提高綜采放頂煤工作面回采率的措施研究

劉 園

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦,山西 孝義 032306)

引 言

在中厚煤層的開采中，煤的全機(jī)械開采方法被廣泛使用，并且是煤礦開采的主要方法。盡管全機(jī)械采煤法在煤礦的發(fā)展中具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢，但也存在許多實(shí)際的應(yīng)用問題。因此，在全機(jī)械掘進(jìn)開采中，為了提高源頭利用率，必須采取有效措施來提高工作面開采率。

1 綜采放頂煤開采工藝

1.1 采煤機(jī)割煤

采煤機(jī)開采是應(yīng)用全機(jī)械采煤技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，通常使用雙向切割工藝來切割炭體。當(dāng)切割炭體時(shí)，煤機(jī)的截割深度通常在0.6 m～0.8 m，采高控制在2.2 m～2.6 m，使用帶有偏轉(zhuǎn)器和勺型鼓形螺旋槳將采煤機(jī)割下的煤送到前部傳送帶上。

1.2 移架

移架的主要目的是確保工作空間和頂板支撐強(qiáng)度。通常采煤機(jī)經(jīng)過后利用溜子自重將支架拉移到位。在移動(dòng)支架的過程中，必須考慮時(shí)間準(zhǔn)確性和安全性[1]。綜采工作面設(shè)備布置，如圖1所示。

圖1 綜采工作面設(shè)備布置圖(立體圖)

1.3 前部輸送機(jī)推移

框架移動(dòng)后，前輸送機(jī)的正時(shí)運(yùn)動(dòng)通常是在距采煤機(jī)后滾筒12 m～15 m的距離處進(jìn)行的，并且前輸送機(jī)從一端到另一端依次移動(dòng)。控制彎曲段的長度和步距是技術(shù)控制的兩個(gè)重要方面。彎曲部分的長度主要由15 m的高度控制，步距約為0.6 m,一次完成傳送帶。

1.4 放頂煤

放煤采用人工操作的方法。采煤機(jī)割煤后，由專職放煤工人按照規(guī)定的步距和放煤時(shí)間操作尾梁進(jìn)行，煤炭被順序的放到后輸送機(jī)上。連續(xù)放煤后，可以及時(shí)移開尾梁，然后可以延長插板。放煤速度主要根據(jù)后輸送機(jī)中的實(shí)際運(yùn)煤量決定。此外放煤的位置和速度不能過快，以防止壓住后部傳送機(jī)，放頂煤工藝施工示意圖，如圖2所示。

圖2 放頂煤工藝示意圖

1.5 清煤

在放頂煤前和工藝完成后，要清潔支架底部的浮煤、支架之間的浮煤和電纜槽中的浮煤。此外，還應(yīng)注意后傳送帶前面的煤堆。如果積聚了很多磚塊，將會(huì)影響放煤的視線，從而影響工作效率。

2 綜采放頂煤工作面煤炭損失情況分析

2.1 放煤工藝對煤量的損失

綜放工作面全機(jī)械化回收率低，造成大量的煤炭流失，工藝損失是其中之一原因，放煤損失的量受多種因素影響，例如節(jié)煤方法，步驟控制和煤的特性?？傮w而言，過程損失量約占工作面采出量的1/3。針對這種情況，人們在實(shí)踐中繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)過程，并加強(qiáng)對過程各個(gè)方面的管理，在一定程度上減少了過程損失。但是，該技術(shù)具有較高的要求。在放煤作業(yè)技術(shù)中，必須放慢放煤速度，因此在一定程度上影響了工作效率。逐步合并一系列放煤工藝也具有許多優(yōu)點(diǎn)。除了較高的回收率，放煤速度也快得多。因此，這是一種廣泛使用的方法，尤其適用于小面積開采[2]。

2.2 工作面前后端頭對煤量的損失

在開采全機(jī)械放頂煤工作面時(shí)，工作面兩端頭不放煤也是造成回收率低的一個(gè)主要因素。由于機(jī)頭的前3架～4架和機(jī)尾的3架～4架支架沒有放煤功能，如果需要改進(jìn)前后端頭的支架功能，會(huì)增加支護(hù)工作面兩端的難度，這樣會(huì)造成安全隱患。

