作面其他位置都有所不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于端头区煤岩层来说，会同时受到煤岩层走向与侧向共同的影响，且由于端头区巷道支护情况的复杂，使得该区域会受到矿压叠加等影响，以上多个条件决定了，综放回采工作面端头顶板煤层冒放规律及煤层顶板围岩破碎、断裂等特性与工作面其他位置会出现明显的不同情况。这些不同现象，也就导致在综采工作面端头煤层选择放顶回收时，其相关放煤工艺参数发生变化。
2.特厚煤层选用综放回采开采煤层时工作面的采出率不高
对于综放工作面回采工艺来说，由于采煤设计的原因在回采工作面区段巷道内会出现顶煤以及护巷煤柱损失，回采工作面端头区域顶煤损失，回采工作面开切眼、工作面末断回采过程中煤炭损失，以及由于回采工艺本上原因在回采过程中煤炭损失等等，都是回采过程中不可避免外的损失，因此相较于综采工作面来说，综放回采的采出率还是偏低的。据数据统计，当前我国综放回采工作面平均采出率能够达到81～83%，如果选用不留煤柱护巷采区，工作面采出率也能够达到75%以上，但如果采区选用留煤柱回采，此时工作面的采出率将降到75%以下。
对于考虑回采工艺的损失、煤层赋存条件的损失、顶煤冒放的损失因素的影响，损失率一般为7～12%；对于综放回采工作面来说，其工作面上、下端头区域的煤炭损失率能达到4～5%；初、末采损失率一般为1%。
由于综采工作面端头区域顶板、支护等多方面的复杂条件，导致大部分矿山企业在处理特厚煤层回采工作面两端头位置的顶煤时，往往会选择施工工艺相对比较简单的工作面端头顶煤区域少放顶煤或不放顶煤处理。究其原因主要是：对于综放回采采煤工艺来说，采煤工作面所使用的传动装置、输送机机头、输送机机尾都在工作面两端头位置进行布置，这就导致该区域要满足支护强度高、支护空间大、工艺复杂等特殊条件。在此情况下，如果对工作面端头区域的顶煤进行放顶煤处理，势必要求工作面两端头区域的顶板维护难度提高。由此可以看出对于综放回采工艺来说，工作面端头区域的支护条件好坏会影响到综放回采工艺的使用以及对工作面的产能、安全状况都会有所影响。从煤层采煤工作面提高产能，改善煤矿企业一线工作人员的安全条件等方面出发，研制特殊的端头液压支架，从而改善综采工作面端头区域支护条件是势在必行的。但就现有端头液压支架使用情况分析来看，没有做到对端头顶板有效的支护，更没有既能够起到端头支护、又有利于端头放煤的综放工作面。尽管一些单位做了一些尝试，但效果均不甚理想。
3.厚及特厚煤层综放采研究趋势
基于此，可以参照某矿综放回采工作面采煤方法、回采工艺等方面研究为基础，充分研究综放工作面顶板围岩破碎、断裂规律以及端头顶板围岩矿压显现特征等关键性问题，通过模拟综放回采顶板建模并进行数据分析以及综放面现场实测数据相结合的方法，借助工作面端头围岩、矿压等性质进行分析来研究综合机械化开采工作面端头顶板围岩的破坏规律与顶煤冒放规律，以期实现综放回采工作面顶板优化管理以及矿山企业安全、高效的端头放顶煤回收技术，为我国具有相似煤层赋存条件下进行的综放开采提供有用理论指导和实践经验。
参考文献：
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[5] 煤炭科学研究总院北京开采所编.地下开采现代技术理论与实践新进展[M].北京：煤炭工业出版社，2007.
论文作者:王朝峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/2
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