提高綜采放頂煤工作面回采率的措施研究

劉 園

(山西汾西礦業集團高陽煤礦,山西 孝義 032306)

引 言

在中厚煤層的開采中，煤的全機械開采方法被廣泛使用，并且是煤礦開采的主要方法。盡管全機械采煤法在煤礦的發展中具有獨特的應用優勢，但也存在許多實際的應用問題。因此，在全機械掘進開采中，為了提高源頭利用率，必須采取有效措施來提高工作面開采率。

1 綜采放頂煤開采工藝

1.1 采煤機割煤

采煤機開采是應用全機械采煤技術的重要環節，通常使用雙向切割工藝來切割炭體。當切割炭體時，煤機的截割深度通常在0.6 m～0.8 m，采高控制在2.2 m～2.6 m，使用帶有偏轉器和勺型鼓形螺旋槳將采煤機割下的煤送到前部傳送帶上。

1.2 移架

移架的主要目的是確保工作空間和頂板支撐強度。通常采煤機經過后利用溜子自重將支架拉移到位。在移動支架的過程中，必須考慮時間準確性和安全性[1]。綜采工作面設備布置，如圖1所示。

圖1 綜采工作面設備布置圖(立體圖)

1.3 前部輸送機推移

框架移動后，前輸送機的正時運動通常是在距采煤機后滾筒12 m～15 m的距離處進行的，并且前輸送機從一端到另一端依次移動。控制彎曲段的長度和步距是技術控制的兩個重要方面。彎曲部分的長度主要由15 m的高度控制，步距約為0.6 m,一次完成傳送帶。

1.4 放頂煤

放煤采用人工操作的方法。采煤機割煤后，由專職放煤工人按照規定的步距和放煤時間操作尾梁進行，煤炭被順序的放到后輸送機上。連續放煤后，可以及時移開尾梁，然后可以延長插板。放煤速度主要根據后輸送機中的實際運煤量決定。此外放煤的位置和速度不能過快，以防止壓住后部傳送機，放頂煤工藝施工示意圖，如圖2所示。

圖2 放頂煤工藝示意圖

1.5 清煤

在放頂煤前和工藝完成后，要清潔支架底部的浮煤、支架之間的浮煤和電纜槽中的浮煤。此外，還應注意后傳送帶前面的煤堆。如果積聚了很多磚塊，將會影響放煤的視線，從而影響工作效率。

2 綜采放頂煤工作面煤炭損失情況分析

2.1 放煤工藝對煤量的損失

綜放工作面全機械化回收率低，造成大量的煤炭流失，工藝損失是其中之一原因，放煤損失的量受多種因素影響，例如節煤方法，步驟控制和煤的特性。總體而言，過程損失量約占工作面采出量的1/3。針對這種情況，人們在實踐中繼續優化生產過程，并加強對過程各個方面的管理，在一定程度上減少了過程損失。但是，該技術具有較高的要求。在放煤作業技術中，必須放慢放煤速度，因此在一定程度上影響了工作效率。逐步合并一系列放煤工藝也具有許多優點。除了較高的回收率，放煤速度也快得多。因此，這是一種廣泛使用的方法，尤其適用于小面積開采[2]。

2.2 工作面前后端頭對煤量的損失

在開采全機械放頂煤工作面時，工作面兩端頭不放煤也是造成回收率低的一個主要因素。由于機頭的前3架～4架和機尾的3架～4架支架沒有放煤功能，如果需要改進前后端頭的支架功能，會增加支護工作面兩端的難度，這樣會造成安全隱患。

2.3 初采、末采對煤量的損失

在工作面初采期間會受到初期來壓的影響，初采期間5 m～10 m范圍內，不放頂煤，這樣就將5 m～10 m的頂煤全部冒落充填到采空區；末采階段，為保證支架能夠安全順利的撤出，需要在距停采線10 m范圍內掛網，做停采工序，不放頂煤；這樣計算的話在20 m范圍內的頂煤將損失到采空區。

2.4 地質變化對煤量的損失

回采工作面在回采期間經常會遇到地質變化，在遇到地質變化巖石硬度大，采煤機不能正常截割時，需要開震動炮，這樣會帶來一系列影響工作面正常推進的情況的發生，除此之外，如果遇到的地質變化范圍過大，需要提前考慮掘進二切眼，將此范圍的地質變化繞過，這樣就造成了工作面可采長度縮短，煤量損失[3]。

3 提高綜采放頂煤工作面回采率措施

3.1 加強管理，減少初采、末采煤量損失

鑒于最初和最終采礦過程中的損失，可以采取加強過程管理和優化某些設備的操作之類的措施來有效地控制損失，從而達到提高回收率的目的。在采礦的最初階段，頂板管理非常重要，必須準確判斷頂板垮落的時間。如果頂煤和頂板不能按照初期來壓步距垮落，則可以使用強制放頂的措施來解決頂板初次垮落的問題[4]。

3.2 科學選擇放煤工藝，減少采煤工藝選擇不合理對煤量的損失

在表層煤的全機械開采中，過程損失占最大比例，因此減少了過程損失，從而進一步提高了回收率。在此過程中，采煤工藝是關鍵，科學合理的選擇有利于提高采煤率。在選擇采煤方法時，必須結合煤層的厚度，較厚的煤層應采用綜放工藝或者大采高綜采工藝，而較薄的煤層應采用綜采。

3.3 選擇使用最佳支架型號

支架的類型也對丟失率有特定的影響，因此應該合理選擇支架的類型。根據煤口的位置，液壓支架通常分為三種類型，即高、中、低放頂煤液壓支架。其中，高位放液壓支架具有結構簡單、強度高、易拆卸的特點；缺點是回收率相對較低，對煤層收縮的放頂要求較高。中位放煤的特點是煤塵多、回收率小、在支架之間難以回收三角煤炭，放煤效果不理想。低位放煤支架效果好，減少了煤的損失，節約了較高的成本；缺點是放煤速度必須嚴格控制。簡而言之，必須根據實際情況和具體條件，科學、合理地選擇采煤方式[5]。

3.4 優化放煤步距

首先，應根據放煤支架和溜槽的模型選擇放煤步距，以增加頂煤的回收率并最大程度地減少煤矸混合。通常，如果放煤步距太大，則放煤口上方的頂煤更可能垮落并流入采空區，從而導致頂煤損失。但是，如果步距較小，會增加一個割煤循環時間，所以放煤步距的合理選擇非常重要，應根據放煤支架的型號選擇合理步距。

4 結語

煤炭是不可再生資源，隨著多年的開采，有些礦井將接近資源枯竭，而現有的技術還不能實現深層煤炭開采的水平，雖然在綜合機械化采煤的前題下，煤炭損失有很多組成部分，但是要利用現有的手段，盡量精采、細采、提高煤炭回收率，還要從創新的角度去考慮開發煤巖識別系統解決放頂煤回收率低的問題。