放頂煤采煤法采出率分析

楊傳忠

【摘 要】通過對(duì)依蘭第二煤礦在厚煤層放頂煤開采過程中的實(shí)踐總結(jié)，具體進(jìn)行分析了影響厚煤層放頂煤采煤方法的各個(gè)因素，在今后的開采過程中對(duì)這些因素加以控制可有效提高煤炭的采出率。

【關(guān)鍵詞】厚煤層；放頂煤；采出率

0.前言

放頂煤采煤法由來已久，已成為厚煤層開采最為有效的方法之一，同時(shí)也是礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要途徑。此方法具有單產(chǎn)高、效率高、成本低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)煤層厚度變化及地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性強(qiáng)。但是此方法最大的缺點(diǎn)就是煤損多，在目前的技術(shù)水平條件下，放頂煤開采的工作面煤炭采出率一般比分層開采低10%左右。如何提高放頂煤采出率，還是需要研究的一個(gè)課題，有待于逐步解決。下面就依蘭第二煤礦在放頂煤開采過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一下歸納總結(jié)：

1.概況

該礦煤層開采情況為單一煤層開采，煤種為長(zhǎng)焰煤。井田內(nèi)共有五層煤，分別為上1、上1～上2、上2、中層煤、下層煤，由于井田內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，無法采取分層開采，二礦主要回采中層煤，煤層厚度一般為6～8米，平均6.5米，屬厚煤層開采。煤層傾角一般在15～180左右。根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取了走向長(zhǎng)壁懸移頂梁液壓支架放頂煤采煤法。工作面采用ML100型采煤機(jī)、北京礦務(wù)局研制的DY-1型懸移梁頂梁液壓支架支護(hù)頂板。

2.采出率影響因素分析

煤炭采出率是評(píng)價(jià)放頂煤采煤法的主要指標(biāo)之一，與采煤系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，國家規(guī)定：厚及特厚煤層的采區(qū)煤炭采出率不得低于75%，工作面采出率不低于93%。采區(qū)內(nèi)的煤炭損失主要有工作面外和工作面內(nèi)兩部門，根據(jù)對(duì)工作面煤炭損失進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，工作面內(nèi)損失主要為放頂煤工藝，占總損失的40%左右；而工作面外的損失主要為區(qū)段煤柱損失，占總損失的30%左右；因此最大限度地提高工作面內(nèi)頂煤采出率以及取消區(qū)段煤柱實(shí)行無煤柱護(hù)巷是提高煤炭采出率的主要技術(shù)途徑。

2.1區(qū)段煤柱損失

放頂煤采煤法，一般采用留設(shè)15～20米區(qū)段煤柱的護(hù)巷方法，嚴(yán)重影響了采區(qū)煤炭的采出率。

2.2初采損失率

為了防止頂煤垮落對(duì)采煤工作面造成的威脅，通常采取初采推進(jìn)10～20米不放頂煤，增加了煤炭損失率。初采階段由于受空間影響，放頂后，頂煤往往難以放出，故在工作面推進(jìn)初期頂煤采出率低于正常時(shí)18～30%，一般影響為沿走向長(zhǎng)度8米左右，此時(shí)影響頂煤采出率的主要是采高和頂煤厚度。該礦采高為2米，如頂煤厚度為采高的2倍以上，影響頂煤采出率在18～22%；如頂煤厚度為采高1倍時(shí)，其影響可達(dá)30%；故一般一次采出的煤層厚度以6～10米為最佳。

2.3末采損失率

為了安全撤出工作面設(shè)備，通常采用工作面末期不出頂煤或少出頂煤，其范圍為停采線往里8～12米，這一部分損失對(duì)采出率的影響主要取決于工作面的走向長(zhǎng)度，隨著工作面走向長(zhǎng)度的增加而減??；工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度一般不宜小于800米，工作面推進(jìn)距離越長(zhǎng)，煤損越小。

2.4端頭損失率

為了保護(hù)采煤工作面上下兩口，一般在工作面上下端頭2～4架內(nèi)不放頂煤，這一部分損失嚴(yán)重，該損失主要與工作面傾斜長(zhǎng)度有關(guān)，如工作面長(zhǎng)度為70米，則影響頂煤采出率為12%；如工作面長(zhǎng)度為100米，影響頂煤采出率僅在8%；所以工作面長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于80米，而綜放工作面以130～200米較為合理，在設(shè)備可靠性和技術(shù)熟練程度較高的前提下，還可使工作面長(zhǎng)度繼續(xù)加大。

