南山煤矿π放工作面的优越性及提高回采率的主要途径

张逸龙 ZHANG Yi-long

（黑龙江科技大学研究生学院，哈尔滨 150022）

（Graduate College，Heilongjiang University of Science&Technology，Harbin 150022，China）

南山煤矿π放工作面的优越性及提高回采率的主要途径

张逸龙 ZHANG Yi-long

（黑龙江科技大学研究生学院，哈尔滨 150022）

（Graduate College，Heilongjiang University of Science&Technology，Harbin 150022，China）

本文以南山煤矿π型钢梁放顶煤工作面为例，运用对比分析方法，对分层开采及一次采全高进行了实质性的对比，并结合南山煤矿的生产实际情况对提高π放工作面的优越性和主要提高回采率做以探讨和分析，提出了提高回采率的主要途径。

π型钢梁；放顶煤开采工艺；一次采全高；π放工作面

0 引言

鹤岗矿务局厚煤层占整个矿区煤田的绝大部分，其储量占总储量的80%以上。因此厚煤层合理开采和保障效益、安全等问题，一直是矿区工程技术人员研究、探索的重点对象，只有该矿区厚煤层能得到充分的开发和利用，才能保证企业职工的生产和生活。π型钢梁放顶煤回采工艺作为开采中厚煤层一次采全高的一种开采工艺，在集团公司各矿得到普遍的利用，其投入少、见效快、工艺简单、适应复杂地质构造等优越性已得到各生产单位的普遍认可。

π型钢梁放顶煤采煤法，即工作面硬帮采煤用爆破落煤，软帮侧剪网放顶煤，铺单层金属网假顶，一刀一放顶煤，并按自下而上顺序多轮式逐段放顶煤。

1 投产前掘进巷道总量对比

与分层开采相比较，在巷道布置上：π型钢梁放顶煤回采工艺：即工作面。上下两巷全部布置于开采煤层的底板层，工作面沿底板前进后，上部煤体靠自重和围岩压力、周期压力自动滑落，从而达到出煤的目的。分层开采回采工艺：即将煤层按由上向下的次序进行逐一分层，分层采高一般为2.0米，再根据所开采煤层的总厚度，可求出分层层数。

以南山煤矿18-2层煤π型钢梁放顶煤工作面为例。

π型钢梁放顶煤一次采全高工艺：布置该回采工艺采煤工作面前，只需在18-2层煤底板层掘进回风道，溜子道及工作面。这样即可回采，18-2层煤，其煤层总厚度为12米，在其底板层布置2米的采高，上部10米煤体全部靠自重和围岩压力，周期压自动滑落。

分层开采回采工艺：其开采原理是将煤层按采高分成若干分层后按由煤层上部至下部顺序回采。如18-2层煤，其煤层总厚度为12米高，若同样按2米的采高进行回采，通过计算，12米的煤层一共可分6个分层。而每个分层进行回采前，都需分别布置掘进每个分层的回采巷道，即6条回风道，6条溜子道，6个工作面。通过上述对比，可以明显地看出，π型钢梁放顶煤一次采全高和分层开采的掘进巷道数量相差特别大，即1：6的关系。从中显而易见，采取一次采全高回采工艺，可以明显地解决掘进力量不足而造成影响接续的问题，也可充分保证煤矿的正常生产。

2 投入成本额对比

成本对比中相差最大的莫过于掘进量的差别，分层开采和一次性采全高的掘进量对比为6：1，那么就是说分开层采掘进量所投的成本比一次采全高所投的成本高6倍。

3 经济效益的对比

由于分层开采的投入是π型钢梁放顶煤投入的6倍，可见，π型钢梁放顶煤的效益要大大提高于分层开采的效益。同样采一块煤，π型钢梁放顶煤的投入只是分层开采的1/6，那么马上就反应出一次采全高的效益好。可见，一次性采全高回采工艺是投入少、产出多、效益高的回采工艺。

