浅析综采放顶煤煤炭损失与提高回采率的主要途径

赵玉峰

国家能源集团国神神华亿利黄玉川煤矿，内蒙古鄂尔多斯 010300

近年来，随着现代化城市的建设，煤炭资源的市场需求量与日俱增，而作为不可再生的能源资源，目前在研制可替代的新能源的同时还要求能够提高煤炭资源的利用率，如在开采过程中加强其回采率，在制作过程中加强其燃烧率等。本文旨在从源头上，即从煤炭资源的开采过程中，做好相关措施优化创新，从而尽可能地满足对于市场中的煤炭资源需求。

1 综采放顶煤技术的概述

1.1 综采放顶煤技术概述

顾名思义，综采放顶煤技术是针对顶煤开采的一项煤矿工艺技术，其主要是对于厚煤层中的综合采煤工艺，将厚煤层进行分段，在煤层底部的水平面上设置高2～3m的长壁采煤工作面，继而实现对工作面上方的顶煤以综合采煤工艺或是其他的回采工艺来进行破碎散体后回收的方式。在传统的煤炭开采技术中，放顶煤综采工艺并未取得较高的经济效益，且对于煤炭损失量也较大。这主要是因为综采放顶煤技术并未能够全面发挥其工艺优势。如在缓倾斜煤层中所建设的工作面不能够很好地拓展其整个厚煤层中的煤炭，如不能够营造“三软、两硬、不稳定”的工作面，因此工作面的单产效率不高。另外，还受到工作流程影响、工作技术设备水平等多方面的因素影响。

1.2 综采放顶煤技术的短板

从外部环境来说，导致综采放顶煤技术回采率不高，煤炭资源大量损失的原因为整个煤矿下的开采环境恶劣，而能够采用的综采放顶煤的机械设备可能具有老旧、技术性不高、效率低下等问题，影响整个采煤过程的效率和质量；可以说，综采放顶煤技术的内部环境才是影响煤炭损失的主要原因：（1） 综采放顶煤技术具有丰富性，各种技术都针对各种典型的开采环境，如果采用了不适合用于该种生产环境的技术手段，则会直接带来煤炭的损失。目前综采放顶煤技术根据厚煤层最底层的倾斜角度，分析缓倾斜-倾斜厚层煤和急倾斜厚层煤两种；前者的开采技术分为三种，为全厚放顶煤开采、预采顶分层网下放顶煤开采和倾斜分段房顶煤开采；急倾斜厚煤层放顶煤开采拥有水平分段放顶煤采煤法和倾斜-圆弧-水平布置方式放顶煤采煤法。而并不是所有厚煤层的水平面都是缓倾斜或是急倾斜的，对于倾斜的测量和分析也成为综采放顶煤的主要影响因素其技术的选用，继而影响生产效率。

（2） 综采放顶煤的工艺流程的影响，在开采过程中，如果出现未能够按照既定的技术流程展开开采，或是未能够按照工艺流程中要求的参数做好割煤。分析综采放顶煤的工艺流程可知，其具体的开采工序主要如下所示：①在工作面上采用双滚筒采煤机实现长水平方向的截割媒体，两端位置采用斜切进刀的方式，保证深度在0.8m之内，高度在工作面水平高度的2.4～2.8m之间。采煤机配合滚筒螺旋叶片、挡煤板和前部的输送机进行落煤的回收以及输送，将其运输到工作面之后。在进行切割的时候，要注意观察厚煤层的具体情况，一旦出现煤层倾斜角较大，则必须采用单向割煤工艺，实现由下向上的割法。在具体的工艺操作中，如煤矿工人未能够观察厚煤层的具体倾斜角度，而是一味地采用双滚筒采煤机的双向割煤方式，则会带来顶煤的冒放性不佳的现象，因此影响到顶煤的回采率。②移架。该工艺主要是实现对整个端面顶煤的稳定性和安全性，也是保护施工人员的安全性。采煤机进行割煤工艺时，液压支架会深处其前探梁支护住新裸露出来的顶煤，在采煤机完成一次切割后支护架的前探梁就会收回，转为护帮板护住煤壁的方式。移架需要根据切割机的工作状态随时的展开动态变化，其支架工作时的灵活性和状态直接影响着其是否能够及时调整自己的支护状态，确保整个厚煤层顶煤的安全性和稳定性以及其顶煤的冒放性质。③实现输送机的运动。综采放顶煤技术中主要有前后两部输送机，在开采切割运输过程中，要求根据各个流程的顺序的不同，依照参数情况以及技术要求展开前部和后部输送机的推移。根据前部输送机同采煤机的原始位置来进行其推移。如果实在距离采煤机15m处的位置，即可以采用一次逐节推移的方式，使其贴近煤壁；如果是在距离采煤机5m左右的位置，则要求采用多次小范围的推移，一次距离不超过300mm，并且要确保前部输送机的弯曲段不小于15mm。在完成前部输送机推移后，利用专用的千斤顶，将后部输送机推移到同前部推送机相对位置上。在操作中，会因为推送机的性能的问题，导致在操作中其未能够达到既定的参数值内，或是由于输送机等的组成结构的简单性，容易导致输送机出现错槽或是掉链的现象。因此，直接影响输送机达到位置，从而对于整个煤壁带来影响。对于综采放顶煤开采而言，要求实现操作的精细化发展，一旦未能够达到既定的参数和位置，则会直接影响整个回采率。

