提高綜采放頂煤工作面回采率的措施研究

劉建權(quán)

（永定莊煤業(yè)有限公司，山西大同037001）

引言

綜采放頂煤開(kāi)采法已成為我國(guó)中厚煤層、特別是厚煤層的主導(dǎo)采煤法。其生產(chǎn)效能得到了充分發(fā)揮，在顯著降低礦井生產(chǎn)成本的前提下，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。但人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用綜采放頂煤工藝時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，其中最重要的一點(diǎn)為工作面回采率低，易造成資源浪費(fèi)，該問(wèn)題仍是當(dāng)前人們應(yīng)用綜采放頂煤工藝時(shí)亟待解決的重要問(wèn)題。

1 綜采放頂煤工藝

1.1 采煤機(jī)割煤

應(yīng)用雙向割煤工藝來(lái)截割煤體，可借助雙滾筒采煤機(jī)以工作面底板為依托進(jìn)行煤體的全長(zhǎng)截割，采用斜切進(jìn)刀來(lái)推進(jìn)工作面兩端，可把截深控制在0.6～0.8 m之間，采高控制在2.2～2.6 m之間?？山柚鷿L筒螺旋葉片配合擋煤板、前部輸送機(jī)鏟煤板來(lái)處理采煤機(jī)落煤，把落煤裝入前部輸送機(jī)運(yùn)離采煤工作面[1]。

1.2 移架

為使端面頂煤更穩(wěn)定，在采煤機(jī)通過(guò)后，應(yīng)及時(shí)移架，當(dāng)滯后滾筒2～3架時(shí)，就應(yīng)追機(jī)移架，對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

1.3 推移前部輸送機(jī)

進(jìn)行移架后，在距采煤機(jī)后滾筒12～15m處，從一端向另一端順序推前部輸送機(jī)，在推移前部輸送機(jī)的過(guò)程中，應(yīng)把彎曲段長(zhǎng)度控制在15 m以上，推移步距控制在0.6 m左右，盡量一次到位，推移后，輸送機(jī)應(yīng)成一條直線排列狀。

1.4 放頂煤

在放頂煤時(shí)，可用“一采一放”或“兩采一放”形式放煤，即讓采煤機(jī)割一刀或割兩刀進(jìn)行一次放煤。在推進(jìn)工作面后，專職放煤工可由1號(hào)支架起依次逐架放頂煤。借助收尾梁可讓頂煤依次落入后部輸送機(jī)內(nèi)，連續(xù)放出矸石后，把尾梁及時(shí)收起，伸出插板。專職放煤工可參照后部輸送機(jī)中的煤量多少來(lái)合理控制放煤速度，此外，為防止后部輸送機(jī)被壓死，工作面同時(shí)放煤點(diǎn)應(yīng)少于兩處。

1.5 清煤

當(dāng)前部輸送機(jī)從生產(chǎn)工作面推過(guò)后，應(yīng)及時(shí)清理干凈支架底座前方的浮煤，架間浮煤以及電纜槽內(nèi)的浮煤。若此時(shí)后部輸送機(jī)前方存在過(guò)多堆煤，對(duì)放煤視線造成了影響，可用鐵鍬將堆煤移至后部輸送機(jī)中，然后由后部輸送機(jī)運(yùn)出[2]。

1.6 拉后部輸送機(jī)

可借助支架底座側(cè)面裝設(shè)的拉后溜千斤頂配合聯(lián)接裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)拉后部輸送機(jī)。

2 煤炭損失

2.1 工藝損失

在放頂煤作業(yè)中，工藝損失主要為放煤損失，要想完全避免該類損失很難。放煤損失的多少主要受放煤方式、步距、煤厚、煤的特性以及支架架型等因素影響。通常在工作面全部煤炭損失中，有1/3左右的為工藝損失，人們通過(guò)不斷改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，逐步強(qiáng)化生產(chǎn)管理，可在某種程度上降低工藝損失率[3]。

