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0、概述
    放頂煤（綜采放頂煤和丌型鋼放頂煤），就是在厚煤層中沿煤層底板布置一個(gè)采高1.8-3m的走向長壁工作面，用常規(guī)的方法進(jìn)行回采（打眼放炮或采煤機(jī)落煤），利用礦山壓力使支架上方的頂煤破碎成散體，由工作面軟幫放出來，進(jìn)行厚煤層一次采全高。
    近幾年來，鶴崗礦業(yè)集團(tuán)公司興安煤礦引進(jìn)了放頂煤一次采全高的新工藝，取得了良好的效果。不僅實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)量、高效益的目標(biāo)，同時(shí)降低了巷道掘進(jìn)率、材料消耗、噸煤成本，也減少了工作面搬家次數(shù)，提高了全員效率，在煤炭生產(chǎn)中得到了普遍推廣和應(yīng)用。
1、放頂煤工作面頂煤破碎機(jī)理及放煤高度的合理確定
    實(shí)現(xiàn)頂煤的有效破碎和順利放出是放頂煤的核心問題，是支架選型及確定放頂煤工藝的重要依據(jù)。因此，采用放頂煤開采方法，首先需要了解頂煤的破碎機(jī)理和頂煤自然冒落高度，確定煤層是否具有可放性；其次，根據(jù)不同的煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、工作面布置方式等，來確定是否采用放頂煤采煤工藝，達(dá)到最大限度提高煤炭的回收率，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效、降耗的目的。
1.1頂煤的破碎機(jī)理
    放頂煤工作面在回采過程中，根據(jù)采煤工作面應(yīng)力分布規(guī)律，煤壁前方是應(yīng)力集中區(qū)，形成煤層本身的支承壓力。隨著工作面的推進(jìn)，頂煤承受頂板和支架的共同擠壓作用，因此可以說，頂煤破碎是支承壓力、頂板活動(dòng)及支架支撐應(yīng)力共同作用的結(jié)果。其中支撐壓力對(duì)頂煤具有欲破壞作用，是頂煤破碎的關(guān)鍵；頂板由于自重力下沉回轉(zhuǎn)對(duì)頂煤起到再破壞作用，促進(jìn)頂煤進(jìn)一步破碎。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，支架的反復(fù)支撐對(duì)工作面支架上部2～3m的頂煤起到了直接破壞作用；同時(shí)，使頂煤的內(nèi)應(yīng)力及頂板下沉出現(xiàn)周期性的變化，形成交變，重復(fù)應(yīng)力作用，促使對(duì)頂煤的破壞進(jìn)一步發(fā)展。
    綜上所述，根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律及工作面開采過程中支承壓力、頂板下沉和支架支撐應(yīng)力對(duì)工作面頂煤的共同作用，沿工作面推進(jìn)方向的頂煤變形和破壞可分為四個(gè)區(qū)域：
    (1)頂煤完整區(qū)。工作面硬幫煤壁沿推進(jìn)方向4米以外的頂煤為完整區(qū)，其主要特征是頂煤尚未發(fā)生破壞。了解這一區(qū)域特性，可以為是否采用人工松動(dòng)方法使頂煤提前欲裂，提供科學(xué)依據(jù)。
    (2)頂煤破壞發(fā)展區(qū)。工作面煤壁以里1～4 m范圍為破壞發(fā)展區(qū)。主要特征是煤體己破壞，裂隙擴(kuò)展，水平變形大于垂直變形，但仍具有相對(duì)完整性。了解這一區(qū)域特性，為工作面硬幫頂板管理提供科學(xué)依據(jù)。
    (3)頂煤裂隙發(fā)育區(qū)。工作面煤壁以里Im至工作面煤壁外2m為裂隙發(fā)育區(qū)。主要特征是經(jīng)過支撐作用和支架的往復(fù)支撐使頂煤中的裂隙進(jìn)一步發(fā)育，表現(xiàn)為裂縫密度的增加和裂縫的增大。了解這一區(qū)域特性，為工作面頂板管理和工作面開幫時(shí)，采取針對(duì)性的技術(shù)管理措施，防止頂板抽漏提供科學(xué)依據(jù)。
    (4)頂煤垮落破碎區(qū)。工作面硬幫往軟幫放頂線2-4 m處為垮落破碎區(qū)。主要特征是頂煤逐漸進(jìn)入破壞階段，“假塑性結(jié)構(gòu)”失穩(wěn)，頂煤?jiǎn)适�其連續(xù)性。了解頂煤破碎機(jī)理，在開采的過程中可以根據(jù)其破碎機(jī)理合理采取相應(yīng)措施來促進(jìn)頂煤破碎，從而達(dá)到放頂煤工作面預(yù)期效果。
1.2放煤高度的合理確定
1.2.1頂煤的最大可放高度
    根據(jù)已有的研究結(jié)果表明，隨煤層高度的增加，頂煤裂隙擴(kuò)容系數(shù)趨于減少，并且在工作面后方的不同剖面上其遞減速率不同，在距煤壁1m時(shí)，頂煤高度10 m處，擴(kuò)容系數(shù)K-l，即10 m以上煤體不易垮落，形成暫時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)，據(jù)此分析如下：
    丌型鋼梁放頂煤工作面，放煤時(shí)軟幫放頂線距煤壁為2.4。，根據(jù)頂煤擴(kuò)容系數(shù)分析，頂煤的冒落高度可達(dá)15°，15 m以上的煤層就不易放出。
    綜采放頂煤工作面軟幫距硬幫煤壁為3.0 m，根據(jù)頂煤擴(kuò)容系數(shù)分析和實(shí)踐可知，頂煤的冒落高度可達(dá)20 m，20 m以上的煤層就不易放出。
    總之，不論采取兀型梁放頂煤或綜采放頂煤開采工藝，頂煤放出高度都是有限的。根據(jù)以上分析可知，放煤高度都在10 - 20 m之間。煤層硬，則放煤高度小；煤層軟，則放煤高度增大。
1.2.2頂煤的最小放出高度
    通過頂煤破碎機(jī)理可知，支架阻力受不同高度頂煤破碎程度影響，在厚度方向上，支架阻力對(duì)頂煤下位2～3 m的頂煤的影響較明顯，在此范圍以上的頂煤幾乎不受影響。當(dāng)頂煤厚度小于2m時(shí)，頂煤己被壓酥，承載能力很低，使其上方的直接頂失去依托而導(dǎo)致冒落。同時(shí)，2個(gè)放煤口之間的脊煤損失相對(duì)過大，軟幫底板有浮煤堆積，所以頂煤的厚度越小，這部分損失越大。
    由此分析認(rèn)為，放頂煤工作面頂煤厚度不宜過小。當(dāng)煤層厚度小于5m時(shí)，一般不宜采用放頂煤開采方式。
2、結(jié)束語
    綜上所述，通過對(duì)頂煤破碎機(jī)理、放煤高度及其可放性的初淺分析，為放頂煤開采工藝的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，為特厚煤層開采出現(xiàn)回收率低的問題，提供了解決的途徑。特別是開采厚度超過20 m的煤層時(shí)，提出在采用軟幫自然冒落放煤的同時(shí)，還應(yīng)提前采取相應(yīng)的人工方法對(duì)頂煤進(jìn)行松動(dòng)、破壞，使其能夠有效放出。這樣才能充分發(fā)揮放頂煤開采方式的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到優(yōu)化回采工藝、支護(hù)方式，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、噸煤成本、巷道掘進(jìn)率，從而實(shí)現(xiàn)工作面單產(chǎn)高，效率高和煤炭資源回收率高的效果。