提高综采放顶煤工作面回采率的措施研究

2018-02-16刘建权

机械管理开发 2018年1期

刘建权

（永定庄煤业有限公司，山西大同037001）

引言

综采放顶煤开采法已成为我国中厚煤层、特别是厚煤层的主导采煤法。其生产效能得到了充分发挥，在显著降低矿井生产成本的前提下，提高了企业生产效率，经济效益显著。但人们在实际应用综采放顶煤工艺时，也发现了不少问题，其中最重要的一点为工作面回采率低，易造成资源浪费，该问题仍是当前人们应用综采放顶煤工艺时亟待解决的重要问题。

1 综采放顶煤工艺

1.1 采煤机割煤

应用双向割煤工艺来截割煤体，可借助双滚筒采煤机以工作面底板为依托进行煤体的全长截割，采用斜切进刀来推进工作面两端，可把截深控制在0.6～0.8 m之间，采高控制在2.2～2.6 m之间。可借助滚筒螺旋叶片配合挡煤板、前部输送机铲煤板来处理采煤机落煤，把落煤装入前部输送机运离采煤工作面[1]。

1.2 移架

为使端面顶煤更稳定，在采煤机通过后，应及时移架，当滞后滚筒2～3架时，就应追机移架，对顶板进行及时支护。

1.3 推移前部输送机

进行移架后，在距采煤机后滚筒12～15m处，从一端向另一端顺序推前部输送机，在推移前部输送机的过程中，应把弯曲段长度控制在15 m以上，推移步距控制在0.6 m左右，尽量一次到位，推移后，输送机应成一条直线排列状。

1.4 放顶煤

在放顶煤时，可用“一采一放”或“两采一放”形式放煤，即让采煤机割一刀或割两刀进行一次放煤。在推进工作面后，专职放煤工可由1号支架起依次逐架放顶煤。借助收尾梁可让顶煤依次落入后部输送机内，连续放出矸石后，把尾梁及时收起，伸出插板。专职放煤工可参照后部输送机中的煤量多少来合理控制放煤速度，此外，为防止后部输送机被压死，工作面同时放煤点应少于两处。

1.5 清煤

当前部输送机从生产工作面推过后，应及时清理干净支架底座前方的浮煤，架间浮煤以及电缆槽内的浮煤。若此时后部输送机前方存在过多堆煤，对放煤视线造成了影响，可用铁锹将堆煤移至后部输送机中，然后由后部输送机运出[2]。

1.6 拉后部输送机

可借助支架底座侧面装设的拉后溜千斤顶配合联接装置来实现拉后部输送机。

2 煤炭损失

2.1 工艺损失

在放顶煤作业中，工艺损失主要为放煤损失，要想完全避免该类损失很难。放煤损失的多少主要受放煤方式、步距、煤厚、煤的特性以及支架架型等因素影响。通常在工作面全部煤炭损失中，有1/3左右的为工艺损失，人们通过不断改进生产技术，逐步强化生产管理，可在某种程度上降低工艺损失率[3]。

2.1.1 多轮顺序均匀放煤

按支架顺序来放煤，每次把顶煤量的1/2～1/3放出，放完第一轮后，从头开始再进行第二轮放煤，然后再进行第三轮放煤，直至放完所有顶煤。通常当采放比小于1∶3时，可选用双轮把煤放完，若采放比大于1∶3时，适合采用三轮放完煤。多轮顺序放煤的优点是具有较高的回采率，且煤岩分界面可实现均匀下降，采出的煤炭含矸率低。缺点是要求放煤工作人员应具有较高的操作水平，并且应缓慢放煤。

2.1.2 单轮间隔顺序均匀放煤

此放煤方式主要采用隔架放煤顺序放煤，如可先放1、3、5号支架，再放2、4、6号支架，当把双号架间的脊背煤放出后，若遇到连续放出矸石，应及时伸出插板，阻止放煤作业。采用该放煤方式放煤具有很多优点，如放煤速度快、回采率高、含矸率低，在实际生产中应用较广泛，适用于采放比较小的工作面。

