张 杰
(大同煤矿集团有限公司云冈矿，山西 大同 037017)
引 言
我国煤炭行业规模巨大，对我国经济的发展具有重要的支撑作用，随着科学技术的进步及社会生产节奏的加快，对于煤炭的生产也提出了高效化的要求。各种先进的采煤方式逐步应用到煤矿的开采中，综采放顶煤工艺可以降低对于采空区的维护工作量，减少设备及开采的投入设备，提高回采的效率，对煤层具有加好的适应性，在煤矿的开采中取得了广泛的应用[1]。同时，综采放顶煤方式由于采用较大高度的采空区高度，对开采的安全性及生产效率要求较高，需要对开采过程中的参数进行合理的设定，采放比及放煤步距的不同，对于顶煤的采出率具有重要的影响。针对采放比及布局的不同研究其对采出率的影响，以期确定顶煤放出的规律，提高煤炭的采出率，提高煤矿的生产效率。
1 不同采放比及步距的实验准备
煤层顶煤的冒放性对于采出率具有直接的影响，冒放性越好，则采出率越好。在进行厚煤层的开采时，机采高度越大，则对于顶煤的破碎越有利，采出率较高，机采高度与采放比为互为倒数，一般常采用大采高的方式来增加顶煤的落放空间以提高顶煤的采出率。在增大采高的同时，要注意保证煤矿的安全，放置因为采高的过大而造成顶煤上方的破坏，造成冒顶事故[2]。
步距指在进行综采放顶煤作业时两次放煤时的推进距离。步距的大小变化对采出率的影响，如图1所示。在步距过大时，则由于煤层上方的矸石会造成放煤口的堵塞，放煤口后方产生堆积，从而造成采出率较小；步距过小时，则放煤口后方的矸石会先抵达放煤口，而使得在放煤口上方的顶煤被堵塞在采空区，同样造成采出率较小。合理的放煤步距与实际现场的条件相关性较大，并且要考虑开采时的支架类型、顶煤厚度、矸石高度等[3]。
图1 步距不同对采出率的影响
对放顶煤作业的采放比及步距进行实验分析，采用不同形状的巴厘石模拟顶煤及煤层上的老顶。实验中依据煤矿的煤层分布，煤层主要包括镜煤、亮煤，碎块状分布，含有一定的黄铁矿，在煤层的中小部含有泥质的矸石层，工作面呈矩形断面，煤层的厚度平均为5 m。制备巴厘石模型，煤炭层采用0.8 cm以下的石头模拟，老顶采用大于1.5 cm的石头模拟，中间部分的石头作为直接顶[4]，模拟煤层厚度为10 cm，将制备的模型装入到实验架中，得到初始进行实验分析的模型，如第143页图2所示。
图2 初始实验分析模型
针对采放比及步距的不同对采出率的影响进行分析，依据煤矿的实际参数，埋深为地下450 m，煤层的厚度为5.2 m，制备的模型高度为0.5 m，依据煤矿开采中的采放比的不同，分为三种采放比，分别为1：1、1:1.5、1:2，放煤步距分为一刀一放、两刀一放、三刀一放三种，由此对采出率进行对比实验分析[5]。
2 采放比及步距的影响实验分析
顶煤的采出率与煤层自身的厚度、开采深度、煤岩强度等多种因素相关，针对采放比及步距的不同，对采出率进行分析，在不考虑其他因素影响的情况下，对不同采放比及步距的放顶煤采出率进行分析。针对3种不同的采放比及步距进行实验分析，在进行实验过程中，为消除不同放煤方式对采出率的影响，采用顺序放煤的形式进行[6]，得到在不同参数下的采出率数据，如图3、图4所示。
图3 不同采放比的采出率
图3表示在3种不同的采放比下的采出率的数据变化，从图3中可以看出，在三种不同的采煤步距中，随着采放比的变化，采出率均呈现逐渐减小的趋势，即采放比为1:1时是采出率最高的采放比，这时上部顶煤具有足够的空间进行充分的松动作用，能够及时的放出，此时的放煤效果最好。
图4表示在3种不同的步距下的采出率的数据变化，从图4中可以看出，在三种不同的步距下，随着放煤步距的变化，采出率均呈现逐渐减小的趋势，即放煤步距为一刀一放时得到的采出率最高，此时的放煤效果最好。
图4 不同步距的采出率
综合对比图3、图4中的数据也可以看出，在3种不同的采放比及步距条件变化时，在采放比为1:1，放煤步距为一刀一放时的采出率最高。在进行厚煤层的综采时，在其他因素确定的情况下，选择较大的采放比有利于顶煤的开采，可以获得较大的采出率，在1:1的采放比下，得到最大的采放比为94.7%；放煤步距对采出率具有重要的影响，一刀一放的采放步距可以获得最佳的采出率。
3 结语
我国的煤炭形式多为地下资源，对地下厚煤层进行时，由于施工的难度及复杂性较大，使得对于煤矿开采的效率要求越来越高。采用综采放顶煤的方式进行地下厚煤层的开采，容易造成煤炭的损失不利于提高煤矿的效率。采用合理的工艺参数，提高综采放顶煤的采出率是行之有效的措施。通过实验分析，不同的采放比及步距对采出率的影响，结果表明，在进行厚煤层的综采时，选择较大的采放比有利于顶煤的开采，一刀一放的采放步距可以获得最佳的采出率。同时，在进行实验过程中，采用了顺序放煤的方式，在进行实际的煤矿开采时，要依据现场的实际工况，选择合理的放煤方式。提高综采放顶煤的采出率，从而有效的提高煤矿的开采效率，可以提高煤炭的经济效益，发挥我国煤炭大国的优势，为我国的经济发展提供动力。
