采煤技術(shù)論文

PAGEPAGE16第頁采煤助理工程師技術(shù)論文論文題目：綜采放頂安全開采技術(shù)單位：雅安市*************礦業(yè)有限公司姓名：********2012年8月目錄一、概述 1二、關(guān)鍵詞 1三、我國放頂技術(shù)發(fā)展 11、放頂煤綜采的實(shí)踐成果及發(fā)展關(guān)鍵 12、放頂煤綜采的實(shí)踐共識 3四、如何實(shí)現(xiàn)安全開采提高回收率 31、放頂煤綜采條件研究的采場結(jié)構(gòu)模型 42、提高放頂煤綜采回收率及實(shí)現(xiàn)條件 12五、頂煤破碎過程及實(shí)現(xiàn)的條件 13六、放煤工藝及支架工況的確定 14七、提高放頂煤開采采區(qū)回收率的措施 16八、放頂煤綜采安全開采的條件 16九、沖擊地壓事故及防治條件 17十、瓦斯煤層突出事故的發(fā)生和防治條件 17十一、關(guān)于頂板事故發(fā)生和防治條件問題 17十二、“綜放”采場高速推進(jìn)的條件間題 18十三、總結(jié) 18綜采放頂煤安全開采技術(shù)論文一、概述綜采放項(xiàng)煤是我國煤礦厚煤層開采技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的目標(biāo)，已被人們所共識。在總結(jié)綜采放頂煤實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實(shí)用礦山壓力理論的有關(guān)研究成果，對綜采放項(xiàng)煤工作面的采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立、煤炭回收率、災(zāi)害防治等問題進(jìn)行了探討，明確指出深化放頂煤開采的頂板活動(dòng)和礦山壓力的研究，為放頂煤開采的應(yīng)用條件選擇、合理巷道布置和開采程序設(shè)計(jì)以及巷道和工作面支架選型等提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，是當(dāng)前發(fā)展的關(guān)鍵。二、關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：放頂煤綜采?采場結(jié)構(gòu)模型?內(nèi)應(yīng)力場?資源回收率三、我國放頂技術(shù)發(fā)展進(jìn)入七十年代，特別是最近兩年來，我國潞安、兗州等現(xiàn)代化礦務(wù)局放頂煤綜采工作面發(fā)展迅速，效益突出。放頂煤開采將成為我國煤礦厚煤層開采技術(shù)發(fā)展的重要(甚至是全局性)方向的認(rèn)識，已經(jīng)逐漸被人們接受，厚煤層放頂煤開采技術(shù)發(fā)展的高潮已經(jīng)到來，為了防止一轟而上，克服盲目性，盡可能減少偏頗和失誤，加強(qiáng)放頂煤有關(guān)開采技術(shù)(特別是放頂煤巖層活動(dòng)和礦山壓力規(guī)律)的深入研究，為放頂煤開采合理?xiàng)l件選擇、合理巷道布置和開采程序設(shè)計(jì)、巷道支護(hù)和維護(hù)方式選擇、工作面回采工藝裝備特別是支架選型和阻抗力等參數(shù)設(shè)計(jì)等提供理論基礎(chǔ)已成為刻不容緩的任務(wù)。1、放頂煤綜采的實(shí)踐成果及發(fā)展關(guān)鍵潞安礦務(wù)局王莊礦1989年應(yīng)用綜放技術(shù)，目前采用雙運(yùn)輸機(jī)、收尾梁支架低位放頂煤的工藝.平均月產(chǎn)超過20萬t，平均日產(chǎn)超過7000t，曾達(dá)到月產(chǎn)30萬t、日產(chǎn)15186t的高產(chǎn)水平，回采工效達(dá)到104t/工，工作面效率高達(dá)145t/工，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)。兗州礦務(wù)局自1989年由山東礦業(yè)學(xué)院礦壓研究所根據(jù)煤層賦存條件提出可放性論證報(bào)告后，局礦組成了綜放領(lǐng)導(dǎo)小組和工作組，在全國調(diào)研的基礎(chǔ)上從1992年6月開始實(shí)踐。目前，興隆莊、鮑店、南屯、東灘都有綜放工作面生產(chǎn)，并均達(dá)到了高產(chǎn)高效之目的。