復雜地質條件下提高綜放薄頂煤回采率的技術途徑

馮利寧

（冀中能源邯鄲礦業集團，河北 邯鄲 056002）

復雜地質條件下提高綜放薄頂煤回采率的技術途徑

馮利寧

（冀中能源邯鄲礦業集團，河北 邯鄲 056002）

分析了綜放工作面薄頂煤回采率的影響因素之后，進行了生產工藝研究和技術革新（包括優化初采、放煤、移架工藝和增加機械輔助收煤器等），有效地提高了薄頂煤地回采率，取得了可觀的經濟和社會效益。

薄頂煤回采率；綜放工作面；復雜地質條件

綜合機械化放頂煤開采，是高產、高效、低耗、安全、經濟效益好的采煤技術，但是回采率偏低是綜放工作面的共性問題，特別在中厚煤層的薄頂煤情況下，問題更顯突出。邯鄲礦業集團針對復雜地質條件的中厚煤層開采技術，為提高薄頂煤回采率進行了專門的研究探索，并取得了可觀的效益。

邯鄲礦區主采2號煤層厚度3.0～4.3m，平均3.7m，區內斷層構造多，煤層裂隙發育，煤壁易片幫，且頂板破碎，圍巖壓力大，復雜的地質條件使得一次采全高綜采技術難以實現。1997年邯鄲礦業集團與科研單位聯合攻關，研制了ZF2400/16/25輕型放頂煤液壓支架，成功實踐了4.0m以下中厚煤層綜采放頂煤技術。在十幾年的實踐中，通過持續的技術革新，不斷地優化和改進生產工藝，使綜放工作面回采率由最初的84.65%提高到現在的95%以上。

1 邯鄲礦區2號煤層賦存情況及回采工藝

煤層厚度及頂底板巖性：2號煤層厚度3.0～4.3 m，平均3.7 m；局部有厚度為0～1.0 m的偽頂，薄層狀，泥質頁巖為主；直接頂厚為3～8 m厚的粉砂巖，裂隙發育，易碎；老頂為10～20 m厚的中細砂巖；底板為粉砂巖或中細砂巖。

頂板管理及回采工藝：工作面選用ZF2400/16/25型輕放支架，頂板管理采用全部垮落法，回采工藝為走向長壁后退式綜采放頂煤，端頭斜切進刀，雙向割煤，機組割底煤2.1m，放頂煤1.6 m，采放比1：0.75，采放平行，一采一放。

2 綜放回收率的影響因素

影響薄頂煤回采率的主要因素有：初采損失、末采損失、端頭損失、放煤工藝損失、浮煤損失等。

邯鄲礦區2號煤層屬中厚煤層，裂隙發育。巷道施工若沿底布置，巷道頂板以上僅有1m多的頂煤難以維護；為保證巷道圍巖穩定性、提高掘進速度，兩巷和切眼均沿頂板布置，采用錨網支護。引進綜放技術的初期，為解決中厚煤層放頂煤的回采率問題，曾在回采工藝采取過一些技術措施：工作面初采期間，先沿頂板推進至工作面老頂初次垮落（約25m）后，支架開始鉆底，待支架（除上下7架）全部摸底后開始放頂煤；當工作面距停采線25 m時，支架開始爬坡摸頂；待支架摸頂后距停采線15 m時開始鋪網，為回收支架做準備。在此回采工藝下，初采、末采丟失底煤，浮煤損失、放煤步距和放煤方式不盡合理等，使綜放回采率達到84%左右。為進一步提高回采率，對回采工藝進行了探索研究和技術實踐。

3 中厚煤層綜放工作面回采率的提高途徑

3.1 工作面初采時，支架自切眼開始直接鉆底托頂煤

經對多個綜放工作面礦壓觀測資料統計，初次來壓步距在20～25 m之間，來壓強度不明顯，結合以往初采經驗和2003年在陶二礦12604面進行了支架自切眼開始鉆底的試驗。工作面初采時，以下俯12°～15°的坡度向下過渡，即每循環要鉆底0.15 m左右，直至過渡到煤層底板。由于直接頂易垮落，其垮落膨脹后基本上全部充填了采空區，初次來壓強度不明顯，對支架鉆底影響不大，該項改進大大縮短了支架鉆底距離，減少了初采損失。

3.2 工作面沿底回收

考慮到中厚煤層頂煤薄、不利于控制頂板，最初工作面回收時，是采用距停采線25m時開始起坡摸頂，距停采線15m時鋪網直至停采線。通過不斷摸索實踐，進一步優化回收工藝：2002年自云駕嶺礦12107工作面開始，工作面采用沿底回收，取消了起坡摸頂過程，并將鋪網長度由15 m減少到8 m，在保證支架設備安全搬遷的前提下，最大限度地減少了末采損失。

