厚煤层综放面低回收率分析及解决措施

摘要：通过对潞新矿区井下回采工作面的调查，分析煤层综放面回收率和含矸率之间的关系，并提出相应的解决措施，达到提高工作面采出率的目的。

关键词：顶煤回收率 含矸率 煤层

潞新矿区4#煤层平均厚度为12m左右，采用综采放顶煤采法。综放面顶煤韧性高、整体偏硬，冒落块度大，破断角一般大于90°；直接顶则冒放性好，冒落块度小，破断角一般小于90°；所以当打开放煤口，不可避免地会造成部分矸石先于煤块到达放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相对而言对混矸层扰动激烈，次数增多，则必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至经常出现为了多放煤而造成含矸率高的情况。该种条件下放顶煤的不利因素占了两个，既要放煤，又要防止混矸，需要根据所能承受的最大混矸率尽可能的把更多的顶煤回收回来。因此，需要对此种条件下的煤层回收率与含矸率进行分析，寻求解决方案。

1 煤层综放面回收率和含矸率之间的关系

在采煤过程中，煤的采出率与含矸率相互关联，在提高采出率的同时，含矸率往往会同时增加，两者之间的变化是非线性的。初始推进工作面时无混矸，随着放煤的进行，采出率急剧增加，并且出现混矸，含矸率逐渐增加。当煤放到一定程度后，采出率增加变缓，而含矸率增加迅速。通过对这一规律进行分析，当采出率与含矸率确定时，必须对商品煤的社会效益和经济效益进行综合考虑，进而对最佳的采出率与含矸率进行选择和确定。目前，多数煤矿通过见矸关门的方式控制矸石，有时在放煤口由于出现架前、架间漏煤，导致混矸严重，增加了放煤难度。对于小放采比煤层，通过对支架结构进行调整，改善放煤工艺，进而获得合理的采出率和含矸率。

顶煤高度、脊背煤损失和放煤管理水平影响顶煤放出率。如果顶煤较薄，并且放出率较小，在这种情况下，工作面总采出率接近普通综采采出率，采出率随着顶煤放出率和权重的增加逐渐降低。当顶煤厚度超过一定值时，煤损（脊背煤损失和放煤管理水平）趋于定值，顶煤的放出率仅受顶煤厚度的影响，工作面总采出率随着顶煤放出率和权重的进一步增加逐渐加大。当顶煤厚度足够大时，工作面总采出率趋与顶煤的放出率相当。采出率、含矸率与顶煤厚度之间的关系如图1所示：

综放含矸率与采放高度比之间也存在很大的关系。从理论上讲，煤岩分界面不存在厚度，实际上是煤岩构成的混合层。如果顶煤较薄，则不易控制，混矸层更容易扰动，进而出现混矸。因此，合理的采放高度比必须同时考虑有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高顶煤回收率的措施

2.1 升高采煤机割煤高度

升高支架的高度，使得采煤机的割煤高度增加，靠采煤机的强力破煤效果割掉一部分坚硬顶煤，降低顶煤的厚度，会在一定程度上提高支架顶梁破煤效果，拟设计工作面将割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一个举措。

2.2 利用支架的反复支撑和矿压提高破煤效果

顶煤从工作面煤壁到垮落面的松裂破碎阶段处于塑性极限平衡和块体结构铰接平衡状态。由于失去了原来底煤的支撑，进入工作面控顶区后，顶煤靠近采空区，受支架反复支撑力的影响，导致其应力状态发生变化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，对于顶煤来说，其裂隙、层理等出现扩展和连通。在支架反复支撑的影响下，沿已开裂的裂缝，顶煤开始出现松动破裂，受下位顶煤的垂直位移速度大于上位顶煤的影响，使得顶煤内发生离层，支架顶梁上的部分下位顶煤松动破碎程度大于上位顶煤。但在工作面端面空顶区的顶煤一般仍然处于挤压铰接状态，这使工作面端面顶板保持稳定而不发生冒顶现象。

2.3 加强放煤工艺的管理，提高放煤工的素质

放煤工的素质和技术是放煤工艺的决定因素，放煤工对放煤工艺的掌握、理解程度和操作水平直接影响到顶煤采出率。因此加强放煤工的技术培训，提高放煤工的素质，增强放煤工的责任心，建立合理规范的放煤工艺及其管理办法是提高放顶煤采出率的一个重要措施。

3 主要结论

①潞新公司顶煤硬度大，冒放块度大，而直接顶较为软弱，块度小，造成含矸率较高。

②通过升高采煤机割煤高度、反复支撑支架、加强管理等措施有效提高了顶煤回收率。

参考文献：

[1]张居仁，魏国山，陈海江.浅谈综采放顶煤工作面回采工艺及提高回采率的措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王涛.提高综放工作面煤炭回收率浅析[J].价值工程，2010（30）.