1993年全局綜放工作面平均月產(chǎn)超過18萬t，最高月產(chǎn)達(dá)240850t，平均日產(chǎn)都在7000t以上，直接噸煤成本下降13元，其下降幅度超過50％，回采工效提高一倍以上。兗州局綜放實(shí)踐在實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效目標(biāo)的同時(shí)，還在擴(kuò)大綜放條件和解決相應(yīng)技術(shù)難題方面取得了下列突破性進(jìn)展:①已采頂分層網(wǎng)下綜放取得成功。在網(wǎng)下綜放工作面巖層活動(dòng)和支承壓力分布特征及規(guī)律、支架圍巖關(guān)系以及解決硬煤破碎等研究方面取得了重要的進(jìn)展。鮑店礦1303網(wǎng)下綜放工作面達(dá)到了穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo).月產(chǎn)超過了19萬t.回收率超過了80％，成本比分層綜采下降50％.回采工效達(dá)70t/工.頂板運(yùn)動(dòng)狀況如圖1所示。網(wǎng)下綜放成功.提高了工作面回收率，為不出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場(煤壁不能超前破壞)的煤層.厚度超過10m以上的特厚煤層以及直接頂不能隨移架及時(shí)冒落的煤層進(jìn)行綜放。并實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、高回收率的目標(biāo)開辟了廣闊的前景。②“孤島”煤綜放實(shí)現(xiàn)了安全、高產(chǎn)、高效的既定目標(biāo)。南屯礦“孤島”工作面綜放平均日產(chǎn)超過7000t的實(shí)踐證明，完全可以采用跳采程序安排采掘關(guān)系、實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中送道解決回采工作面接續(xù)和巷道穩(wěn)定問題，達(dá)到進(jìn)一步提高采區(qū)回收率的目的。南屯礦“孤島”煤放頂煤工作面的結(jié)構(gòu)狀態(tài)如圖2所示。2、放頂煤綜采的實(shí)踐共識總之.經(jīng)過數(shù)十個(gè)局礦綜放面開采實(shí)踐?？傻玫较铝幸恍┕沧R:①采用綜采放頂煤技術(shù)開采厚煤層.是當(dāng)前國內(nèi)設(shè)備條件下實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的一個(gè)重要發(fā)展方向;②采用綜放開采技術(shù)，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)及輔助設(shè)備和較大幅度降低巷道掘進(jìn)和維護(hù)工作量.減少了工作面?zhèn)€數(shù).實(shí)現(xiàn)了煤礦井下的集中生產(chǎn)和安全生產(chǎn);③在弄清綜放而頂板活動(dòng)規(guī)律和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過采用正確的開采程序和回采工藝、優(yōu)化開采設(shè)計(jì)等措施，是可以保證達(dá)到符合要求的回收率這一目標(biāo)的;④現(xiàn)有的安全技術(shù)措施對于防治瓦斯、降低煤塵以及抑制發(fā)火是有效的，安全能夠保證;⑤相對分層綜采而言，綜放工作面對于煤層的厚度和傾角變化以及通過斷層等構(gòu)造有更大的適應(yīng)能力，因此比分層綜采更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。在一定程度上可以說，放頂煤為厚度、傾角變化復(fù)雜的煤層開采機(jī)械化創(chuàng)造了前景。四、如何實(shí)現(xiàn)安全開采提高回收率當(dāng)前推廣綜放工作必須回答的兩個(gè)關(guān)鍵問題:一個(gè)是保證安全開采的條件問題;一個(gè)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效并保證較高回收率的條件問題。研究和實(shí)踐證明，綜放工作面安全高產(chǎn)以及保證較高回收率是有條件的.