（3） 整个厚层煤的开采参数的设计，如在厚煤层中要求先展开顶煤开采，继而展开底煤开采，最终再实现对顶层的回采。因此，需要合理地评估底煤的开采高度，对于整个厚层煤煤壁带来的影响。

笔者在上述展开对综采放顶煤开采技术的全过程分析，可以发现综采放顶煤技术对于目前的煤矿生产具有一定的优势的同时，仍会因为一些操作原因、工艺流程管控等问题，导致出现呆滞煤量的问题。

1.3 综采放顶煤技术煤炭损失的构成

综采放顶煤技术下煤炭回采率低和煤炭的损失并不是两个相同的概念，如煤炭损失的组成情况下如果有影响到回采率的，则可以对症下药寻求提高回采率的方式。在厚煤层采区中，其煤炭的损失主要是两个方面：一个就是工作面的回采损失，另一个就是护巷煤柱的损失。分析可知，造成后者即护巷煤柱的损失的主要原因是在放煤过程中，出现的煤炭损失。如在初采后，为了实现对支架的保护，则控制住顶煤的放出量，由此将会带来煤炭的损失；而在终采过程中，其采用的收尾方式，要以安全性和稳定性为原则，将会不可避免地停止对顶煤的开采，因此，对爱来煤炭的损失；更重要的是目前所采用的煤炭开采是一项安全性至上的工作，因此在放煤量的设计中，不能够以全面实现采煤量和放煤量之间的比例最完美，以免会导致底部煤开采高，顶煤就不容易裂碎，不容易放出，因此，出现顶煤损失的情况。更有因为我国现有的放煤方式的局限性，不论是何种防霉方式，其都要带来煤炭的损失和出现煤炭混入杂物带来的损失。而对于回采损失而言，其主要构成就是由上述的综采放顶煤技术的限制性所带来的。

2 提高综采放顶煤煤炭回采率的途径

因此在综合分析中，只有减少回采过程中工作面煤炭损失，才能够有效提高其回采率，当前根据各个回采工作面中各个环节中的煤炭资源的损失是提高煤炭回采率的最优途径。

2.1 优化综采放顶煤的开采技术

由于放顶煤的工艺参数设计、工艺流程以及工艺所不依靠的设备是导致整个煤炭回采率低的主要原因。因此，要求能够探索出新的顶煤开采技术，或是进行放顶煤工艺的优化。①探索采用跨上下山开采方式。如对于综采放顶煤开采工艺中基于对缓倾斜-倾斜的煤层的工作面可以采用跨上上取消上上煤柱的方式来减少由于煤柱中的煤炭的损失情况，从而提高对煤柱的回采率。②实现对工作面的优化设计的方式。由于工作面的切割的水平距离为200m之内，整个综采放顶煤的工作面长度为500～2000m之间，这两者之间的长度的不均配，导致需要依靠更多的隔离煤柱进行隔离，而非直接对其展开放顶煤，因此，带来资源的损失量较大，回采率降低。因此，要求能够适当实现两者之间的长度的适配度，使得两者之间具有操作控制的同时还不需要浪费隔离煤柱；③是采用沿空掘进技术。在煤矿想到中采用沿空掘进技术则是能够达到不预留许多煤柱隔离或是仅仅预留小煤柱隔离的方式来提高对煤炭的回采率。