3.3 優化放煤步距和放煤方式

經對2號煤頂板及煤層的認真分析，本區中厚煤層頂板、頂煤冒放性好，垮落角大于90°，頂煤、直接頂隨支架前移按空間關系順序堆積，但因頂煤較薄不能實現多輪放煤。為此，放煤方式選擇了一刀一放，單輪間隔放煤工藝。經過現場實踐：采用一刀一放地邁小步，單輪間隔順序放煤方式的放煤效果好于單輪順序方式。

3.4 后輸送機老塘側安裝收煤器減少浮煤損失

通過研究發現，工作面機組割煤完后移支架時，破碎的頂煤隨移架滑落進入后輸送機；由于進入后輸送機的煤量大，經常溢到后輸送機兩側，溢到老塘一側的浮煤無法回收。于是，移架后在工作面的老塘內形成了寬600mm、高400mm以上的鋸齒形丟煤帶，隨著工作面的循環推進，丟煤帶將循環產生，并永久丟棄在老塘。在頂煤僅有1.6m左右的煤層工作面，這部分浮煤占到了工作面煤層總厚度的近10%。為解決此問題，我們設計了后輸送機收煤器，收煤器與后運輸機機槽相配套（收煤器單節長1480mm，寬600mm，高度與后輸送槽等高）。移架后，進入老塘的頂煤先滑落到收煤器上然后再滑落到后輸送槽內，拉動后輸送機后，收煤器也同時前移，后輸送機移過的老塘側空間，由原來的用煤填充變為用收煤器填充，避免了頂煤向老塘丟失。同時，在后輸送機煤幫側安裝擋煤板，減少職工清理浮煤工作強度，保證清凈浮煤。這樣采空區基本不丟浮煤，效果非常好，收到了顯著的經濟和社會效益。

3.5 縮短端頭過渡支架

由于兩巷沿頂掘進，端頭支架必須沿頂板布置，而放煤支架沿底布置，工作面自然形成了端頭三角形丟煤帶。為保證端頭支架與底層放頂煤支架形成自然過渡，起初為保證工作面兩端頭6～8架支架始終符合過渡段山勢，避免出現臺階錯架，規定工作面端頭上下5架禁止放頂煤。在生產過程中，我們進行了逐漸縮短過渡支架放頂煤距離的實驗，通過采取減少上下隅角懸頂面積，加大超前備修和端頭支護強度措施，端頭不放煤距離縮短到2～3架，其它過渡支架進行適量放煤，降低了端頭損失。

邯礦集團技術改進前后，綜放工作面煤炭損失統計情況，見表1。

表1 邯礦集團技術改進前后綜放工作面煤炭損失統計表

4 經濟效益和社會效益

邯礦集團綜放產量每年約450萬t，每年可多回收煤炭46.7萬t，按平均噸煤成本200元/t，煤售價在450元/t計算，年可創經濟效益1166 6萬元。

通過優化初采、放煤、支架回收工藝、在后運輸機增加機械輔助收煤器等措施，有效地提高了煤炭資源回采率，提高了工作面的單產和工效，增加了職工收入，相對延長了礦井的服務年限，促進了企業和諧持續發展。

5 結束語

根據邯鄲礦區中厚煤層及復雜地質條件的特性，不宜采用一次采全高回采工藝；工作面巷道需沿頂板布置，其初采損失、端頭損失、末采損失具有必然相關性。采用初采支架自切眼直接鉆底、沿底回收，后輸送機安裝收煤器及優化放煤工藝等措施，最大限度地減少工作面煤炭損失，使綜放工作面回采率由最初的84.65%提高到現在的95%以上，取得了良好地經濟效益和社會效益。

Abstract:After the analysis on factors that influence thin top-coal recovery rate in fully mechanized carving face,we studied manufacturing techniques and proposed a series of reforms,including optimal initial mining,coal caving,advancing support technique and assistant coal-dust collecting equipment.The recovery rate was considerably increased and social-economical benefit was achieved.

Keywords:thin top-coal recovery rate;fully mechanized caving face;complex geological condition

編輯：徐樹文

Increasing Thin Top-coal Recovery Rate Technology of Fully Mechanized Caving Face under Complex Geological Conditions

FENG Li-ning

（Handan mining group,Jizhong energy group,Handan Hebei 056002,China）

TD823.25+1

A

1672-5050（2010）04-0058-02

2009-11-20

馮利寧（1970—），男，河北寧晉人，本科，工程師，從事采礦工程及技術管理工作。