包括相應(yīng)的煤層和頂?shù)装鍡l件、相應(yīng)的開采程度和巷道布置，相應(yīng)巷道和回采工作面支護(hù)(包括支護(hù)方式、支架形式和阻抗力等)以及放煤工藝等。目前我國有的綜放工作面，在沒有搞清采場支承壓力分布的情況下，錯(cuò)誤的采用了煤柱護(hù)巷方案，造成了產(chǎn)量低、推進(jìn)速度緩慢、巷道維護(hù)極端困難的惡性循環(huán)。有的工作面因?yàn)轫斆悍挪幌聛?，被迫采用危險(xiǎn)的架后爆破措施等情況。這都是因?yàn)閷C放條件缺乏認(rèn)識，盲目從事的結(jié)果。要正確回答保證高效益綜放條件問題，離開了具體煤層條件下，煤及巖層運(yùn)動(dòng)和礦山壓力分布顯現(xiàn)規(guī)律的研究，以及通過正確的開采決策進(jìn)行控制可能性的研究，用“煤層硬”、“頂板堅(jiān)硬”這些相互孤立的要素進(jìn)行概括是不行的。同樣，實(shí)現(xiàn)安全開采.即不出現(xiàn)沖擊地壓、瓦斯煤層突出等重大事故的條件，也不能簡單的從“采高大，因此壓力大、危險(xiǎn)大”等想象出發(fā)。只有在對放頂煤開采煤層及頂板活動(dòng)規(guī)律和礦山壓力分布顯現(xiàn)特征。及通過正確的開采設(shè)計(jì)決策進(jìn)行控制的可能性進(jìn)行客觀分析之后，才能作出正確的結(jié)論。1、放頂煤綜采條件研究的采場結(jié)構(gòu)模型如前所述，什么條件適合“綜放”，并保證安全和達(dá)到高產(chǎn)高效的目標(biāo)，不能用煤層硬度、開采深度及頂板等條件簡單的回答。必須抓住在該開采條件下，巖層運(yùn)動(dòng)和礦山壓力顯現(xiàn)特點(diǎn)及控制的可能性這個(gè)實(shí)質(zhì)和關(guān)鍵.因此，建立符合客觀實(shí)際的綜放采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，是正確進(jìn)行“綜放”條件研究的基礎(chǔ)。提供回采工作面和巷道礦山壓力控制等開采設(shè)計(jì)決策及進(jìn)行開采條件分析的完整采場結(jié)構(gòu)模型所包含的內(nèi)容如下:①需控制的巖層結(jié)構(gòu)組成及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括結(jié)構(gòu)厚度及跨度等);②結(jié)構(gòu)邊界及相應(yīng)的支承條件;③支承反力的大小和分布。正常開采情況下，煤壁的支承壓力作用下超前破壞的采場結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。結(jié)構(gòu)模型中需要控制的巖層范圍，一般由采空區(qū)已垮落的巖層組成的“直接頂”(圖3中a所示)和運(yùn)動(dòng)明顯影響采場礦壓顯現(xiàn)的“傳遞巖梁”所組成的“老頂”(圖3中b所示)等兩部分組成。直接頂?shù)暮穸萴i可由下式求出:式中h為采高(工作面一次采出的煤層厚度),SA及KA分別為巖梁觸矸點(diǎn)的沉降值和該處己冒巖層的碎脹系數(shù)。當(dāng)老頂下位巖梁周期來壓步距C1和來壓完成時(shí)控頂距Lk處的頂板下沉量△hA已知時(shí)，可以按下式近似算出SA值代入式(1),推斷m2值對于未開始推進(jìn)的工作面，當(dāng)已知上覆各巖層分層厚度(依煤層柱狀或石門剖面圖)，可按巖層失穩(wěn)冒落的條件，由下向上逐層推出既采高h(yuǎn)條件下的垮落巖層(即直接頂)總厚度mi值:如各分層采高相同(hm=h)，則當(dāng)假頂完全壓實(shí)，即Kc≈1時(shí)，mnm=mc1,冒高值與開采頂分層時(shí)相同;但當(dāng)假頂未壓縮，即kc=kA時(shí)，mnm=nmc1，第n分層的冒高是第一分層冒高值的n倍。可見開采下分層時(shí)，假頂?shù)膲簩?shí)情況對冒高值大小有重大影響。實(shí)踐證明，對于一般巖層覆蓋的采場，老頂總厚度大約為采高的4-6倍，老頂所包含的“傳遞巖梁”數(shù)目，一般不超過3個(gè)。組成老頂各“傳遞巖梁”的巖梁厚度為同時(shí)運(yùn)動(dòng)巖層的厚度之和。