2.1.1 多輪順序均勻放煤

按支架順序來(lái)放煤，每次把頂煤量的1/2～1/3放出，放完第一輪后，從頭開(kāi)始再進(jìn)行第二輪放煤，然后再進(jìn)行第三輪放煤，直至放完所有頂煤。通常當(dāng)采放比小于1∶3時(shí)，可選用雙輪把煤放完，若采放比大于1∶3時(shí)，適合采用三輪放完煤。多輪順序放煤的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的回采率，且煤巖分界面可實(shí)現(xiàn)均勻下降，采出的煤炭含矸率低。缺點(diǎn)是要求放煤工作人員應(yīng)具有較高的操作水平，并且應(yīng)緩慢放煤。

2.1.2 單輪間隔順序均勻放煤

此放煤方式主要采用隔架放煤順序放煤，如可先放1、3、5號(hào)支架，再放2、4、6號(hào)支架，當(dāng)把雙號(hào)架間的脊背煤放出后，若遇到連續(xù)放出矸石，應(yīng)及時(shí)伸出插板，阻止放煤作業(yè)。采用該放煤方式放煤具有很多優(yōu)點(diǎn)，如放煤速度快、回采率高、含矸率低，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛，適用于采放比較小的工作面。

2.2 工作面前后端頭損失

人們時(shí)常應(yīng)用單體柱或選用不具有放煤功能的端頭支架來(lái)做進(jìn)回兩巷端頭，加之端頭過(guò)渡架進(jìn)行放煤使工作面兩端頭支護(hù)難度增大，致使工作面前后兩端頭通常會(huì)有兩、三架過(guò)渡架，只進(jìn)行割煤作業(yè)而不進(jìn)行放煤操作，這樣必然會(huì)引發(fā)端頭損失煤炭。工作面長(zhǎng)度大小以及煤層的薄厚是影響端頭損失的兩個(gè)主要因素，具體為隨著工作面的變短，煤層的變厚，會(huì)有更大的煤炭損失率。

2.3 初采損失

在工作面開(kāi)切眼應(yīng)用錨網(wǎng)支護(hù)頂板，在實(shí)施初采作業(yè)時(shí)，當(dāng)支架全部與切眼錯(cuò)開(kāi)后，就應(yīng)及時(shí)放煤[4]。但基于煤質(zhì)可放性的影響，以及頂煤放出后產(chǎn)生的大面積垮落空間，易積聚瓦斯，對(duì)工作面安全生產(chǎn)造成威脅。若此時(shí)在頂板巖石又較堅(jiān)硬的情況下，直接頂很難隨采隨落，采空區(qū)上方可能會(huì)懸著大塊巖石，在初次垮落時(shí)，很有可能把支架砸壞，因此，人們?cè)谶M(jìn)行初采作業(yè)時(shí)，在采空區(qū)必須留設(shè)部分頂煤，這樣必然會(huì)形成初采損失煤炭。

2.4 末采損失

在工作面停采時(shí)，為確保設(shè)備安全回收，通常會(huì)在距停采線大于10 m小于15 m的范圍內(nèi)，停止放頂煤操作，這樣就會(huì)引發(fā)末采損失。

此外還有其他煤炭損失，如運(yùn)輸損失等，但這種損失量一般較小，通常小于1%。

3 提高放頂煤開(kāi)采回采率的措施

3.1 減少初采損失

在工作面初采時(shí)，就應(yīng)強(qiáng)化頂板管理，當(dāng)支架錯(cuò)開(kāi)開(kāi)切眼后，就應(yīng)及時(shí)放煤。若頂煤與頂板較堅(jiān)硬很難垮落，可在頂煤打眼實(shí)施放炮強(qiáng)制放頂，這樣可顯著減少初采損失，通?？墒钩醪蓳p失減少一半左右。

