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[摘 要]鹤岗矿业集团振兴煤矿围绕高产高效目标，以采煤工艺的改革与创新为切入点，对综采放顶煤工艺进行了不断研究，并逐步完善设备配套及相关技术，实现了厚煤层综放开采的高产高效。
[关键词]厚煤层；综采放顶煤；高产高效
中图分类号：TN53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0343-01
2008年，鹤岗矿业集团振兴煤矿开始实验综采放顶煤技术，经过不断探索和实践，使综放开采技术取得了突破性进展，在一些关键工艺上实现了创新发展，形成了一套融合各种先进技术和管理手段的厚煤层综放开采生产技术体系，走出了一条厚煤层开采的安全高效之路。
1 安全高效综放技术相适应的开拓及巷道布置革新
1.1 开拓优化
综放开采之初，由于矿井原设计开拓系统已经形成，因此只能对现有采区及新设计采区巷道进行改革，按照有利于巷道快速准备、进行集约化生产的原则，合理采区走向长度。
1.2 采区巷道布置
矿井原采用的“中间岩石上下山、区段岩集巷、双翼回采”的采区巷道布置方式（即“煤岩平行重叠”或“岩石上下山区段岩集巷”布置方式），由于岩巷多、生产环节多、生产准备工作量大以及工作面推进长度短等缺点，已不适应综放技术发展的要求。为此，以简化系统、降低巷道掘进率、提高经济效益为目标，对“煤岩平行重叠”布置方式进行了大胆改革，形成了与大型化、集中化、系统化生产相适应的巷道布置方式。采用煤岩巷直交布置，实现了工作面的快速准备和安全高效采煤。
2 与安全高效综放技术相适应的矿压规律
进行综放开采后，先后对网下分层综放、整层综放等不同条件的工作面进行了深入的矿压观测和研究，并进行了各采区地应力实测。
2.1 不同开采条件下综放采场矿压显现规律
（1）不同开采条件下支架工作阻力大小不同。网下综放工作面支架循环末工作阻力最大；整层综放开采支架阻力最小，平均为3358kN/架，仅为网下综放开采的79%。
2.2 对综放矿压显现规律的把握
2.2.1 过大断层顶板治理
与综采相比，综放工作面对地质构造的适应能力增强。但对于落差接近或大于煤厚断层，技术管理存在困难。采煤一队工作面F2正断层落差8～11？m，影响推进长度260m。如何保证工作面过大断层期间顶板完好，是能否实现工作面安全高效采煤的关键。在过断层期间的主要措施为：
（1）加强支架支撑状态控制。
（2）严格工作面的工程质量控制，严禁断层附近出现局部超前或拖后，避免压力集中引发顶板事故。
（3）根据断层附近顶板压力显现状况，重点强化断层上盘约20组支架、下盘约10组支架的顶板治理，采取紧随推进，于架顶超前敷设金属网进行封闭防漏煤矸的措施，为支架性能的发挥提供前提。
3 与安全高效综放技术相适应的工作面设备配套技术
设备选型与配套是实现厚煤层放顶煤开采的一个重要环节，是能否实现综放工作面高产高效和安全生产的关键。为此，对于综放开采设备选型与配套的主要要求是，保证采煤、支护、放煤和运输几个主要环节之间有最佳的匹配效果，并且能安全、协调、可靠地工作，从而保证综放工作面较好地发挥出综合性的整体技术经济效益。
3.1 正四连杆四立柱低位放顶煤支架的逐步改进与完善
放顶煤支架在改造、改进和创新发展过程中，架型由ZFS5200—17/35改进型发展到开发新型ZFS6800—18/35等专用放顶煤支架，其支架整体结构和放煤性能大大改进和提高。