上下兩巖層同時(shí)運(yùn)動(dòng)的條件可由下式表示:在生產(chǎn)現(xiàn)場，可以根據(jù)實(shí)測所得采場支架阻抗力或頂板下沉量隨工作面推進(jìn)距離關(guān)系曲線直接推斷老頂巖梁數(shù)目及運(yùn)動(dòng)步距值。老頂來壓時(shí)，直接頂和下位巖梁斷裂，破壞線深入煤壁前方，上覆巖層作用在煤(或巖)層上的“支承壓力”(或相對應(yīng)的支承反力)明顯的分為兩個(gè)部分，是該采場條件下結(jié)構(gòu)模型的重要特征.其中，處于“內(nèi)應(yīng)力場”(圖3中S1部分)中的煤體已經(jīng)破壞，其承受的壓力大小由直接頂和老頂運(yùn)動(dòng)的作用力決定。顯然，當(dāng)老頂來壓完成進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，該部分煤體的支承反力只要平衡直接頂?shù)淖饔昧纯伞７植加凇巴鈶?yīng)力場”(圖3中S2部分)煤體上的支承壓力由上覆巖層的總體作用力所決定，其大小分布范圍受直接頂和老頂?shù)挠绊戄^小。當(dāng)開采深度較小，或者煤層強(qiáng)度較高，支承壓力不足以超前破壞煤壁的情況下，采場的結(jié)構(gòu)模型如圖4所示，即直接頂及老頂?shù)臄嗔哑茐膶⒃诿罕谔幇l(fā)生，“內(nèi)應(yīng)力場”的范圍(S1)將趨于零。目前，作為實(shí)用礦山壓力理論的核心—礦山壓力分布、礦山壓力顯現(xiàn)與上覆巖層(直接頂及老頂)運(yùn)動(dòng)間關(guān)系的理論研究已經(jīng)取得重要成果，通過礦山壓力顯現(xiàn)推斷上覆巖層運(yùn)動(dòng)和支承壓力分布，實(shí)現(xiàn)對頂板活動(dòng)和礦山壓力分布預(yù)測預(yù)報(bào)的“井下巖層動(dòng)態(tài)觀測研究方法”，已有了廣泛的實(shí)踐基礎(chǔ)。在生產(chǎn)現(xiàn)場針對具體煤層和開采條件建立采場結(jié)構(gòu)模型的工作已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)用階段.采場結(jié)構(gòu)模型的類型和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，開采方法的選擇、開采參數(shù)確定等設(shè)計(jì)決策，也就有了科學(xué)的基礎(chǔ)。例如:知道直接頂?shù)暮穸萴2及老頂下位巖梁的厚度mE1和來壓步距CE1就能夠按下列要求選擇綜采支架，排除推垮工作面和壓死支架等重大事故:支架的允許縮量:εr>ΔhA式中:Sr—支架支護(hù)面積=支架寬度(B)×控頂距(Lk),m2;ΔhA—下位巖梁裂斷來壓觸矸時(shí)的最大采場頂板下沉量，m;Δhrmin—上位巖梁裂斷前計(jì)算或?qū)崪y到的最小采場頂板下沉量;?x—懸頂系數(shù)同樣，知道了采場結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，為相鄰工作面準(zhǔn)備的回采巷道位置、開采或準(zhǔn)備的時(shí)間以及正確的維護(hù)方法，也不難確定。其中，屬于有內(nèi)應(yīng)力場的結(jié)構(gòu)模型(如圖3所示)，如果不出現(xiàn)底鼓等情況，則正確的設(shè)計(jì)決策分別為:沿空留巷(圖3中1的位置):此時(shí)支架阻抗力最小需平衡直接頂?shù)淖饔昧?，支架的可縮量應(yīng)適應(yīng)下位巖梁觸研并壓實(shí)的沉縮全過程。其最小值△hmin可由下式近似推出:式中:S1—內(nèi)應(yīng)力場范圍，m;B—巷道寬度，m;d—老頂下位巖板側(cè)向裂斷寬度，一般接近推進(jìn)方向來壓步距(C1)煤柱護(hù)巷(即圖3中4的位置):此時(shí)巷道應(yīng)在接近原始應(yīng)力區(qū)的部位開掘，支護(hù)方式和支護(hù)阻力應(yīng)按相應(yīng)區(qū)域的巷道壓力設(shè)計(jì)。在內(nèi)應(yīng)力場(即圖3中2的位置)掘巷:此條件下掘巷的時(shí)間必須在老頂運(yùn)動(dòng)基本穩(wěn)定之后，支護(hù)方式應(yīng)考慮內(nèi)應(yīng)力場煤體已經(jīng)破壞的現(xiàn)實(shí)，支護(hù)阻抗力應(yīng)不低于平衡直接頂作用力的要求，可縮量應(yīng)能適應(yīng)工作面推進(jìn)至老頂來壓時(shí)的內(nèi)應(yīng)力場可能出現(xiàn)的最大巷道頂板下沉量。