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一、长壁放顶煤采煤法的前世今生

长壁放顶煤采煤法作为一种高效的采煤工艺，在煤炭开采领域占据着重要地位。其起源可以追溯到20 世纪 40 年代末，法国、苏联、南斯拉夫等国率先开始尝试应用这种采煤方法，成为了长壁放顶煤采煤法的先驱。

1957 年，苏联取得了重要突破，成功研制出 KTY 型放顶煤支架，并在库兹巴斯煤田的托姆乌辛斯矿投入使用 ，开启了放顶煤支架在实际采煤作业中的应用先河。随后，1963 年法国研制出独特的 “香蕉型” 放顶煤支架，并于次年在布朗齐矿区的达尔西矿进行试验且获得成功。这一成果使得综放开采在东欧地区迅速受到关注，一度成为该地区厚煤层开采的主要方法，英国、法国、南斯拉夫、匈牙利等国家纷纷引进这一技术，推动了长壁放顶煤采煤法在国际上的传播。然而，由于当时技术的局限性以及对开采过程中诸多复杂问题认识不足，在实际应用中遇到了一系列难题，如煤炭回收率低、瓦斯治理困难、粉尘污染严重等，导致欧洲使用综放开采技术未能取得理想的技术经济指标。80 年代中期以后，国外放顶煤开采热度逐渐降低，到 90 年代后仅有极少数矿井仍在坚持使用。

我国对长壁放顶煤采煤法的探索也有着悠久的历史。50 年代初，开滦、大同、峰峰和鹤壁等矿区就开始采用放顶煤采煤法 ，迈出了我国在这一领域实践的第一步。1982 年，我国引进综采放顶煤技术，并于 1984 年在沈阳蒲河矿进行全部国产设备缓倾斜长壁综放面的试验 。尽管初期由于支架设计存在缺陷、配套设备及生产系统不匹配以及生产管理经验匮乏等原因，试验结果不太理想，但这并没有阻挡我国在这一领域继续探索的脚步。此后，我国科研人员和煤矿工作者不断总结经验教训，加大研发投入。在窑街矿务局急倾斜特厚煤层试验分段放顶煤方法获得成功，为我国在复杂地质条件下的采煤提供了宝贵经验，辽源矿务局梅河口矿、乌鲁木齐矿务局六道湾煤矿在急倾斜特厚煤层综放开采方面也相继取得成功，梅河口矿更是取得了工作面年产 60 万 t 左右的成绩 。

随着对技术的不断改进和完善，1990 年下半年，阳泉一矿 9603 长壁综放面月产超过 14 万 t，煤炭回收率超过 80%，标志着我国综放开采技术取得了重大突破，证明了综放开采在实现高产高效方面的巨大潜力 。此后，我国综放开采技术进入快速发展阶段，兖州矿务局兴隆庄矿工作面单产突破 300 万 t/a，进一步彰显了综放面高产高效的优势 。在技术发展的同时，放顶煤液压支架也实现了从仿造到自创并定型的转变，其中潞安矿务局与郑州煤机厂首创的四柱、四连杆、双输送机、短尾梁、低放顶煤支架，以其良好的稳定性、高强度和可靠性，以及低位放煤减少粉尘和煤损的优点，受到广泛认可和应用 。如今，我国在长壁放顶煤采煤法的技术和应用方面已走在世界前列，并在 2006 年，兖矿集团成功将放顶煤技术出口澳大利亚，实现了技术的对外输出 。

二、长壁放顶煤采煤法的基本原理

长壁放顶煤采煤法是一种针对厚煤层开采的高效采煤方法，其核心原理是在开采缓斜厚煤层时，巧妙地将采煤过程分为两个关键阶段。首先，在煤层底部布置长壁工作面，利用采煤机等设备像常规采煤作业一样采出底部的煤。这一过程与普通的长壁采煤法类似，采煤机沿着工作面切割煤壁，将煤炭破碎并通过刮板输送机等设备运出。

随后，便是长壁放顶煤采煤法的独特之处—— 放采上部顶煤。当底部煤开采完成后，利用矿山压力的自然作用，或者在必要时辅以松动爆破等人工手段，使位于煤层上部的顶煤破碎成散体状态 。矿山压力是指地下开采活动引起的岩体内部应力的重新分布，在长壁放顶煤开采中，随着底部煤的采出，上覆岩层的平衡被打破，产生的矿山压力会对顶煤产生挤压、拉伸等作用，使其逐渐破碎。而松动爆破则是通过在顶煤中钻孔、装填炸药并引爆，人为地制造裂隙，帮助顶煤破碎。破碎后的顶煤会在重力作用下，从支架后部的放煤窗口或其他放煤装置处放出，再由后部刮板输送机收集并运出工作面，从而实现整个厚煤层的开采 。

整个过程中，顶煤的破碎和放出是关键环节。为了确保顶煤能够顺利破碎并放出，需要综合考虑多种因素。例如，矿山压力的大小和分布会受到煤层厚度、顶板岩性、开采深度等地质条件的影响，因此在开采前需要对这些地质条件进行详细的勘探和分析，以便合理选择开采方法和参数。同时，放煤的时机和方式也至关重要，过早或过晚放煤都可能导致煤炭损失或矸石混入，影响煤炭质量和采出率。常见的放煤方式包括单轮顺序放煤、多轮顺序放煤、单轮间隔放煤、多轮间隔放煤等，每种方式都有其特点和适用条件，需要根据具体情况进行选择。