改进四连杆机构，提高支架可靠性。针对原改选型主顶梁支撑松软顶煤（基本顶作用力较小），而掩护梁受主变载荷作用较大，造成支架构件特别是四连杆机构的受力状况变化较大，以至于出现底座耳子撕裂、后连杆销剪断、前连杆拉长和后连杆压缩严重塑性变形等破坏现象。鉴于综放面支架与围岩作用呈“半拱”结构的特殊性，支架掩护梁受冲击偏载、四连杆受力增大及前连杆承受拉力的特点，优化支架整体结构、合理选择参数，采用四柱支撑掩护式和优化四连杆结构前双后单形式，使支架处于合理的工作状态，提高了支架工作可靠性。
3.2 两柱掩护式低位放顶煤支架的成功试验
针对目前四柱式放顶煤液压支架存在的结构和控制复杂，体积庞大，前后立柱受力不均衡，工作阻力利用率低，与电液控制系统配套适应性差等问题，又开发试验了ZFS6800/18.5/35电液控制两柱掩护式放顶煤支架。该支架的移架速度在10s以内，具有支撑力大、结构合理简单等特点，体现出设计选型先进、运动关系协调、自动化程度高、安全质量性能好等优势，试验取得了成功。
同时，应用大功率、高可靠性设备也是实现高产高效的关键。随着电牵引采煤机、运输机、胶带机功率和性能的提高，为采放平行作业留出了富裕系数，生产能力也得到了大幅度攀升。
4 与安全高效综放技术相适应的采放工艺及工作面快速推进技术
4.1 工作面参数优化
综放工作面工艺参数主要围绕在适应先进设备的要求下，如何更好地提高工作面单产、采煤工效和采煤率等主要指标。采区巷道布置的优化和高可靠性设备的应用，为工作面面长的加大提供了可能，工作面面长由最初的150m左右，增加到180m、200m、220m、250m，并随之进行了相应的矿压研究和技术经济效果分析，工作面长度的扩大增加了工作面的生产能力，节约了煤炭资源。同时，综合考虑顶板特性、煤机性能、三机配套情况以及煤质、回收率等因素。通过实验，在满足顶板要求的情况下，煤机截深由0.6m加大到0.8m、1.0m，有效提高了工作面的单产水平。
4.2 合理的放煤工艺
放煤工艺是综放技术的关键，合理的放煤应该是回收率高、工序简单、适合采放平行作业的要求。如在放煤步距的选择上，考虑放煤步距对煤矸流动形态有很大影响，是放煤工艺的关键。通过不同的配套设备，对0.8m的放煤步距进行了试验。试验结果证明，工作面回收率要比0.6m放煤步距高出3%左右，为以后采煤机截深由0.6m改为0.8m、直至1.0m，实现一刀一放、0.8m或1.0m的放煤步距提供了依据。
4.3 端头支护
端头支护因为环境复杂，一直采用单体支柱配合抬棚支护，工作量大，必须停机进行，严重制约了工作面生产效率的提高。为此根据现场情况研制了适合综放工作面端头支护的ZT9800/18/35端头支架。该支架采用二架一组、8棵立柱的形式，前架适应高1800～3500mm，后架高度1600～3000mm，工作阻力9800kN，支护面积17.7m2，支护强度0.53MPa，底板平均比压0.9MPa。该支架采用铰接结构，每组的两个单架分别与转载机连接，于转载机两侧交替迈步前移，成功实现了端头支护的自动化。
同时，支架移架速度和输送机、煤机功率及性能的不断提高，胶带自动张紧、胶带机尾以及转载机自动拉移装置的使用，为工作面快速推进奠定了基础。
4.4 辅助运输
设备、配件的及时供应是工作面快速推进的保证，为实现顺槽运输安全高效，轨道顺槽全部采用了连续牵引车运输，有效解决了传统小绞车运输环节多、效率低、安全性差等问题；研制开发了超前支护区内物料自动运送装置。该装置采用齿轨吊挂运输方式，实现了远程控制，适应了超前支护区内顺槽变形的空间要求，使运输效率得到了大幅度提高。
5 安全高效综放技术的发展方向
（1）轨道顺槽端头及超前支护需进一步提高自动化程度，实现端头及超前支护、辅助运输合理配套，取消单体支柱支护，实现煤机回头不停机。
（2）进一步解决大块煤矸带来的堵仓影响生产时间的问题，可考虑在煤仓内加设挤压式破碎机，并在胶带头安设除杂装置。
（3）实现高可靠性的综放工艺各工序的智能控制。