顯然出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場結(jié)構(gòu)的條件下，要絕對避免在高應(yīng)力區(qū)(即圖3中3的位置)開掘和維護(hù)回采巷道。在該處布置巷道，圍巖將承受超過原始應(yīng)力(rH)的幾倍，不僅巷道維護(hù)困難，而且經(jīng)常在掘進(jìn)時(shí)引發(fā)沖擊地壓和瓦斯煤層突出等重大事故。對于圖4所示不出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場結(jié)構(gòu)類型的采場，回采工作面控制設(shè)計(jì)以防止老頂動(dòng)壓沖擊為前題，無需考慮煤壁片塌和直接頂破碎等事故。滿足此要求的支護(hù)阻抗能力，應(yīng)保證在直接頂和下位巖梁來壓時(shí)完全平衡其作用力，即不出現(xiàn)安全閥開啟、頂板沉降的情況。在該條件下考慮巷道礦壓控制設(shè)計(jì)決策的基本原則是沿空送道或把巷道布置在支承壓力分布區(qū)域(一般不超過8－10m)之外的任何位置。掘進(jìn)時(shí)間不受巖層運(yùn)動(dòng)限制。如果采用沿空留巷方案，則支護(hù)阻抗力應(yīng)平衡垮落直接頂?shù)淖饔昧?，壓縮量則必須適應(yīng)老頂穩(wěn)定過程中的全部巷道沉降量。放頂煤綜采條件下的采場結(jié)構(gòu)模型如圖5所示，與同一煤層分層開采條件下的結(jié)構(gòu)模型相比有以下特點(diǎn):①由于采出煤層的厚度(采高h(yuǎn)d加放出頂煤厚度hr)增加，冒落巖層總厚度即直接頂厚度(m2)將比分層開采大的多，具體值仍可按頂分層開采條件下的頂分層冒高即式(3)－(8)的推斷方法確定。②頂煤的實(shí)際回收情況對采場結(jié)構(gòu)組成狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)的影響很大。有關(guān)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對采場礦壓顯現(xiàn)的影響要比分層開采復(fù)雜得多。因此，采場礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律性是頂煤回收率是否均衡可靠的一個(gè)重要標(biāo)志。在放頂煤開采條件下，垮落的直接頂厚度(m2)與采空區(qū)殘留的浮煤高度(hf)間的關(guān)系可用式(13)表出:③由于一次采出煤層厚度增加，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力場的可能性及應(yīng)力場所伸展的范圍都比分層開采條件下大得多。研究證明，內(nèi)應(yīng)力場范圍與一次采出的煤層厚度(hr+hd)近似成正比。針對放頂煤開采的采場結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)，其開采設(shè)計(jì)決策應(yīng)考慮下述原則:a支架阻抗力的下限應(yīng)能按平衡頂煤和直接頂同時(shí)運(yùn)動(dòng)的作用力;上限不超過對老頂下位巖梁(mE1)采取限定變形工作方案設(shè)計(jì)，即:合力作用點(diǎn)距煤壁的距離，m對于放頂煤支架，合理的工作狀態(tài)應(yīng)保證合力作用點(diǎn)處于控頂區(qū)的中央，即Li=0.5Lk。b鑒于內(nèi)應(yīng)力場范圍的擴(kuò)大，更有條件考慮在內(nèi)應(yīng)力場中掘進(jìn)布置回采巷道，以解決采場巷道礦壓控制方案問題.2、提高放頂煤綜采回收率及實(shí)現(xiàn)條件鑒于能保證均勻分層開采的煤層條件并不多，加之分層開采巷道煤柱損失不可避免，因此簡單的得出繚放采區(qū)回收率將低于分層綜采的結(jié)論是不正確的。相反，對于厚度有變化，特別是構(gòu)造復(fù)雜的厚煤層，只要頂煤放出條件具備，開采設(shè)計(jì)決策正確，爭取綜放回收率高于分層開采是完全可能的。