三、放煤方式大揭秘

放煤方式作为长壁放顶煤采煤法中的关键环节，犹如精密仪器中的核心部件，对煤炭开采的效率和质量起着决定性作用。它主要涵盖了放顶煤工作面放煤次数、顺序以及放煤量的配合方式，每一个细节都关乎着煤炭资源能否被高效、优质地开采出来。合理的放煤方式，能够巧妙地减少顶煤混矸的情况，就像一位技艺精湛的工匠，精准地剔除杂质，从而大大提高顶煤放出率，让煤炭资源得到更充分的利用。目前，常见的放煤方式主要包括单轮顺序放煤、多轮顺序放煤、单轮间隔放煤以及多轮间隔放煤，它们各具特色，在不同的地质条件和开采需求下发挥着独特的作用。

（一）单轮顺序放煤

单轮顺序放煤的操作流程相对直接，从工作面的一端开始，按照支架的编号顺序，依次对每个放煤口进行放煤，直至将所有支架的顶煤全部放完。这种放煤方式的优点在于操作简单，易于理解和掌握，就如同按部就班地完成一项常规任务，不需要复杂的技巧和经验。在一些煤层条件相对简单，顶煤冒落性较好的工作面，这种方式能够快速地完成放煤工作，提高开采效率。

然而，它也存在明显的缺点。由于是依次放煤，在放煤过程中，上一个放煤口上方即为放完煤的矸石漏斗，本架放煤时，上一架矸石漏斗中矸石极易过早混入煤中，导致煤炭的含矸率增加，影响煤炭质量。若为了避免矸石混入而见矸就关闭放煤口，又会导致顶煤损失较大，降低煤炭回收率。所以，单轮顺序放煤适用于煤层厚度较小，顶煤冒落性较好的情况，在这种条件下，其简单易操作的优势能够得到充分发挥，而缺点对开采的影响相对较小。

（二）多轮顺序放煤

多轮顺序放煤时，采面通常会被分为2 - 3 段，在段内同时开启 2 个相邻放煤口 。每次放煤时，只放出 1/3 - 1/2 的顶煤，然后按照顺序循环放煤，如此反复，直至该段内的顶煤全部放完，再进行下一段的放煤工作 。这种放煤方式的优点十分突出，冒落煤岩分界面能够均匀下降，就像一层一层地剥离，使得采出率高，含矸率低，煤炭的质量和回收率都能得到较好的保障 。同时，它还能充分利用放煤口面积，放煤速度相对较快，提高了开采效率 。

但它也对操作水平提出了较高的要求，操作人员需要准确把握每一轮的放煤量和放煤顺序，就像演奏一首复杂的交响乐，需要各个乐器之间紧密配合，稍有差池就可能影响整体效果。多轮顺序放煤适用于顶煤厚度3m 以上的情况，在较厚的煤层中，通过多轮放煤能够更好地控制顶煤的放出，充分发挥其优势 。

（三）多轮间隔放煤

多轮间隔放煤的作业方式别具一格，首先先放奇数架，如1#、3#、5# 等，每次放出 1/3 - 1/2 的顶煤 。完成奇数架的放煤后，再放偶数架，即 2#、4#、6# 等，同样每次放出 1/3 - 1/2 的顶煤 。如此反复 2 - 3 轮，实现顶煤的充分放出 。这种放煤方式的优点显著，冒落煤岩分界面均匀下降，能够保证较高的采出率和较低的含矸率 。同时，丢煤少，煤炭资源能够得到更充分的回收利用 。这是因为间隔放煤能够使顶煤在不同位置交替放出，减少了煤岩混合的机会，提高了煤炭的质量和回收率 。

（四）单轮间隔放煤

单轮间隔放煤时，先从1#、3#、5# 等支架开始放煤，当见矸石时及时关闭放煤口，此时会留下大脊背煤 。然后，滞后一定距离再放 2#、4#、6# 等支架，放出之前留下脊背煤中的一个椭球体 。这种放煤方式操作简单，易于掌握，不需要复杂的操作技巧和经验，即使是经验相对较少的操作人员也能快速上手 。同时，它的放顶效果好，丢煤少，出矸少，能够在保证煤炭回收率的同时，有效控制矸石混入，提高煤炭质量 。由于其具有这些优点，单轮间隔放煤被广泛采用，适用于各种不同的煤层条件和开采环境 。在实际应用中，它能够根据不同的工作面情况进行灵活调整，满足多样化的开采需求 。

七、小结

长壁放顶煤采煤法以其独特的开采原理，在厚煤层开采中展现出巨大优势，为煤炭行业的高效发展提供了有力支撑。其放煤方式丰富多样，每种方式都有其独特的操作要点和适用场景。单轮顺序放煤操作简单，但含矸率较高；多轮顺序放煤采出率高、含矸率低，但对操作水平要求严格；多轮间隔放煤丢煤少，能有效提高煤炭回收率；单轮间隔放煤操作简便、放顶效果好，应用广泛。在实际应用中，必须充分考虑煤层厚度、顶煤冒落性等地质条件，以及开采效率、煤炭质量等生产需求，精准选择合适的放煤方式。