4 劳动强度的对比

一次采全高回采工艺可分为两大类，即普放和综放。普放分为单体和铰接梁放煤，单体和悬移支架放煤，单体和兀型钢放煤，综放只不过是看综采支架的类型而已，分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种。π型钢梁放顶煤一次性采全高回采工艺一般作业流程如下：大班维修电器设备、维修上、下两巷（打上、下两巷超前维修，回撤U型棚），维修机械设备等。下午班开硬帮，开硬帮大部分是采取打眼爆破落煤，软帮自动落煤，一天只前进一刀，夜班集中力量放软帮顶帮。从上述简单的工艺流程看普放（π型钢梁放顶煤一次采全高）的劳动强度较低，一个圆班只前进一刀，也就是说工作面的支护只向前移动一次，工人的劳动量大幅度降低。而分层开采硬帮落煤采用的是割煤机，而其软帮是采空区，为了提高产量，增长效益，其唯一的办法就是增加硬帮的前进刀数。一刀的进度不能加大，是采煤机滚筒的宽度，高强度的工作面每小班采煤机都开采两刀，这样显而易见工人的劳动强度大大的增加了，且场子面支架和机械设备频繁向前推进，增加了设备的磨损，从上述可见分层开采回采工艺比一次采全高回采工艺的劳动强度要高得很多。

5 π放工作面一次采全高的缺点

π型钢梁放顶煤一次采全高所适应的井下地质条件较广泛，即一次采全高回采工艺只在煤层底板布置回采工作面。这样可以躲过上部一些小的断层，且过断层也是掘进期间只过一次，而分层开采每掘送每一分层时都需过同一断层。再如顶板压力过大的情况下，一次采全高比较适合。因为顶板压力大，软帮顶煤易冒落，这正是一次采全高所利用的条件。而对于分层开采来讲顶板压力大是制约生产最严重的因素。无论是掘送期间还是回采期间，维护两巷和工作面硬帮顶板的困难和长度相当大，所以说所付出的工作量要远远高于一次采全高的工作量。

随着工作面的推进，π放工作面一次采全高的方法的缺点也会逐渐显现，它具有初期投资大、设备笨重、安装工作量大、煤尘大、回采率偏低、瓦斯相对涌出量大、采空区容易发火等缺点，但随着高新技术的发展将会逐步得到解决。为提高煤层回采率通常采取的方法有：在工作面顶板打深孔，放震动炮，进行煤体预裂，在上下巷往煤体内打深孔，进行煤体软化注水。另外为解决采空区丢浮煤易发火的问题，采取的措施有工作面软帮喷洒阻化剂，采空区灌浆，和提前在上下两巷打消火钻孔等。通过几年的探索和实践，在实际生产中也得到了长足的进步，设计出较多适合井下生产的各项措施，从而得到了较好的控制，但这些方法还是有它的不足之处，还有待进一步研究解决。

6 提高π放工作面回采率的主要途径

6.1 加强地质工作 认真地掌握煤层地质情况，如地质构造，煤层厚度变化情况，科学合理地选择采区设计方案及巷道布置方式，尽量减少不合理采区设计造成的煤炭损失量。加强地质工作是减少煤炭损失的首要的基础工作。

6.2 控制储量，加强储量管理 工作面开采时必须准确掌握顶煤情况，每推进10m或20m在两巷及工作面内按规定打钻探煤厚以控制储量；工作面设专门记录簿，严格地监督放煤情况。强化技术的手图管理是准确掌握工作面回采率的必备条件。

6.3 减少采区内各种煤柱的煤炭损失量 ①适当加大工作面长度，等于相对地减少了采区段煤柱的煤炭损失量。②适当加大工作面推进长度，相对减少采区停采线处煤柱损失量。③试行沿空留巷或没空掘巷技术，取消区段煤柱。或利用躲压原理实行小煤柱开采。

6.4 工作面不准仰斜开采 工作面开采时调成3°-5°俯伪开采，减少采空区内浮煤损失，可提高回采率20%-40%。且有利于支护稳定性，严防倒架造成不放煤导致的煤炭损失。