[3]富强，吴健.3.5m～5.0m煤层综放开采采出率与含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者简介：

方云龙（1977-），工程师，潞安新疆煤化工（集团）有限公司生产技术处。endprint

摘要：通过对潞新矿区井下回采工作面的调查，分析煤层综放面回收率和含矸率之间的关系，并提出相应的解决措施，达到提高工作面采出率的目的。

关键词：顶煤回收率 含矸率 煤层

潞新矿区4#煤层平均厚度为12m左右，采用综采放顶煤采法。综放面顶煤韧性高、整体偏硬，冒落块度大，破断角一般大于90°；直接顶则冒放性好，冒落块度小，破断角一般小于90°；所以当打开放煤口，不可避免地会造成部分矸石先于煤块到达放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相对而言对混矸层扰动激烈，次数增多，则必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至经常出现为了多放煤而造成含矸率高的情况。该种条件下放顶煤的不利因素占了两个，既要放煤，又要防止混矸，需要根据所能承受的最大混矸率尽可能的把更多的顶煤回收回来。因此，需要对此种条件下的煤层回收率与含矸率进行分析，寻求解决方案。

1 煤层综放面回收率和含矸率之间的关系

在采煤过程中，煤的采出率与含矸率相互关联，在提高采出率的同时，含矸率往往会同时增加，两者之间的变化是非线性的。初始推进工作面时无混矸，随着放煤的进行，采出率急剧增加，并且出现混矸，含矸率逐渐增加。当煤放到一定程度后，采出率增加变缓，而含矸率增加迅速。通过对这一规律进行分析，当采出率与含矸率确定时，必须对商品煤的社会效益和经济效益进行综合考虑，进而对最佳的采出率与含矸率进行选择和确定。目前，多数煤矿通过见矸关门的方式控制矸石，有时在放煤口由于出现架前、架间漏煤，导致混矸严重，增加了放煤难度。对于小放采比煤层，通过对支架结构进行调整，改善放煤工艺，进而获得合理的采出率和含矸率。

顶煤高度、脊背煤损失和放煤管理水平影响顶煤放出率。如果顶煤较薄，并且放出率较小，在这种情况下，工作面总采出率接近普通综采采出率，采出率随着顶煤放出率和权重的增加逐渐降低。当顶煤厚度超过一定值时，煤损（脊背煤损失和放煤管理水平）趋于定值，顶煤的放出率仅受顶煤厚度的影响，工作面总采出率随着顶煤放出率和权重的进一步增加逐渐加大。当顶煤厚度足够大时，工作面总采出率趋与顶煤的放出率相当。采出率、含矸率与顶煤厚度之间的关系如图1所示：

综放含矸率与采放高度比之间也存在很大的关系。从理论上讲，煤岩分界面不存在厚度，实际上是煤岩构成的混合层。如果顶煤较薄，则不易控制，混矸层更容易扰动，进而出现混矸。因此，合理的采放高度比必须同时考虑有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高顶煤回收率的措施

2.1 升高采煤机割煤高度

升高支架的高度，使得采煤机的割煤高度增加，靠采煤机的强力破煤效果割掉一部分坚硬顶煤，降低顶煤的厚度，会在一定程度上提高支架顶梁破煤效果，拟设计工作面将割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一个举措。

2.2 利用支架的反复支撑和矿压提高破煤效果

顶煤从工作面煤壁到垮落面的松裂破碎阶段处于塑性极限平衡和块体结构铰接平衡状态。由于失去了原来底煤的支撑，进入工作面控顶区后，顶煤靠近采空区，受支架反复支撑力的影响，导致其应力状态发生变化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，对于顶煤来说，其裂隙、层理等出现扩展和连通。在支架反复支撑的影响下，沿已开裂的裂缝，顶煤开始出现松动破裂，受下位顶煤的垂直位移速度大于上位顶煤的影响，使得顶煤内发生离层，支架顶梁上的部分下位顶煤松动破碎程度大于上位顶煤。但在工作面端面空顶区的顶煤一般仍然处于挤压铰接状态，这使工作面端面顶板保持稳定而不发生冒顶现象。

2.3 加强放煤工艺的管理，提高放煤工的素质

放煤工的素质和技术是放煤工艺的决定因素，放煤工对放煤工艺的掌握、理解程度和操作水平直接影响到顶煤采出率。因此加强放煤工的技术培训，提高放煤工的素质，增强放煤工的责任心，建立合理规范的放煤工艺及其管理办法是提高放顶煤采出率的一个重要措施。

3 主要结论

①潞新公司顶煤硬度大，冒放块度大，而直接顶较为软弱，块度小，造成含矸率较高。

②通过升高采煤机割煤高度、反复支撑支架、加强管理等措施有效提高了顶煤回收率。

参考文献：

[1]张居仁，魏国山，陈海江.浅谈综采放顶煤工作面回采工艺及提高回采率的措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王涛.提高综放工作面煤炭回收率浅析[J].价值工程，2010（30）.