在綜放實(shí)現(xiàn)安全開采的前提下，保證采場較高回收率的條件是:①頂煤能破碎到由放煤口自由放出的程度，即煤層可放性好。②直接頂板(特別是下位巖層)能隨頂煤的放出而及時(shí)冒落，并及時(shí)充填已放出的頂煤空間，即直接頂各巖層冒落性好，垮落步距小。③采場支架選型及工況合理。④放頂煤工藝正確，頂煤放出率高。前兩條是前提和基礎(chǔ)，后兩條是實(shí)施的關(guān)鍵。五、頂煤破碎過程及實(shí)現(xiàn)的條件具備可放性條件的煤層，頂煤的破壞一般將經(jīng)歷在煤壁前方受支承壓力作用超前破壞，進(jìn)入支架上方后，在頂板壓力作用下擠壓破壞和在移架過程中反復(fù)支撐破壞等三個(gè)發(fā)展過程。煤壁前方出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)隨老頂來壓而明顯變化的內(nèi)應(yīng)力場，是頂煤已超前破壞的標(biāo)志.如果忽略煤層各分層間以及煤層與頂板間粘結(jié)力，不考慮頂煤(hr)和底煤(hd)邊界條件的差別，則可以用下式近似表達(dá)放頂煤開采條件下內(nèi)應(yīng)力場范圍和存在條件，即式中:H—開采煤層深度;Kmax－最大應(yīng)力集中系數(shù)，懸露巖層的范圍愈大，該值愈高。根據(jù)目前研究結(jié)果，Kmax在一般煤層和開采技術(shù)條件下.Kmax變化于1.8-2.6之間;σc—煤層最弱分層的單向抗壓強(qiáng)度;hr—可放出的頂煤厚度;ε—考慮煤層結(jié)構(gòu)影響的系數(shù)在生產(chǎn)現(xiàn)場，可采用“動(dòng)態(tài)法”在超前巷道中觀測老頂來壓前后支承壓力的顯現(xiàn)，判定內(nèi)應(yīng)力場的存在和范圍的大小。對于不具備頂煤超前破壞的采場，有人建議采用預(yù)注水軟化煤層，超前爆破等措施，人為制造內(nèi)應(yīng)力場的辦法，以實(shí)現(xiàn)放頂煤開采。該建議由于工藝復(fù)雜，當(dāng)前尚未見到實(shí)踐的實(shí)例。作者認(rèn)為，在含高瓦斯煤層.需要沿頂板開掘?qū)ｉT巷道抽排瓦斯的條件下，綜合考慮上述措施是可行的。頂板壓力對頂煤的擠壓破碎作用，只有在頂板運(yùn)動(dòng)(來壓)，而且支架處于阻抗(限定變形)的工作狀態(tài)條件下才能發(fā)生。顯然.當(dāng)頂板比較堅(jiān)硬的條件下.在頂板處于相對穩(wěn)定狀態(tài)的日常期間依靠頂板壓力破壞頂煤是不可靠的。因此不難得出，靠頂板壓力實(shí)現(xiàn)破煤的條件為:①頂板(包括直接頂和老頂)強(qiáng)度較低，來壓步距很小的采場;②已開采頂分層(頂板已經(jīng)歷過一次破壞運(yùn)動(dòng))的采場;③支架的阻抗能力(包括初撐力及工作阻力)高，在日常和頂板來壓期間都能保持在“限定變形”狀態(tài)下(承載)工作。在生產(chǎn)現(xiàn)場，放頂煤支架前后柱始終處于高承載狀態(tài)，由活柱縮量或支架阻力等壓力顯現(xiàn)表達(dá)的顯現(xiàn)規(guī)律沒有明顯周期性等是頂板擠壓破壞頂煤作用實(shí)現(xiàn)的標(biāo)志。頂煤在移架過程中.依靠反復(fù)支撐繼續(xù)剪切破壞頂煤是一個(gè)非常重要的過程。但是，只有當(dāng)頂煤的前述兩個(gè)破壞過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的條件下，才能起到作用。支架阻抗力愈高，初撐力愈大(接近工作阻力)，其作用的發(fā)揮效果愈好。綜上所述可知，頂煤能否超前煤壁破壞是判別煤層可放性的基礎(chǔ)。只有煤壁前方出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)隨老頂活動(dòng)而明顯變化的“內(nèi)應(yīng)力場”，才有可能在不采取爆破等輔助性破煤措施的情況下，實(shí)現(xiàn)較高回收率的目標(biāo)。實(shí)踐證明，當(dāng)頂煤超前破壞不能實(shí)現(xiàn)(即無“內(nèi)應(yīng)力場”)，特別是當(dāng)頂板比較堅(jiān)硬，不能隨頂煤放出而及時(shí)冒落的情況下，采用先開采頂分層，網(wǎng)下放頂煤的方案是十分有效的。