（4）深入研究顶煤垮落机理，放煤实现煤岩自动识别的智能控制。
（5）发展小块段、不规则区域以及“三下”的综放快速开采技术。
[关键词]厚煤层；综采放顶煤；高产高效
中图分类号：TN53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0343-01
2008年，鹤岗矿业集团振兴煤矿开始实验综采放顶煤技术，经过不断探索和实践，使综放开采技术取得了突破性进展，在一些关键工艺上实现了创新发展，形成了一套融合各种先进技术和管理手段的厚煤层综放开采生产技术体系，走出了一条厚煤层开采的安全高效之路。
1 安全高效综放技术相适应的开拓及巷道布置革新
1.1 开拓优化
综放开采之初，由于矿井原设计开拓系统已经形成，因此只能对现有采区及新设计采区巷道进行改革，按照有利于巷道快速准备、进行集约化生产的原则，合理采区走向长度。
1.2 采区巷道布置
矿井原采用的“中间岩石上下山、区段岩集巷、双翼回采”的采区巷道布置方式（即“煤岩平行重叠”或“岩石上下山区段岩集巷”布置方式），由于岩巷多、生产环节多、生产准备工作量大以及工作面推进长度短等缺点，已不适应综放技术发展的要求。为此，以简化系统、降低巷道掘进率、提高经济效益为目标，对“煤岩平行重叠”布置方式进行了大胆改革，形成了与大型化、集中化、系统化生产相适应的巷道布置方式。采用煤岩巷直交布置，实现了工作面的快速准备和安全高效采煤。
2 与安全高效综放技术相适应的矿压规律
进行综放开采后，先后对网下分层综放、整层综放等不同条件的工作面进行了深入的矿压观测和研究，并进行了各采区地应力实测。
2.1 不同开采条件下综放采场矿压显现规律
（1）不同开采条件下支架工作阻力大小不同。网下综放工作面支架循环末工作阻力最大；整层综放开采支架阻力最小，平均为3358kN/架，仅为网下综放开采的79%。
2.2 对综放矿压显现规律的把握
2.2.1 过大断层顶板治理
与综采相比，综放工作面对地质构造的适应能力增强。但对于落差接近或大于煤厚断层，技术管理存在困难。采煤一队工作面F2正断层落差8～11？m，影响推进长度260m。如何保证工作面过大断层期间顶板完好，是能否实现工作面安全高效采煤的关键。在过断层期间的主要措施为：
（1）加强支架支撑状态控制。
（2）严格工作面的工程质量控制，严禁断层附近出现局部超前或拖后，避免压力集中引发顶板事故。
（3）根据断层附近顶板压力显现状况，重点强化断层上盘约20组支架、下盘约10组支架的顶板治理，采取紧随推进，于架顶超前敷设金属网进行封闭防漏煤矸的措施，为支架性能的发挥提供前提。
3 与安全高效综放技术相适应的工作面设备配套技术
设备选型与配套是实现厚煤层放顶煤开采的一个重要环节，是能否实现综放工作面高产高效和安全生产的关键。为此，对于综放开采设备选型与配套的主要要求是，保证采煤、支护、放煤和运输几个主要环节之间有最佳的匹配效果，并且能安全、协调、可靠地工作，从而保证综放工作面较好地发挥出综合性的整体技术经济效益。
3.1 正四连杆四立柱低位放顶煤支架的逐步改进与完善
放顶煤支架在改造、改进和创新发展过程中，架型由ZFS5200—17/35改进型发展到开发新型ZFS6800—18/35等专用放顶煤支架，其支架整体结构和放煤性能大大改进和提高。
改进四连杆机构，提高支架可靠性。针对原改选型主顶梁支撑松软顶煤（基本顶作用力较小），而掩护梁受主变载荷作用较大，造成支架构件特别是四连杆机构的受力状况变化较大，以至于出现底座耳子撕裂、后连杆销剪断、前连杆拉长和后连杆压缩严重塑性变形等破坏现象。鉴于综放面支架与围岩作用呈“半拱”结构的特殊性，支架掩护梁受冲击偏载、四连杆受力增大及前连杆承受拉力的特点，优化支架整体结构、合理选择参数，采用四柱支撑掩护式和优化四连杆结构前双后单形式，使支架处于合理的工作状态，提高了支架工作可靠性。
