近距离煤层群综放开采提高回采率工艺研究

刘家园

（冀中能源股份公司东庞矿，河北 邢台 054201）

近距离煤层群综放开采提高回采率工艺研究

刘家园

（冀中能源股份公司东庞矿，河北 邢台 054201）

本文通过对近距离煤层群采用综采放顶煤开采工艺分析研究，得出近距离煤层群采用综采放顶煤开采提高工作面回采率的途径及措施。解决了制约近距离煤层群采用分层开采或联合开采回采率低下的不足，通过对工艺进行研究与改进可以使得近距离煤层群采用综放开采产量得到大幅的提高、煤炭开采的安全性与高效性也得以加强。通过对近距离煤层群综放开采技术进行研究，可以有效地促进综采放顶煤开采的技术发展。

综采放顶煤；近距离煤层群；回采率；综放工艺

综采放顶煤开采技术应用于厚煤层，以其高产、高效、安全、经济效益显著等优势得到推广，解决了厚煤层由于分层开采在安全生产方面存在的问题。同时也为近距离煤层群开采方式提供了一种新途径。现结合某矿近距离煤层群应用综放开采实际情况对提高回采率效果进行分析。

1.工作面概况

1.1 工作面地质情况

某矿场东北方向开采的9202A综放工作面，其矿井井下通道向南集中轨道下山，西侧在井田边界附近，矿井的东侧与矿场开采的9202工作面距离较近。该区煤层沉积较稳定，结构复杂，煤层中含有多层夹矸，煤层倾角12°～18°，平均15°，主采太原组92、93煤，夹矸厚度为0.7m左右，8号煤不稳定，局部可采，岩层赋存结构及特性见表1。

表1　煤矿矿井周边岩层赋存结构及特性

1.2 工作面生产条件

该工作面采用综放开采方式，沿93煤底板走向推进，机采高2.4m，放煤高7.5m，采放比为1∶3。由于受奥灰水影响，工作面倾斜长度71m。走向长度443m，在矿井巷道的支护中主要使用ZFG4400-20/32H型过渡支架和ZF4000-16/26型支架来进行矿井巷道的支护，使用MG200/466-WD型采煤机进行煤层的采掘作业。

2.提高回采率措施

2.1 选择合理采煤方法通过工作面概况，了解到矿井中的8号煤、92煤、93煤层间距平均分别为1.46m，0.7m，各煤层之间的距离较近，符合近距离煤层群的特点，如果采用传统的分层开采方式，无论是在煤炭的开采效率还是开采量上都会有所损失，同时通过对8号煤层进行勘测分析后发现，8号煤层的结构并不稳定，不适合全层面开采，智能在8号煤层上进行稳定部分的局部开采。因此需要采用新的开采工艺以避免8号煤层开采不完全而造成浪费，通过在8号煤层的开采过程中采用综放开采工艺后，可以在开采的过程中对放顶煤进行回收，提高煤炭的开采效率与回采率。

2.2 选择合理的采放比

在煤炭开采的过程中需要选择合理的采放比，对于放顶煤开采工艺，在煤层中需要注意煤层底部开采与顶部放煤厚度，在开采中采用的放顶煤开采工艺原理是：通过对煤层的底部煤层使用开采机进行采掘，而煤层的顶部煤层则需要依靠矿山压力作用使得煤层破碎后由放煤口实现煤层的放出。在煤层开采时需要对合理的采放比进行确定，避免放顶煤层厚度过大或过小影响顶煤冒放性，当采放比过大时将会再次顶煤层过薄，会使得煤炭开采时顶煤不时掉落，难以控制其掉落方向，同时所使用的支架无法有效控制直接顶，致使直接顶超前破碎，形成与顶煤混杂排出的问题，既造成煤质下降又造成大量丢煤。如果采放比较小，将会造成顶煤过厚，上部顶煤无法在矿山的压力下破碎排出，而随着工作面的推进，顶煤层在受到矿山矿压的影响下，前期为脱落的煤层冒落于采空区，形成丢煤从而造成煤层开采的损失，经上述分析可知，煤层厚度过大或过小都不利于顶煤层的开采，因此需要对顶煤层的结构特性进行研究，确定选择适宜的采放比，使顶煤具有良好的冒放性。

根据椭球体理论和开采损害学和图1，可以由顶煤松散冒落碎胀系数来界定煤层厚度的上限极值。煤层的最大适宜厚度为：

M煤厚；M1采高；M2放高；b椭球体高度

式中：

α：放煤口高度，α=0.5m；

M1：底层采高，m；

Kp：顶煤碎胀系数，Kp=1.2。

当采高M1为2.4m时，M=11.9m；8号煤可以完全放下来。此时放煤高度为7.5m，采放比为1∶3。

2.3 采煤过程中合理选择放煤工艺

沿工作面长度采掘方向上放煤位置可以进行任意选定，因此一般常用的放煤方式有：单轮、多口、顺序、不等量放煤方法，多轮、分段、顺序、等量放煤方法和多轮、间隔、顺序、等量放煤方法等几种。上述几种采放煤方式在确保煤层接触面沉降方面效果基本相同，合理的放煤工艺应当确保煤炭的回采率高、含矸率低。通过在开采的过程中对上述几种采掘方式进行分析对比后发现，单轮间隔顺序均匀放煤，见矸关闭放煤口的放煤方法，在本矿场的煤炭采掘过程中可以得到较为良好的采掘效果，不论是在煤炭的回采率还是放煤速度方面都有着不小的提高，同时可以极大地控制了矸石的混入量。

2.4 合理确定放煤步距

在采煤的过程中需要对放煤步距进行合理地确定与控制，其中放煤步距指的是两次放煤时放煤点之间的距离间隔，其合理性与否对于煤炭的回采率与开采效率有着极为重要的影响。在最佳的放煤步距的确定上应当是顶煤跨落后能从放煤口全部放出的距离。放煤步距过大或是过小都会对煤炭的开采造成不小的影响。本矿场在开采步距的确定上根据分析与实际试验确定采用采用两刀一放（放煤步距为1.2m）的步距，通过实际测定能够得到最好的效果。

2.5 扩大端头放煤范围

同时在支护选择方面将原先所使用的ZFG4400-17/29H型更改为ZFG4400-20/32H型，从而使得采煤机的割煤高度得到了加强，使得采煤可以得到更大的开采面，使得采煤与支架的配合更为合理，使得煤炭开采的过程中的端头顶煤的损失大为减少。

2.6 加强工作面顶板管理及煤厚探测

加强工作面顶板管理，防止出现工作面冒顶迫使中止放煤的情况发生。在工作面推进过程中，超前探测煤厚，防止出现放煤不净或放出过多矸石。

结论

通过对该矿井的工作面的开采方式进行分析实验后，最为适宜的采放比确定为1∶3，放煤步距确定为1.2m，选用单轮间隔顺序均匀放煤等优化设计及措施的实施，该工作面多回收煤炭资源约10万t，该工作面回收率从70.5%提高到了90%以上，提高了近距离煤层群采用综采放顶煤开采的综合回收率、减少煤炭损失又增加了矿井的服务年限，同时解决了制约近距离煤层群分层开采或联合开采回采率低下的问题，实现综放开采产量高、安全效益好的高产高效发展之路，促进综采放顶煤开采的技术发展。

［1］刘福德.综采放顶煤开采技术条件下的回采率分析［J］.水利采煤与管道运输，2007（4）：55-57.

［2］余学义.开采损害学［M］.北京：煤炭工业出版社，2004.

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