厚煤層綜放面低回收率分析及解決措施

摘要：通過(guò)對(duì)潞新礦區(qū)井下回采工作面的調(diào)查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系，并提出相應(yīng)的解決措施，達(dá)到提高工作面采出率的目的。

關(guān)鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區(qū)4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當(dāng)打開(kāi)放煤口，不可避免地會(huì)造成部分矸石先于煤塊到達(dá)放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對(duì)而言對(duì)混矸層擾動(dòng)激烈，次數(shù)增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經(jīng)常出現(xiàn)為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個(gè)，既要放煤，又要防止混矸，需要根據(jù)所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來(lái)。因此，需要對(duì)此種條件下的煤層回收率與含矸率進(jìn)行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系

在采煤過(guò)程中，煤的采出率與含矸率相互關(guān)聯(lián)，在提高采出率的同時(shí)，含矸率往往會(huì)同時(shí)增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進(jìn)工作面時(shí)無(wú)混矸，隨著放煤的進(jìn)行，采出率急劇增加，并且出現(xiàn)混矸，含矸率逐漸增加。當(dāng)煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過(guò)對(duì)這一規(guī)律進(jìn)行分析，當(dāng)采出率與含矸率確定時(shí)，必須對(duì)商品煤的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而對(duì)最佳的采出率與含矸率進(jìn)行選擇和確定。目前，多數(shù)煤礦通過(guò)見(jiàn)矸關(guān)門(mén)的方式控制矸石，有時(shí)在放煤口由于出現(xiàn)架前、架間漏煤，導(dǎo)致混矸嚴(yán)重，增加了放煤難度。對(duì)于小放采比煤層，通過(guò)對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，改善放煤工藝，進(jìn)而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的增加逐漸降低。當(dāng)頂煤厚度超過(guò)一定值時(shí)，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的進(jìn)一步增加逐漸加大。當(dāng)頂煤厚度足夠大時(shí)，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當(dāng)。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關(guān)系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關(guān)系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實(shí)際上是煤巖構(gòu)成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動(dòng)，進(jìn)而出現(xiàn)混矸。因此，合理的采放高度比必須同時(shí)考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機(jī)割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機(jī)的割煤高度增加，靠采煤機(jī)的強(qiáng)力破煤效果割掉一部分堅(jiān)硬頂煤，降低頂煤的厚度，會(huì)在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設(shè)計(jì)工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個(gè)舉措。

2.2 利用支架的反復(fù)支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結(jié)構(gòu)鉸接平衡狀態(tài)。由于失去了原來(lái)底煤的支撐，進(jìn)入工作面控頂區(qū)后，頂煤靠近采空區(qū)，受支架反復(fù)支撐力的影響，導(dǎo)致其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對(duì)于頂煤來(lái)說(shuō)，其裂隙、層理等出現(xiàn)擴(kuò)展和連通。在支架反復(fù)支撐的影響下，沿已開(kāi)裂的裂縫，頂煤開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內(nèi)發(fā)生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動(dòng)破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區(qū)的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態(tài)，這使工作面端面頂板保持穩(wěn)定而不發(fā)生冒頂現(xiàn)象。

2.3 加強(qiáng)放煤工藝的管理，提高放煤工的素質(zhì)

放煤工的素質(zhì)和技術(shù)是放煤工藝的決定因素，放煤工對(duì)放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強(qiáng)放煤工的技術(shù)培訓(xùn)，提高放煤工的素質(zhì)，增強(qiáng)放煤工的責(zé)任心，建立合理規(guī)范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個(gè)重要措施。

3 主要結(jié)論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過(guò)升高采煤機(jī)割煤高度、反復(fù)支撐支架、加強(qiáng)管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張居仁，魏國(guó)山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價(jià)值工程，2010（30）.

[3]富強(qiáng)，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開(kāi)采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint

摘要：通過(guò)對(duì)潞新礦區(qū)井下回采工作面的調(diào)查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系，并提出相應(yīng)的解決措施，達(dá)到提高工作面采出率的目的。

關(guān)鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區(qū)4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當(dāng)打開(kāi)放煤口，不可避免地會(huì)造成部分矸石先于煤塊到達(dá)放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對(duì)而言對(duì)混矸層擾動(dòng)激烈，次數(shù)增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經(jīng)常出現(xiàn)為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個(gè)，既要放煤，又要防止混矸，需要根據(jù)所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來(lái)。因此，需要對(duì)此種條件下的煤層回收率與含矸率進(jìn)行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系

在采煤過(guò)程中，煤的采出率與含矸率相互關(guān)聯(lián)，在提高采出率的同時(shí)，含矸率往往會(huì)同時(shí)增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進(jìn)工作面時(shí)無(wú)混矸，隨著放煤的進(jìn)行，采出率急劇增加，并且出現(xiàn)混矸，含矸率逐漸增加。當(dāng)煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過(guò)對(duì)這一規(guī)律進(jìn)行分析，當(dāng)采出率與含矸率確定時(shí)，必須對(duì)商品煤的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而對(duì)最佳的采出率與含矸率進(jìn)行選擇和確定。目前，多數(shù)煤礦通過(guò)見(jiàn)矸關(guān)門(mén)的方式控制矸石，有時(shí)在放煤口由于出現(xiàn)架前、架間漏煤，導(dǎo)致混矸嚴(yán)重，增加了放煤難度。對(duì)于小放采比煤層，通過(guò)對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，改善放煤工藝，進(jìn)而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的增加逐漸降低。當(dāng)頂煤厚度超過(guò)一定值時(shí)，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的進(jìn)一步增加逐漸加大。當(dāng)頂煤厚度足夠大時(shí)，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當(dāng)。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關(guān)系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關(guān)系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實(shí)際上是煤巖構(gòu)成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動(dòng)，進(jìn)而出現(xiàn)混矸。因此，合理的采放高度比必須同時(shí)考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機(jī)割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機(jī)的割煤高度增加，靠采煤機(jī)的強(qiáng)力破煤效果割掉一部分堅(jiān)硬頂煤，降低頂煤的厚度，會(huì)在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設(shè)計(jì)工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個(gè)舉措。