3.2 两柱掩护式低位放顶煤支架的成功试验
针对目前四柱式放顶煤液压支架存在的结构和控制复杂，体积庞大，前后立柱受力不均衡，工作阻力利用率低，与电液控制系统配套适应性差等问题，又开发试验了ZFS6800/18.5/35电液控制两柱掩护式放顶煤支架。该支架的移架速度在10s以内，具有支撑力大、结构合理简单等特点，体现出设计选型先进、运动关系协调、自动化程度高、安全质量性能好等优势，试验取得了成功。
同时，应用大功率、高可靠性设备也是实现高产高效的关键。随着电牵引采煤机、运输机、胶带机功率和性能的提高，为采放平行作业留出了富裕系数，生产能力也得到了大幅度攀升。
4 与安全高效综放技术相适应的采放工艺及工作面快速推进技术
4.1 工作面参数优化
综放工作面工艺参数主要围绕在适应先进设备的要求下，如何更好地提高工作面单产、采煤工效和采煤率等主要指标。采区巷道布置的优化和高可靠性设备的应用，为工作面面长的加大提供了可能，工作面面长由最初的150m左右，增加到180m、200m、220m、250m，并随之进行了相应的矿压研究和技术经济效果分析，工作面长度的扩大增加了工作面的生产能力，节约了煤炭资源。同时，综合考虑顶板特性、煤机性能、三机配套情况以及煤质、回收率等因素。通过实验，在满足顶板要求的情况下，煤机截深由0.6m加大到0.8m、1.0m，有效提高了工作面的单产水平。
4.2 合理的放煤工艺
放煤工艺是综放技术的关键，合理的放煤应该是回收率高、工序简单、适合采放平行作业的要求。如在放煤步距的选择上，考虑放煤步距对煤矸流动形态有很大影响，是放煤工艺的关键。通过不同的配套设备，对0.8m的放煤步距进行了试验。试验结果证明，工作面回收率要比0.6m放煤步距高出3%左右，为以后采煤机截深由0.6m改为0.8m、直至1.0m，实现一刀一放、0.8m或1.0m的放煤步距提供了依据。
4.3 端头支护
端头支护因为环境复杂，一直采用单体支柱配合抬棚支护，工作量大，必须停机进行，严重制约了工作面生产效率的提高。为此根据现场情况研制了适合综放工作面端头支护的ZT9800/18/35端头支架。该支架采用二架一组、8棵立柱的形式，前架适应高1800～3500mm，后架高度1600～3000mm，工作阻力9800kN，支护面积17.7m2，支护强度0.53MPa，底板平均比压0.9MPa。该支架采用铰接结构，每组的两个单架分别与转载机连接，于转载机两侧交替迈步前移，成功实现了端头支护的自动化。
同时，支架移架速度和输送机、煤机功率及性能的不断提高，胶带自动张紧、胶带机尾以及转载机自动拉移装置的使用，为工作面快速推进奠定了基础。
4.4 辅助运输
设备、配件的及时供应是工作面快速推进的保证，为实现顺槽运输安全高效，轨道顺槽全部采用了连续牵引车运输，有效解决了传统小绞车运输环节多、效率低、安全性差等问题；研制开发了超前支护区内物料自动运送装置。该装置采用齿轨吊挂运输方式，实现了远程控制，适应了超前支护区内顺槽变形的空间要求，使运输效率得到了大幅度提高。
5 安全高效综放技术的发展方向
（1）轨道顺槽端头及超前支护需进一步提高自动化程度，实现端头及超前支护、辅助运输合理配套，取消单体支柱支护，实现煤机回头不停机。
（2）进一步解决大块煤矸带来的堵仓影响生产时间的问题，可考虑在煤仓内加设挤压式破碎机，并在胶带头安设除杂装置。
（3）实现高可靠性的综放工艺各工序的智能控制。
（4）深入研究顶煤垮落机理，放煤实现煤岩自动识别的智能控制。
（5）发展小块段、不规则区域以及“三下”的综放快速开采技术。