2.3 初采、末采對煤量的損失

在工作面初采期間會(huì)受到初期來壓的影響，初采期間5 m～10 m范圍內(nèi)，不放頂煤，這樣就將5 m～10 m的頂煤全部冒落充填到采空區(qū)；末采階段，為保證支架能夠安全順利的撤出，需要在距停采線10 m范圍內(nèi)掛網(wǎng)，做停采工序，不放頂煤；這樣計(jì)算的話在20 m范圍內(nèi)的頂煤將損失到采空區(qū)。

2.4 地質(zhì)變化對煤量的損失

回采工作面在回采期間經(jīng)常會(huì)遇到地質(zhì)變化，在遇到地質(zhì)變化巖石硬度大，采煤機(jī)不能正常截割時(shí)，需要開震動(dòng)炮，這樣會(huì)帶來一系列影響工作面正常推進(jìn)的情況的發(fā)生，除此之外，如果遇到的地質(zhì)變化范圍過大，需要提前考慮掘進(jìn)二切眼，將此范圍的地質(zhì)變化繞過，這樣就造成了工作面可采長度縮短，煤量損失[3]。

3 提高綜采放頂煤工作面回采率措施

3.1 加強(qiáng)管理，減少初采、末采煤量損失

鑒于最初和最終采礦過程中的損失，可以采取加強(qiáng)過程管理和優(yōu)化某些設(shè)備的操作之類的措施來有效地控制損失，從而達(dá)到提高回收率的目的。在采礦的最初階段，頂板管理非常重要，必須準(zhǔn)確判斷頂板垮落的時(shí)間。如果頂煤和頂板不能按照初期來壓步距垮落，則可以使用強(qiáng)制放頂?shù)拇胧﹣斫鉀Q頂板初次垮落的問題[4]。

3.2 科學(xué)選擇放煤工藝，減少采煤工藝選擇不合理對煤量的損失

在表層煤的全機(jī)械開采中，過程損失占最大比例，因此減少了過程損失，從而進(jìn)一步提高了回收率。在此過程中，采煤工藝是關(guān)鍵，科學(xué)合理的選擇有利于提高采煤率。在選擇采煤方法時(shí)，必須結(jié)合煤層的厚度，較厚的煤層應(yīng)采用綜放工藝或者大采高綜采工藝，而較薄的煤層應(yīng)采用綜采。

3.3 選擇使用最佳支架型號

支架的類型也對丟失率有特定的影響，因此應(yīng)該合理選擇支架的類型。根據(jù)煤口的位置，液壓支架通常分為三種類型，即高、中、低放頂煤液壓支架。其中，高位放液壓支架具有結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、易拆卸的特點(diǎn)；缺點(diǎn)是回收率相對較低，對煤層收縮的放頂要求較高。中位放煤的特點(diǎn)是煤塵多、回收率小、在支架之間難以回收三角煤炭，放煤效果不理想。低位放煤支架效果好，減少了煤的損失，節(jié)約了較高的成本；缺點(diǎn)是放煤速度必須嚴(yán)格控制。簡而言之，必須根據(jù)實(shí)際情況和具體條件，科學(xué)、合理地選擇采煤方式[5]。

3.4 優(yōu)化放煤步距

首先，應(yīng)根據(jù)放煤支架和溜槽的模型選擇放煤步距，以增加頂煤的回收率并最大程度地減少煤矸混合。通常，如果放煤步距太大，則放煤口上方的頂煤更可能垮落并流入采空區(qū)，從而導(dǎo)致頂煤損失。但是，如果步距較小，會(huì)增加一個(gè)割煤循環(huán)時(shí)間，所以放煤步距的合理選擇非常重要，應(yīng)根據(jù)放煤支架的型號選擇合理步距。

4 結(jié)語

煤炭是不可再生資源，隨著多年的開采，有些礦井將接近資源枯竭，而現(xiàn)有的技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)深層煤炭開采的水平，雖然在綜合機(jī)械化采煤的前題下，煤炭損失有很多組成部分，但是要利用現(xiàn)有的手段，盡量精采、細(xì)采、提高煤炭回收率，還要從創(chuàng)新的角度去考慮開發(fā)煤巖識別系統(tǒng)解決放頂煤回收率低的問題。