[3]富强，吴健.3.5m～5.0m煤层综放开采采出率与含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者简介：

方云龙（1977-），工程师，潞安新疆煤化工（集团）有限公司生产技术处。endprint

摘要：通过对潞新矿区井下回采工作面的调查，分析煤层综放面回收率和含矸率之间的关系，并提出相应的解决措施，达到提高工作面采出率的目的。

关键词：顶煤回收率 含矸率 煤层

潞新矿区4#煤层平均厚度为12m左右，采用综采放顶煤采法。综放面顶煤韧性高、整体偏硬，冒落块度大，破断角一般大于90°；直接顶则冒放性好，冒落块度小，破断角一般小于90°；所以当打开放煤口，不可避免地会造成部分矸石先于煤块到达放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相对而言对混矸层扰动激烈，次数增多，则必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至经常出现为了多放煤而造成含矸率高的情况。该种条件下放顶煤的不利因素占了两个，既要放煤，又要防止混矸，需要根据所能承受的最大混矸率尽可能的把更多的顶煤回收回来。因此，需要对此种条件下的煤层回收率与含矸率进行分析，寻求解决方案。

1 煤层综放面回收率和含矸率之间的关系

在采煤过程中，煤的采出率与含矸率相互关联，在提高采出率的同时，含矸率往往会同时增加，两者之间的变化是非线性的。初始推进工作面时无混矸，随着放煤的进行，采出率急剧增加，并且出现混矸，含矸率逐渐增加。当煤放到一定程度后，采出率增加变缓，而含矸率增加迅速。通过对这一规律进行分析，当采出率与含矸率确定时，必须对商品煤的社会效益和经济效益进行综合考虑，进而对最佳的采出率与含矸率进行选择和确定。目前，多数煤矿通过见矸关门的方式控制矸石，有时在放煤口由于出现架前、架间漏煤，导致混矸严重，增加了放煤难度。对于小放采比煤层，通过对支架结构进行调整，改善放煤工艺，进而获得合理的采出率和含矸率。

顶煤高度、脊背煤损失和放煤管理水平影响顶煤放出率。如果顶煤较薄，并且放出率较小，在这种情况下，工作面总采出率接近普通综采采出率，采出率随着顶煤放出率和权重的增加逐渐降低。当顶煤厚度超过一定值时，煤损（脊背煤损失和放煤管理水平）趋于定值，顶煤的放出率仅受顶煤厚度的影响，工作面总采出率随着顶煤放出率和权重的进一步增加逐渐加大。当顶煤厚度足够大时，工作面总采出率趋与顶煤的放出率相当。采出率、含矸率与顶煤厚度之间的关系如图1所示：

综放含矸率与采放高度比之间也存在很大的关系。从理论上讲，煤岩分界面不存在厚度，实际上是煤岩构成的混合层。如果顶煤较薄，则不易控制，混矸层更容易扰动，进而出现混矸。因此，合理的采放高度比必须同时考虑有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高顶煤回收率的措施

2.1 升高采煤机割煤高度

升高支架的高度，使得采煤机的割煤高度增加，靠采煤机的强力破煤效果割掉一部分坚硬顶煤，降低顶煤的厚度，会在一定程度上提高支架顶梁破煤效果，拟设计工作面将割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一个举措。

2.2 利用支架的反复支撑和矿压提高破煤效果

顶煤从工作面煤壁到垮落面的松裂破碎阶段处于塑性极限平衡和块体结构铰接平衡状态。由于失去了原来底煤的支撑，进入工作面控顶区后，顶煤靠近采空区，受支架反复支撑力的影响，导致其应力状态发生变化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，对于顶煤来说，其裂隙、层理等出现扩展和连通。在支架反复支撑的影响下，沿已开裂的裂缝，顶煤开始出现松动破裂，受下位顶煤的垂直位移速度大于上位顶煤的影响，使得顶煤内发生离层，支架顶梁上的部分下位顶煤松动破碎程度大于上位顶煤。但在工作面端面空顶区的顶煤一般仍然处于挤压铰接状态，这使工作面端面顶板保持稳定而不发生冒顶现象。

2.3 加强放煤工艺的管理，提高放煤工的素质

放煤工的素质和技术是放煤工艺的决定因素，放煤工对放煤工艺的掌握、理解程度和操作水平直接影响到顶煤采出率。因此加强放煤工的技术培训，提高放煤工的素质，增强放煤工的责任心，建立合理规范的放煤工艺及其管理办法是提高放顶煤采出率的一个重要措施。

3 主要结论

①潞新公司顶煤硬度大，冒放块度大，而直接顶较为软弱，块度小，造成含矸率较高。

②通过升高采煤机割煤高度、反复支撑支架、加强管理等措施有效提高了顶煤回收率。

参考文献：

[1]张居仁，魏国山，陈海江.浅谈综采放顶煤工作面回采工艺及提高回采率的措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王涛.提高综放工作面煤炭回收率浅析[J].价值工程，2010（30）.

[3]富强，吴健.3.5m～5.0m煤层综放开采采出率与含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者简介：

方云龙（1977-），工程师，潞安新疆煤化工（集团）有限公司生产技术处。endprint