3.2 減少端頭損失

對(duì)放頂煤工作面端頭支架進(jìn)行改良，使工作面兩端頭頂煤盡可能地放出，進(jìn)而提高工作面兩端頂煤實(shí)際回收率。

3.3 減少放煤工藝損失

在影響工作面煤炭損失的眾多因素中，放煤工藝損失是一重要影響因素，科學(xué)、合理地選擇放煤工藝十分有利于提高綜采放頂煤回收率。在具體選用放煤方式時(shí)，可根據(jù)煤層厚度來(lái)選擇。當(dāng)待放煤層較厚時(shí)，可采用多輪放煤方式進(jìn)行放煤。當(dāng)待放煤層較薄時(shí)，應(yīng)選用單輪放煤方式進(jìn)行放煤。而通常間隔放煤效果一般比順序放煤效果好。在開(kāi)采條件允許的情況下，最好選用單輪間隔放煤工藝放煤，該放煤工藝不但回收率高、煤炭夾矸少，而且脊背煤損失量小，易操作。

3.4 減少末采損失

應(yīng)在確保工作面設(shè)備可安全回收的前提下，選擇的停止放頂煤位置距停采線距離應(yīng)盡量短。

3.5 合理選擇支架型號(hào)

依據(jù)放煤口位置的高低，可把液壓支架分為高位放煤液壓支架、中位放煤液壓支架以及低位放煤液壓支架。對(duì)于高位放煤液壓支架而言，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)主要為采出率不高、丟煤現(xiàn)象嚴(yán)重、要求待開(kāi)采煤層需有較高的冒放性；中位放煤多煤塵大、易丟煤、低采出率，很難放出架與架間的脊背三角煤，實(shí)際放煤效果較差；對(duì)于低位放煤而言，放煤口連續(xù)，具有良好放煤效果，不存在脊背煤損失，煤炭放出率高，其唯一不足是要能嚴(yán)格控制矸石。因此，各礦應(yīng)依據(jù)本礦井煤層賦存情況與頂?shù)装鍘r性選擇適合本礦井生產(chǎn)的支架型號(hào)。

3.6 合理選擇放煤步距

在選擇放煤步距時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合放煤支架與溜槽型號(hào)來(lái)選擇。這樣不但能有助于放出更多頂煤，而且可顯著降低矸石混入率。若放煤步距過(guò)大，放煤口上方的頂煤易垮落，這些垮落的頂煤易流入采空區(qū)，引發(fā)嚴(yán)重的脊背煤損失，造成回采率低。若放煤步距選擇的過(guò)小，又易形成大量混矸。在確定好放煤架型后，為放出更多煤炭，同時(shí)放出煤炭的含矸率最低，選用的放煤步距最好與放煤口的水平投影長(zhǎng)度相一致。

3.7 提高放煤工技術(shù)素質(zhì)

由于放煤工放煤技能的高低，會(huì)對(duì)頂煤的回采率大小產(chǎn)生直接影響，因此，有必要對(duì)放煤工的專業(yè)技術(shù)水平進(jìn)行強(qiáng)化培訓(xùn)。同時(shí)，應(yīng)重視監(jiān)督放頂煤工作，此外，還可通過(guò)借助相關(guān)物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，來(lái)激勵(lì)放煤工愛(ài)崗敬業(yè)，增強(qiáng)他們的自身責(zé)任感。

4 結(jié)語(yǔ)

要想進(jìn)一步提高綜采放頂煤開(kāi)采工藝的開(kāi)采效能，必須充分了解該項(xiàng)工藝，找出開(kāi)采過(guò)程中煤炭損失的原因，研究提高放頂煤開(kāi)采回采率的措施，并積極應(yīng)用到實(shí)踐中。只有這樣才能更好地保障綜采放頂煤開(kāi)采的高產(chǎn)、高效，才能為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]馬延濱.淺析提高綜采放頂煤工作面采出率的措施[J].山西煤炭，2010（12）：45-47.

[2]閆衛(wèi)國(guó).提高放頂煤工作面回采率的技術(shù)實(shí)踐[J].潔凈煤技術(shù)，2013（4）：60-62.

[3]劉金輝，牟國(guó)禮，王森全.厚煤層不規(guī)則綜放工作面開(kāi)采技術(shù)與應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2010（4）：88-90.

[4]苑搏，張國(guó)軍，李賽，等.放煤順序?qū)Υ髢A角走向長(zhǎng)壁綜放開(kāi)采放出率的影響[J].煤礦安全，2015（12）：89-91.