2.2 工作面前后端头损失

人们时常应用单体柱或选用不具有放煤功能的端头支架来做进回两巷端头，加之端头过渡架进行放煤使工作面两端头支护难度增大，致使工作面前后两端头通常会有两、三架过渡架，只进行割煤作业而不进行放煤操作，这样必然会引发端头损失煤炭。工作面长度大小以及煤层的薄厚是影响端头损失的两个主要因素，具体为随着工作面的变短，煤层的变厚，会有更大的煤炭损失率。

2.3 初采损失

在工作面开切眼应用锚网支护顶板，在实施初采作业时，当支架全部与切眼错开后，就应及时放煤[4]。但基于煤质可放性的影响，以及顶煤放出后产生的大面积垮落空间，易积聚瓦斯，对工作面安全生产造成威胁。若此时在顶板岩石又较坚硬的情况下，直接顶很难随采随落，采空区上方可能会悬着大块岩石，在初次垮落时，很有可能把支架砸坏，因此，人们在进行初采作业时，在采空区必须留设部分顶煤，这样必然会形成初采损失煤炭。

2.4 末采损失

在工作面停采时，为确保设备安全回收，通常会在距停采线大于10 m小于15 m的范围内，停止放顶煤操作，这样就会引发末采损失。

此外还有其他煤炭损失，如运输损失等，但这种损失量一般较小，通常小于1%。

3 提高放顶煤开采回采率的措施

3.1 减少初采损失

在工作面初采时，就应强化顶板管理，当支架错开开切眼后，就应及时放煤。若顶煤与顶板较坚硬很难垮落，可在顶煤打眼实施放炮强制放顶，这样可显著减少初采损失，通常可使初采损失减少一半左右。

3.2 减少端头损失

对放顶煤工作面端头支架进行改良，使工作面两端头顶煤尽可能地放出，进而提高工作面两端顶煤实际回收率。

3.3 减少放煤工艺损失

在影响工作面煤炭损失的众多因素中，放煤工艺损失是一重要影响因素，科学、合理地选择放煤工艺十分有利于提高综采放顶煤回收率。在具体选用放煤方式时，可根据煤层厚度来选择。当待放煤层较厚时，可采用多轮放煤方式进行放煤。当待放煤层较薄时，应选用单轮放煤方式进行放煤。而通常间隔放煤效果一般比顺序放煤效果好。在开采条件允许的情况下，最好选用单轮间隔放煤工艺放煤，该放煤工艺不但回收率高、煤炭夹矸少，而且脊背煤损失量小，易操作。

3.4 减少末采损失

应在确保工作面设备可安全回收的前提下，选择的停止放顶煤位置距停采线距离应尽量短。

3.5 合理选择支架型号

依据放煤口位置的高低，可把液压支架分为高位放煤液压支架、中位放煤液压支架以及低位放煤液压支架。对于高位放煤液压支架而言，其具有结构简单、稳定性高、维护方便等优点，其缺点主要为采出率不高、丢煤现象严重、要求待开采煤层需有较高的冒放性；中位放煤多煤尘大、易丢煤、低采出率，很难放出架与架间的脊背三角煤，实际放煤效果较差；对于低位放煤而言，放煤口连续，具有良好放煤效果，不存在脊背煤损失，煤炭放出率高，其唯一不足是要能严格控制矸石。因此，各矿应依据本矿井煤层赋存情况与顶底板岩性选择适合本矿井生产的支架型号。

3.6 合理选择放煤步距

在选择放煤步距时，应充分结合放煤支架与溜槽型号来选择。这样不但能有助于放出更多顶煤，而且可显著降低矸石混入率。若放煤步距过大，放煤口上方的顶煤易垮落，这些垮落的顶煤易流入采空区，引发严重的脊背煤损失，造成回采率低。若放煤步距选择的过小，又易形成大量混矸。在确定好放煤架型后，为放出更多煤炭，同时放出煤炭的含矸率最低，选用的放煤步距最好与放煤口的水平投影长度相一致。