2.2 优化综采放顶煤开采方案

上述提到的工艺是单纯对于综采放顶煤技术下的煤炭损失量的控制来提高回采率的。但是同时还需要统筹整个开采方案，实现对整个开采过程中的工艺控制，避免由于方案的不科学、不规范带来不得不通过减少煤炭的开采来达到其他的开采性质。如在工程中工作面的端头和端尾因为要实现相关器械的撤退，而不得不实现对其的放弃开采，因此，要求能够通过其他的而优化措施，来降低对于工作面端头、端尾的回采率。①要求能够合理布置工作面巷道，通过统筹安全性和经济效益性的情况下，采用沿底掘巷方式。②要求能够合理布置整个综采放顶煤的机械设备的位置，即要去能够保证在施工中各个机械设备能够时刻位于自己的相对位置上，避免机械设备对于整个煤壁的影响，带来煤炭的损失掉落等。③必须能够做好对煤井的参数考察，选择最佳的开采工艺。如顶煤的厚度、硬度、厚煤层下的水平倾斜角度以及放煤口的间距等等都对于综采放顶煤开采技术有一定的额影响，因此要在基于对这些数据的收集，以及根据一定的设计方案的规划的前提下，选择最佳的工作方案，如控制好放煤口的高度、放煤时间长短、放煤的位置等参数。

2.3 优化对综采放顶煤煤炭开采的管理制度

实现技术方案的优化创新是直接提高煤炭回采率的主要途径。但同样的对于综采放顶煤工艺、机械设备、煤矿工作等的精细化管理更是对其回采率具有重要的影响。如在煤炭放顶煤的开采中，整个煤矿的工作所掌握到的是传统的综采放顶煤的机械设备，因此，在施工中实现开采技术的优化完全是毫无依据。①要求能够加强对综采放顶煤开采制度的建设，如要求根据具体的煤矿情况制定好综采放顶煤的开采方案和工艺技术，实现第三方的监督管理，避免操作人员对于开采技术的不落实不贯彻；同时还要求能够做好工作细则的建设，控制每天的开采量，避免为了达到效益而对于工艺技术或是矿井安全有所忽视。②要求加强对综采放顶煤开采技术的信息化建设，其中的信息化建设不仅仅包括在综采放顶煤的工作面中导入信息技术，如将智能机械设备导入到前后部输送机的移动工作中，确保其移动的位置、距离、倾斜角的科学性；还要求能够在整个矿井中导入信息技术，如利用智能监控设备，建立起整个厚煤层的75%回采率的最佳方案模拟，从而能够在模拟的前提下，更直接有效的展开放顶煤的回采。③要求加强对整个煤炭开采工作队伍的专业性、职业性的建设。要求综采放顶煤煤炭开采方案的设计者，能够继续学习掌握到最新的开采工艺，并且能够加紧对于放顶煤工艺的再优化；对于煤矿开采人员而言，要求其能够具有专业性，严格按照其施工技术、施工流程展开施工，避免因为不小心或是没注意等情况带来安全威胁继而影响到放顶煤的回采率。

总体来说，实现对综采放顶煤煤炭损失的构成分析，继而展开对提高回采率的途径的探究对于煤炭资源的发展、煤炭开采工艺的优化等都具有非同小可的作用。

3 结语

综上所述，综采放顶煤技术是采用综合机械法或是其他的其他的回采工艺对于顶煤的一种开采方式。其主要的工艺是为了实现对厚煤层上分层所预留下的煤炭的开采，在现有的工艺技术上，往往要预留一定数量的顶煤保证安全性，因此会带来大量的煤炭资源浪费，因此，本文展开的关于提高顶煤的回采率的途径的研究对于解决现实中的煤炭开采问题具有重要的意义，能够成为社会资源的合理配置以及推动现代化城市建设的重要动源所在。