2.5采煤工藝損失率

采空區(qū)內(nèi)松散煤體的運(yùn)動(dòng)不是完全沒有規(guī)律的，其遵循橢球體一漏斗的放出規(guī)律，在放出橢球體邊緣頂煤受煤壁、固定幫、支架影響時(shí)，易形成脊背煤而不能放出；對(duì)此影響的主要有放煤步距、循環(huán)方式和放煤口間距和放煤方式等。

3.采出率的提高

（1）減少區(qū)段煤柱損失。

盡量減小區(qū)段煤柱的留設(shè)，根據(jù)頂板堅(jiān)硬程度及支護(hù)強(qiáng)度，采用無煤柱護(hù)巷或采用留小煤柱護(hù)巷方法；條件允許可推廣采用后退式開采順序，即采區(qū)自下而上進(jìn)行開采，可大大降低煤柱損失。另外，可根據(jù)煤的自燃發(fā)火期長(zhǎng)短、礦山壓力及頂板穩(wěn)定性等因素，考慮上下兩個(gè)工作面之間采用沿空留巷或沿空送巷方法，減少煤柱的留設(shè)。

（2）合理調(diào)整工作面的傾斜度，盡量布置為俯采工作面，工作面上下巷及開切眼要沿煤層底板施工，嚴(yán)禁丟煤，這樣有利于頂煤回收。上下區(qū)段平巷也應(yīng)布置在每層底板上，否則將在工作面和巷道的連接處增加三角煤的損失。

（3）加強(qiáng)端頭支護(hù)，推廣采用端頭放頂煤支架，加大工作面兩端出口處的穩(wěn)定性，進(jìn)而擴(kuò)大放頂煤范圍。

（4）加強(qiáng)工作面初采和末采放煤工藝。首先加強(qiáng)工作面初采管理，在推出開切眼后即做到及時(shí)放煤，這不僅有效提高了煤炭的采出率，減小初采損失，而且對(duì)頂煤的冒落也是有利的。選擇合理的停采線位置，可適當(dāng)縮小末采不放頂煤的范圍，進(jìn)而降低煤損。

（5）選擇合理的放煤工藝。

放煤步距、循環(huán)方式和煤層厚度密切相關(guān)，如果放煤步距與循環(huán)方式選擇不當(dāng)直接影響頂煤的采出率。若放煤步距過大，則上部的矸石首先到達(dá)放煤口，在采空區(qū)側(cè)將留有較大的三角煤放不出來；若步距過小，則后方矸石易混入放煤口，影響煤質(zhì)，并容易誤認(rèn)為頂煤已經(jīng)放盡，停止放煤，造成上部頂煤的損失；頂煤厚度較小時(shí)，通常以一采一放較為合理，頂煤厚度較大時(shí)，則放煤步距可適當(dāng)加大。煤層厚度4～5米時(shí)，放煤步距為0.6米，采用一采一放；煤層厚度為5～7米時(shí)，放煤步距為0.6米，采用一采兩放；煤層厚度為8米時(shí)，放煤步距為1.2米，采用兩采五放。放煤口間距應(yīng)根據(jù)煤層厚度、放煤口大小來確定，在緩傾斜俯采條件下一般采用2.4～3.6米。放煤方式不僅對(duì)工作面煤炭采出率、含矸率影響較大，同時(shí)還會(huì)影響到總的放煤速度、正規(guī)循環(huán)的完成集結(jié)工作面能否高產(chǎn)。

（6）加強(qiáng)頂板管理。

由于頂板管理不到位，工作面容易出現(xiàn)局部冒頂，迫使冒頂區(qū)域停止放頂煤，造成頂煤損失。要掌握礦山壓力規(guī)律，及時(shí)測(cè)定礦壓，在頂板來壓前及時(shí)加強(qiáng)工作面支護(hù)強(qiáng)度，防止造成局部冒頂事故，為頂煤的充分回收創(chuàng)造有利條件。在工作面穿越構(gòu)造帶時(shí)，要加強(qiáng)構(gòu)造帶附近的棚架支護(hù)強(qiáng)度，確保構(gòu)造帶頂板的穩(wěn)定性，避免因構(gòu)造帶發(fā)生局部冒頂而導(dǎo)致附近停止放煤。

4.結(jié)束語

放頂煤采煤法的煤炭損失率較大，是需要解決的一大課題，以上所歸納總結(jié)的解決方法只能在一定程度上有所提高，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，目前綜放工作面的區(qū)段煤柱及端頭放頂煤?jiǎn)栴}尚未得到完全解決，這就需要以后還要不斷地技術(shù)更新、完善，在實(shí)踐中逐步得到解決，盡可能地減少煤炭資源的損失浪費(fèi)。