6.5 采用低位放煤口 放煤口高度距工作面底板0.2-0.6m，降低采空区内脊背浮煤厚度，以减少采空区内浮煤损失量。

6.6 合理选择放煤步距 合理的放煤步距，可以减少采空区内脊背浮煤的长度与宽度。在本矿试验π放开采时，通过921工作面调整放煤步距实测得回采率分别为：

①放煤步距为0.7m时，回采率为84.65%-90.4%。

②放煤步距为0.8m时，回采率为86%-93%。

③放煤步距为0.9m时，回采率为84.7%-92.1%。

④放煤步距为1.4m时，回采率为60.48%-74.2%。

⑤放煤步距为1.6m时，回采率为62.7%-73.4%。

⑥放煤步距为2.1m时，回采率为37.6%-54.1%。

⑦放煤步距为2.4m时，回采率为32.1%-47.8%。

根据本矿实际情况，煤厚为6-8m放顶煤步距为0.8m时回采率较高。项分层开采时，铺设金属网假顶后，工作面回采率显著提高，达90%以上，且比较稳定。鹤岗矿务局要求剥采比为1：2-1：6，通常采高为2.0-2.2m，放煤高度h为4.0-13.2m。从南山煤矿工作面开采情况，煤层厚度8-10m，根据经验公式确定，放煤步距d应为0.8-1.6m，该工作面确定放煤步距为0.8m，这时工作面回采率最高时可达95%。

6.7 合理确定循环放煤方式 主要循环放煤方式有：①单轮顺序放煤；②多轮顺序放煤方式；③单轮间隔放煤；④多轮间隔放煤方式；一般地，放煤高度在0-3m以内时采用单轮放煤方式较为合理；放煤高度大于3m时采用多轮放煤方式较有利于提高回采率。煤层顶板为坚硬顶板、稳定顶板或顶分层开采时铺设金属网人工假顶，采用间隔式放煤方式较有利于提高放煤效果：煤层顶板破碎则采用顺序放煤方式有利于提高放煤效果。

6.8 加强断层处生产管理 断层处开采时巷道和工作面必须尽可能沿底板布置，尽可能减少断层处煤炭损失；并加强工作面硬帮支护管理，提高断层处工作面兀放支架的稳定性，加强断层处放顶煤工作管理，以确保回采率。

6.9 加强工作面端头管理 工作面两端头采用端头支架，加强工作面两端头放顶煤工作，减少两端头煤炭丢失。

6.10 加强放煤操作管理 即使正确的选择了放煤方式、放煤步距等，若操作不当亦会造成煤炭丢失。应选择责任心强，素质较高的人员专职放煤，同时对放煤工作进行专门技术培训，使其掌握操作要领，积累操作经验。

6.11 科学管理减少煤炭损失 煤体注水软化、适当选择采放比、正确分析顶板结构及顶板压力、顶分层铺金属网人工假顶开采后放顶煤开采等一些具体的做法均会对提高回采率有较大的影响，需认真仔细分析比较后方可正确选择，而且，不应该采取适当的安全措施避免瓦斯及工业基础层自然发火等灾害造成的煤炭损失。

7 结束语

应用π放支架放顶煤采煤方法的采区回采率受地质条件和开采技术等影响很大，特别是煤层的赋存条件，直接顶的岩性和结构，以及矿山压力情况等各方面的影响，而且它们本身也常会有所变化。所以一次采全高综采工艺能大幅度地提高单产，有利于实现南山煤矿的高产高效。另外，一次采全高综采工艺能保证煤炭质量，降低吨煤成本，为矿井提质、降耗、增效探索一条新道路，并有利于推广煤巷锚网支护，有效改善作业环境，减轻劳动强度。

[1]黄乐亭.村庄压煤开采的技术途径[J].中国煤炭,1996,8.

[2]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[3]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

Superiority of π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal and the Main Ways to Increase the Recovery Rate

This paper takes π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal as an example,uses the comparative method,the layering exploitation and once mining full height to carry on a substantial contrast.Combined with the actual production situation,the paper discusses how to improving the recovery rate and superiority of π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal,puts forward the main ways to increase the recovery rate.

π type steel beam；top coal caving mining technology；once mining full height；π type caving coal face

张逸龙（1989-），男，黑龙江鹤岗人，硕士研究生在读，研究方向为矿山压力与围岩控制理论与技术。

TD823

A

1006-4311（2014）14-0043-02