采用該方案，可以通過在支架前上方打眼爆破松動(dòng)后，依靠已經(jīng)歷過一次運(yùn)動(dòng)的頂板壓力破碎頂煤，實(shí)現(xiàn)高回收率放煤的目的。六、放煤工藝及支架工況的確定在頂煤能氣破碎放出，頂板條件適宜的前提下，相適應(yīng)的正確的合理的放煤工藝及與之相適應(yīng)的支架選型和工作狀況的確定，是保證較高回收率的關(guān)鍵。綜采放煤工藝包括放煤程序、放煤步距、放煤時(shí)間及放煤量的控制等。合理的放煤工藝的實(shí)現(xiàn)，與支架型式選擇、支架初撐力和工作阻力的確定，以及支架在采場的實(shí)際工作狀態(tài)緊密的聯(lián)系在一起。合理的放煤工藝應(yīng)保證放煤過程中頂煤運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性和規(guī)律性，保證直接頂板有規(guī)律的暴露(失去頂煤支承)和及時(shí)的冒落，見圖6－(a)，保證支架及時(shí)有規(guī)律的承壓，并按要求的工作狀況控制頂板的運(yùn)動(dòng)和頂煤的活動(dòng)。根據(jù)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的分析，可以歸納出符合上述要求的工藝原則為:①要保持要求的安全割煤和移架放煤間距，防止出現(xiàn)圖6-(b)所示支架蹬空(上方頂煤放空)，誘發(fā)端部漏頂事故。②盡可能將放煤步距、移架步距與直接頂，特別是足夠厚度的下位巖層垮落步距統(tǒng)一起來。應(yīng)當(dāng)考慮研究移架步距與一次割煤步距不同步的放頂煤支架。③采用依次連續(xù)跟進(jìn)順序放煤，以保證盡可能的擴(kuò)大已經(jīng)啟動(dòng)的放煤口寬度和已啟動(dòng)的頂煤順向流動(dòng)的連續(xù)性，保證直接頂板暴露和垮落的連續(xù)性和規(guī)律性。如果單口放煤不能滿足運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出能力的要求，可以采用分段同時(shí)工作方案。應(yīng)當(dāng)避免采用隨意間隔開口分點(diǎn)放煤的工作程序。放頂煤支架必須有足夠的工作阻力和盡可能高的初撐力，保證控制頂煤和頂板運(yùn)動(dòng)的需要。支架的工作阻力絕對不能小于平衡垮落的直接頂作用力的需要。目前，由于不少放頂煤工作面頂煤回收不盡、采空區(qū)不均勻堆積的浮煤對頂板結(jié)構(gòu)組成和支承狀況的影響，實(shí)測出的支架阻抗力要比分層綜采低得多。必須指出，這個(gè)結(jié)果是靠老塘丟煤換來的，不能由此得出放頂煤綜采工作面支架阻抗力可以比分層綜采低的結(jié)論。由圖6-(a)可知，必須保證放頂煤支架在高承載(阻力高)和“高位態(tài)”(升架高度大.前后柱阻力和縮量相近)的狀況下工作。防止出現(xiàn)圖6-(b)所示支架上方蹬空和端部漏頂事故。實(shí)踐證明。對于采用低位放煤的四立柱支撐掩護(hù)式支架，使前后柱處于基本相同的高阻力狀態(tài)下工作，能保證在充分發(fā)揮頂板壓力破煤作用的同時(shí)，可靠的避免支架上方頂煤在移架前片塌的危險(xiǎn)。保持“放煤漏斗”中軸線偏向采空區(qū)是防止端部漏頂?shù)年P(guān)鍵。目前，某些放頂煤綜采工作面以想象有利于放煤需要.人為降低后立柱高度和阻抗力的做法是不正確的。在移架過程中保證支架前后柱能升到要求的高度并達(dá)到要求的初撐力.是保證支架按高承載和高位態(tài)狀況下工作的關(guān)鍵。七、提高放頂煤開采采區(qū)回收率的措施提高綜放采區(qū)回收率要從提高工作面頂煤放出率和減少護(hù)巷煤柱損失兩個(gè)方面同時(shí)入手。對于厚度超過10m的厚煤層，特別是在直接頂板堅(jiān)硬的條件下，應(yīng)采用在開切眼處強(qiáng)放直接頂，先采頂分層網(wǎng)下放頂煤的方案。這樣既發(fā)揮了網(wǎng)下綜放回收率高的優(yōu)勢，又能避免整層放頂煤綜采老頂?shù)谝淮蝸韷浩陂g高的頂煤損失。在減少護(hù)巷煤柱損失方面的關(guān)鍵措施是改變開拓準(zhǔn)備布置，實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中掘進(jìn)和維護(hù)回采巷道。