2.2 利用支架的反復(fù)支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結(jié)構(gòu)鉸接平衡狀態(tài)。由于失去了原來(lái)底煤的支撐，進(jìn)入工作面控頂區(qū)后，頂煤靠近采空區(qū)，受支架反復(fù)支撐力的影響，導(dǎo)致其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對(duì)于頂煤來(lái)說(shuō)，其裂隙、層理等出現(xiàn)擴(kuò)展和連通。在支架反復(fù)支撐的影響下，沿已開(kāi)裂的裂縫，頂煤開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內(nèi)發(fā)生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動(dòng)破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區(qū)的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態(tài)，這使工作面端面頂板保持穩(wěn)定而不發(fā)生冒頂現(xiàn)象。

2.3 加強(qiáng)放煤工藝的管理，提高放煤工的素質(zhì)

放煤工的素質(zhì)和技術(shù)是放煤工藝的決定因素，放煤工對(duì)放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強(qiáng)放煤工的技術(shù)培訓(xùn)，提高放煤工的素質(zhì)，增強(qiáng)放煤工的責(zé)任心，建立合理規(guī)范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個(gè)重要措施。

3 主要結(jié)論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過(guò)升高采煤機(jī)割煤高度、反復(fù)支撐支架、加強(qiáng)管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張居仁，魏國(guó)山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價(jià)值工程，2010（30）.

[3]富強(qiáng)，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開(kāi)采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint

摘要：通過(guò)對(duì)潞新礦區(qū)井下回采工作面的調(diào)查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系，并提出相應(yīng)的解決措施，達(dá)到提高工作面采出率的目的。

關(guān)鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區(qū)4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當(dāng)打開(kāi)放煤口，不可避免地會(huì)造成部分矸石先于煤塊到達(dá)放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對(duì)而言對(duì)混矸層擾動(dòng)激烈，次數(shù)增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經(jīng)常出現(xiàn)為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個(gè)，既要放煤，又要防止混矸，需要根據(jù)所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來(lái)。因此，需要對(duì)此種條件下的煤層回收率與含矸率進(jìn)行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關(guān)系

在采煤過(guò)程中，煤的采出率與含矸率相互關(guān)聯(lián)，在提高采出率的同時(shí)，含矸率往往會(huì)同時(shí)增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進(jìn)工作面時(shí)無(wú)混矸，隨著放煤的進(jìn)行，采出率急劇增加，并且出現(xiàn)混矸，含矸率逐漸增加。當(dāng)煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過(guò)對(duì)這一規(guī)律進(jìn)行分析，當(dāng)采出率與含矸率確定時(shí)，必須對(duì)商品煤的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而對(duì)最佳的采出率與含矸率進(jìn)行選擇和確定。目前，多數(shù)煤礦通過(guò)見(jiàn)矸關(guān)門(mén)的方式控制矸石，有時(shí)在放煤口由于出現(xiàn)架前、架間漏煤，導(dǎo)致混矸嚴(yán)重，增加了放煤難度。對(duì)于小放采比煤層，通過(guò)對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，改善放煤工藝，進(jìn)而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的增加逐漸降低。當(dāng)頂煤厚度超過(guò)一定值時(shí)，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權(quán)重的進(jìn)一步增加逐漸加大。當(dāng)頂煤厚度足夠大時(shí)，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當(dāng)。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關(guān)系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關(guān)系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實(shí)際上是煤巖構(gòu)成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動(dòng)，進(jìn)而出現(xiàn)混矸。因此，合理的采放高度比必須同時(shí)考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機(jī)割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機(jī)的割煤高度增加，靠采煤機(jī)的強(qiáng)力破煤效果割掉一部分堅(jiān)硬頂煤，降低頂煤的厚度，會(huì)在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設(shè)計(jì)工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個(gè)舉措。

2.2 利用支架的反復(fù)支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結(jié)構(gòu)鉸接平衡狀態(tài)。由于失去了原來(lái)底煤的支撐，進(jìn)入工作面控頂區(qū)后，頂煤靠近采空區(qū)，受支架反復(fù)支撐力的影響，導(dǎo)致其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對(duì)于頂煤來(lái)說(shuō)，其裂隙、層理等出現(xiàn)擴(kuò)展和連通。在支架反復(fù)支撐的影響下，沿已開(kāi)裂的裂縫，頂煤開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內(nèi)發(fā)生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動(dòng)破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區(qū)的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態(tài)，這使工作面端面頂板保持穩(wěn)定而不發(fā)生冒頂現(xiàn)象。

2.3 加強(qiáng)放煤工藝的管理，提高放煤工的素質(zhì)

放煤工的素質(zhì)和技術(shù)是放煤工藝的決定因素，放煤工對(duì)放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強(qiáng)放煤工的技術(shù)培訓(xùn)，提高放煤工的素質(zhì)，增強(qiáng)放煤工的責(zé)任心，建立合理規(guī)范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個(gè)重要措施。

3 主要結(jié)論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過(guò)升高采煤機(jī)割煤高度、反復(fù)支撐支架、加強(qiáng)管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張居仁，魏國(guó)山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價(jià)值工程，2010（30）.

[3]富強(qiáng)，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開(kāi)采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡(jiǎn)介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)技術(shù)處。endprint