提高综采放顶煤工作面回采率的措施研究

2021-09-06刘园

山西化工 2021年4期

关键词：放顶步距煤量

刘园

(山西汾西矿业集团高阳煤矿,山西孝义 032306)

引言

在中厚煤层的开采中，煤的全机械开采方法被广泛使用，并且是煤矿开采的主要方法。尽管全机械采煤法在煤矿的发展中具有独特的应用优势，但也存在许多实际的应用问题。因此，在全机械掘进开采中，为了提高源头利用率，必须采取有效措施来提高工作面开采率。

1 综采放顶煤开采工艺

1.1 采煤机割煤

采煤机开采是应用全机械采煤技术的重要环节，通常使用双向切割工艺来切割炭体。当切割炭体时，煤机的截割深度通常在0.6 m～0.8 m，采高控制在2.2 m～2.6 m，使用带有偏转器和勺型鼓形螺旋桨将采煤机割下的煤送到前部传送带上。

1.2 移架

移架的主要目的是确保工作空间和顶板支撑强度。通常采煤机经过后利用溜子自重将支架拉移到位。在移动支架的过程中，必须考虑时间准确性和安全性[1]。综采工作面设备布置，如图1所示。

图1 综采工作面设备布置图(立体图)

1.3 前部输送机推移

框架移动后，前输送机的正时运动通常是在距采煤机后滚筒12 m～15 m的距离处进行的，并且前输送机从一端到另一端依次移动。控制弯曲段的长度和步距是技术控制的两个重要方面。弯曲部分的长度主要由15 m的高度控制，步距约为0.6 m,一次完成传送带。

1.4 放顶煤

放煤采用人工操作的方法。采煤机割煤后，由专职放煤工人按照规定的步距和放煤时间操作尾梁进行，煤炭被顺序的放到后输送机上。连续放煤后，可以及时移开尾梁，然后可以延长插板。放煤速度主要根据后输送机中的实际运煤量决定。此外放煤的位置和速度不能过快，以防止压住后部传送机，放顶煤工艺施工示意图，如图2所示。

图2 放顶煤工艺示意图

1.5 清煤

在放顶煤前和工艺完成后，要清洁支架底部的浮煤、支架之间的浮煤和电缆槽中的浮煤。此外，还应注意后传送带前面的煤堆。如果积聚了很多砖块，将会影响放煤的视线，从而影响工作效率。

2 综采放顶煤工作面煤炭损失情况分析

2.1 放煤工艺对煤量的损失

综放工作面全机械化回收率低，造成大量的煤炭流失，工艺损失是其中之一原因，放煤损失的量受多种因素影响，例如节煤方法，步骤控制和煤的特性。总体而言，过程损失量约占工作面采出量的1/3。针对这种情况，人们在实践中继续优化生产过程，并加强对过程各个方面的管理，在一定程度上减少了过程损失。但是，该技术具有较高的要求。在放煤作业技术中，必须放慢放煤速度，因此在一定程度上影响了工作效率。逐步合并一系列放煤工艺也具有许多优点。除了较高的回收率，放煤速度也快得多。因此，这是一种广泛使用的方法，尤其适用于小面积开采[2]。

2.2 工作面前后端头对煤量的损失

在开采全机械放顶煤工作面时，工作面两端头不放煤也是造成回收率低的一个主要因素。由于机头的前3架～4架和机尾的3架～4架支架没有放煤功能，如果需要改进前后端头的支架功能，会增加支护工作面两端的难度，这样会造成安全隐患。

2.3 初采、末采对煤量的损失

在工作面初采期间会受到初期来压的影响，初采期间5 m～10 m范围内，不放顶煤，这样就将5 m～10 m的顶煤全部冒落充填到采空区；末采阶段，为保证支架能够安全顺利的撤出，需要在距停采线10 m范围内挂网，做停采工序，不放顶煤；这样计算的话在20 m范围内的顶煤将损失到采空区。

2.4 地质变化对煤量的损失

回采工作面在回采期间经常会遇到地质变化，在遇到地质变化岩石硬度大，采煤机不能正常截割时，需要开震动炮，这样会带来一系列影响工作面正常推进的情况的发生，除此之外，如果遇到的地质变化范围过大，需要提前考虑掘进二切眼，将此范围的地质变化绕过，这样就造成了工作面可采长度缩短，煤量损失[3]。

3 提高综采放顶煤工作面回采率措施

3.1 加强管理，减少初采、末采煤量损失

鉴于最初和最终采矿过程中的损失，可以采取加强过程管理和优化某些设备的操作之类的措施来有效地控制损失，从而达到提高回收率的目的。在采矿的最初阶段，顶板管理非常重要，必须准确判断顶板垮落的时间。如果顶煤和顶板不能按照初期来压步距垮落，则可以使用强制放顶的措施来解决顶板初次垮落的问题[4]。

3.2 科学选择放煤工艺，减少采煤工艺选择不合理对煤量的损失

在表层煤的全机械开采中，过程损失占最大比例，因此减少了过程损失，从而进一步提高了回收率。在此过程中，采煤工艺是关键，科学合理的选择有利于提高采煤率。在选择采煤方法时，必须结合煤层的厚度，较厚的煤层应采用综放工艺或者大采高综采工艺，而较薄的煤层应采用综采。

3.3 选择使用最佳支架型号

支架的类型也对丢失率有特定的影响，因此应该合理选择支架的类型。根据煤口的位置，液压支架通常分为三种类型，即高、中、低放顶煤液压支架。其中，高位放液压支架具有结构简单、强度高、易拆卸的特点；缺点是回收率相对较低，对煤层收缩的放顶要求较高。中位放煤的特点是煤尘多、回收率小、在支架之间难以回收三角煤炭，放煤效果不理想。低位放煤支架效果好，减少了煤的损失，节约了较高的成本；缺点是放煤速度必须严格控制。简而言之，必须根据实际情况和具体条件，科学、合理地选择采煤方式[5]。