高瓦斯煤层放顶煤安全开采相关技术问题

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2、。　　关键词：安全开采；放顶煤；高瓦斯煤层　　1概述　　近年来在放顶煤工作面发生了数次严重的瓦斯爆炸事故，引起了国内上到国务院、国家煤矿安全生产监督管理局领导，下至煤炭同行的严重关注。例如：xx年11月28日铜川陈家山煤矿综放工作面发生瓦斯事故，死亡166人；xx年10月3日，鹤壁二矿放顶煤工作面发生瓦斯爆炸事故，死亡31人。不少人甚至产生这样的质疑：放顶煤采煤方法是否是本质不安全的采煤方法。有必要在这里澄清对这一问题的看法。　　普通放顶煤采煤法在国内外应用有悠久的历史，可以追溯到20世纪初。而综合机械化放顶煤采煤法是1964年首先在法国中南

3、煤田布朗齐矿试验成功的。我国从1982年开始试验研究综放开采技术，第一个缓倾斜特厚煤层一次采全高综放工作面于1984年4月在辽宁沈阳矿务局蒲河矿投入试验。第一个急倾斜特厚煤层水平分层综放开采工作面，于1986年3月在窑街矿务局二矿投入试验。　　这两个工作面均在1986年试验成功，取得了良好的技术经济效果，并于当年进行了鉴定。在随后的年代里放顶煤开采包括综合机械化放顶煤、单体液压支柱放顶煤、滑移支架放顶煤，得到了迅猛发展。我国几乎所有的厚煤层矿区均采用了放顶煤采煤法，传统的分层开采已被放顶煤采煤方法取代。我国综放开采技术已处在世界领先地位，并将

4、这一技术输出到国外。时至今日，我国每年的综放产量接近1亿t。　　在综放开采技术发展过程中，科研院所和高校与现场密切结合，在综放开采采煤工艺、技术装备、瓦斯治理、防火、粉尘治理、矿压显现、地表沉陷、顶煤顶板运移规律以及提高煤炭采出率等诸多方面，进行了大　　　　　　量的研究工作，取得一系列研究成果，使综放开采技术得以完善和提高。1994年，为了规范综放开采技术，原煤炭工业部专门组建综放专家组制定了《综放开采技术暂行规定》。至此，综放开采技术20多年来经过试验、推广完善及提高几个阶段，已经成为高产、高效、安全、经济效益好的采煤方法，并成为我国厚煤层

5、矿区建设高产高效集约化矿井的有效技术途径之一。　　2高瓦斯煤层放顶煤开采应具备的条件　　高瓦斯煤层的综放开采安全问题最近几年行受国内采矿界关注。多数矿区的实践证明，高瓦斯煤层不但可以进行综放开采，而且同样可以实现高产高效，例如，靖远矿务局魏家地煤矿是一个高瓦斯、易自燃、有突出危险的新建矿井，设计生产能力为150万t／a，投产7年，采用分层综采，全矿4个工作面年产量之和仅为20万～30万t，矿井在采取措施，降低突出危险性后，采用综放开采，在综放工作面投产的第2年，产量就超过了80万t／a，何没有发生瓦斯突出事故；淮南谢桥矿为设计年产量400万t

6、的新建矿井，为高瓦斯矿井，矿井设计时被定为具有煤及瓦斯突出危险，采取安全措施后，在厚度不超过5m的煤层中用综放开采，未发生突出事故，目前工作面生产能力已达到200万t／a以上。我国还有不少矿区的较薄厚煤层均采用放顶煤采煤方法。如徐州、淮北、邯郸、峰峰等煤矿，煤层厚度4．5～5m，矿井的地质条件和经济条件又不允许采用大采高综采，采用放顶煤采煤法开采是最好的选择。　　鉴于高瓦斯煤层进行放顶煤开采在安全方面有其特殊性，主要表现在放顶煤工作上隅角发生瓦斯超限，采空区如有空洞易形成瓦斯库，采空区遗煤自燃，易发生瓦斯爆炸事故等。因此，高瓦斯煤层进行放顶煤

7、开采时，对其地质条件应有特殊要求。　　2．1煤层直接顶板及底板岩性与厚度　　从放顶煤开采提高采出率出发，不但要求顶煤能随采随冒，也要求煤层的直接顶能随采随冒，而且要求直接顶的垮落高度，至少等于煤层的厚度。高瓦斯煤层进行放顶煤开采也必须满足这一要求，主要是出于安全的考虑。如果直接顶不能随采随冒，或虽能随采随冒，但垮落厚度小，不足以充填采空区，则必然在采空区形成空洞，给瓦斯积聚提供了空间(图1)。同时，直接顶垮落充填厚度不足以形成工作面和采空区空洞之间的安全　　　　隔离带造成漏风，给空洞提供供氧条件，则空洞里的瓦斯一旦达到爆炸或爆燃浓度遇石英法的

8、基本顶垮落产生的火花或工作面巷道尾部中锚断裂产生的火花，就会发生瓦斯爆燃事故，并波及工作面。特别是在工作面初采期间，直接顶不能充分垮落，极易形成这样的条件(图2)2