從前述“綜放采場結(jié)構(gòu)模型”的特點(diǎn)可知，同一煤層“綜放”條件下，支承壓力影響范圍和其中的寬度，都要比分層開采條件下大得多。這一結(jié)果說明，如果采用在原始應(yīng)力區(qū)開掘巷道的煤柱護(hù)巷布置，“綜放”條件下的煤柱損失，將會(huì)比同一煤層分層開采大得多。相反，由于“內(nèi)應(yīng)力場”范圍擴(kuò)大.采取在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中開掘和維護(hù)巷道，就有了更加可靠的條件。八、放頂煤綜采安全開采的條件在“綜放”采場是否更容易發(fā)生巖層運(yùn)動(dòng)和礦山壓力有關(guān)的沖擊地壓、瓦斯和煤層突出等重大事故?能否避免這些事故的發(fā)生?可以想象，在“綜放”條件下，由于頂煤的厚度大，無論是巷道還是工作面，這類事故一旦發(fā)生，其突出強(qiáng)度都有可能比分層開采大得多。但必須指出，不考慮具體開采條件下巖層運(yùn)動(dòng)和礦山壓力分布的特點(diǎn)，不考慮巷道開掘的位置和開掘時(shí)間的區(qū)別，簡單得出“開采深度大，沖擊地壓和瓦斯煤層突出危險(xiǎn)大”的結(jié)論，是不正確的。同樣，簡單認(rèn)為“綜放”條件下，由于一次開采厚度增加，沖擊地壓和瓦斯煤層突出危險(xiǎn)性增加，也是不正確的。不能離開“綜放”條件下，礦山壓力和巖層運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的采場結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相應(yīng)的開采決策變化的可能性來談這些問題。九、沖擊地壓事故及防治條件研究和實(shí)踐證明，在單一重力應(yīng)力場條件下，當(dāng)開采深度達(dá)到一定值后，只要煤層沖擊傾向具備，都有發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)，沖擊地壓發(fā)生的地點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)的條件包括:①在支承壓力的高峰區(qū)域開掘巷道。到目前為止，無論是水采和旱采，都還沒有見到在穩(wěn)定的“內(nèi)應(yīng)力場”中開掘巷道發(fā)生沖擊地壓的實(shí)例;②當(dāng)堅(jiān)硬的老頂巖梁裂斷時(shí)發(fā)生的動(dòng)壓沖擊和應(yīng)力高峰的轉(zhuǎn)移過程中，在工作面和相鄰巷道中(應(yīng)力高峰轉(zhuǎn)移的部位)產(chǎn)生沖擊和突煤事故。顯然如果有“內(nèi)應(yīng)力場”作為緩沖，這類事故發(fā)生的可能性及強(qiáng)度都會(huì)小得多。針對上述事故發(fā)生的條件及放頂煤綜采采場結(jié)構(gòu)模型中“內(nèi)應(yīng)力場”范圍將擴(kuò)大的特點(diǎn)，可以肯定的說，只要采用在“內(nèi)應(yīng)力場”開掘巷道的布署，避免發(fā)生沖擊地壓危險(xiǎn)的可能性，要比同一煤層分層綜采有利得多。十、瓦斯煤層突出事故的發(fā)生和防治條件顯然，在已經(jīng)產(chǎn)生裂隙和破壞的內(nèi)應(yīng)力場，不具備儲(chǔ)存大量的高能瓦斯的條件，只有在封閉性好，處于彈性高壓狀態(tài)的“外應(yīng)力場”中，才有儲(chǔ)存大量高能瓦斯的可能。因此，象避免沖擊地壓一樣，只要實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中開掘和維護(hù)回采巷道，就能夠避免瓦斯煤層突出事故的發(fā)生。從這一點(diǎn)出發(fā)，可以說“綜放”條件下發(fā)生瓦斯煤層突出事故的可能性也要比分層開采為小。十一、關(guān)于頂板事故發(fā)生和防治條件問題綜采支架是在頂煤的掩護(hù)下工作，因此，只要保證要求的支架工作阻抗能力，使支架能在“高阻力”、“高位態(tài)”的狀態(tài)下工作，避免發(fā)生架上放空、架前漏頂?shù)氖鹿?，可以肯定的說，綜放條件下頂板事故發(fā)生的可能性及對生產(chǎn)的影響要遠(yuǎn)比分層開采小得多。十二、“綜放”采場高速推進(jìn)的條件間題由于“綜放”工