五陽煤礦綜放工作面提高煤炭回收率的技術與方法

宋曉彪

(潞安環能股份公司 五陽煤礦，山西 長治 046200)

煤炭是不可再生的寶貴資源，隨著煤炭的大量開采和巨大消耗，煤炭資源在逐漸減少，愛護和保護煤炭資源日益迫切和重要。五陽煤礦是一個有65 a開采歷史的老礦，煤炭資源儲量所剩不多，每一噸煤炭資源都顯得更加寶貴。

為了提高綜放工作面煤炭回收率，盡可能地多生產煤炭，減少煤炭浪費和損失，五陽煤礦于2018年在7608工作面安裝和應用了低位柔性采空區浮煤回收裝置和技術，提高了工作面煤炭回收率，效果良好。

1 厚煤層綜放工作面采空區浮煤回收技術

1.1 厚煤層低位綜放工作面煤炭損失及損失量

低位綜放工作面煤炭損失主要有三個方面：①工作面的初采和末采，由于初采和末采不能放煤或者說不能充分放煤而形成的損失；②工作面兩端過渡支架和端頭支架不放煤而形成的損失；③采空區殘煤損失。

根據五陽煤礦多年來低位綜放工作面數據統計，低位綜放工作面初采和末采的煤炭損失各占1%左右；工作面兩端過渡支架和端頭支架不放煤，煤炭損失為1.5%左右；采空區殘煤損失為4.5%左右。

1.2 低位綜放工作面采空區浮煤產生的主要原因

低位綜放工作面采空區浮煤產生的主要原因是，低位綜放采煤工作面采用前后雙部刮板輸送機，由于綜放工作面采煤工藝和設備所決定，在綜放工作面支架移架和放煤時，垮落落在支架尾梁上的煤炭不能全部落到后部刮板輸送機上，一部分填入了后部刮板輸送機與采空區跨落煤矸石之間的壕溝中。

每進行一次割煤循環，都會有一部分煤炭填入后部輸送機與采空區跨落帶之間的壕溝中。如此循環就在整個工作面采空區底面上形成了一個與全工作面底面積相同、高度基本與后部刮板輸送機相同，并留有約40°煤炭自流角、前后坡狀的煤炭堆。

1.3 低位綜放工作面采空區浮煤回收技術機理

前面分析已知，低位綜放工作面采空區浮煤主要是由于后部輸送機前移后，后部輸送機與采空區煤矸垮落帶之間形成一個壕溝，移架和放頂煤填入壕溝形成的。低位綜放工作面采空區浮煤回收技術的基本工作原理是采用替占法，用一物體占據壕溝空間，避免支架尾梁上的下落煤炭回落到此壕溝中，從而避免和減少綜放工作面的煤炭損失，提高低位綜放工作面的煤炭回收率。

1.4 低位綜放工作面采空區浮煤回收技術和裝置技術結構的變化和提高

低位綜放工作面采空區浮煤回收技術研究至今，裝置、技術已經進行了多次改進和提高，完成了從高位鋼性采空區浮煤回收技術和裝置發展為現在的低位柔性采空區浮煤回收技術和裝置，綜放工作面采空區浮煤回收技術更科學合理，提高了工作可靠性和煤炭回收率，還進一步簡化了技術結構。

1.5 7608工作面采空區浮煤回收技術和裝置的特殊連掛方式

2018年4月，五陽煤礦根據生產要求決定在7608工作面安裝和應用綜放工作面低位柔性回收裝置。綜放工作面低位柔性采空區浮煤回收裝置的制造和安裝，首先需要在地面后部刮板輸送機后側面焊接連接部件，但當時由于7608工作面設備已經全部在井下安裝完成，無法進行后部刮板輸送機焊接連接部件工作。

在此情況下，我們與相關研究設計單位一起研究出了后部刮板輸送機啞鈴銷卡塊焊接連接部件連接法，完成了后部刮板輸送機啞鈴銷卡塊焊接連接部件的圖紙設計和制造，在地面先安裝對接，試驗成功后，在井下7608工作面進行了安裝和工業性試驗。通過多次工作面現場驗證：在后部刮板輸送機前移后，后刮機連結的采空區浮煤回收裝置及其上面的落物同時前移，其落物為細粒煤炭，其煤炭堆積形狀為丘陵型，有明顯的前坡和緩型后坡，在后坡后端與采空區垮落區還有大約200 mm寬的溝隙，回收裝置上堆積煤炭最大高度約610 mm，前端高度與后溜高度相同，為280 mm。

沒有拖掛采空區浮煤回收裝置的后溜后采空區垮落區有明顯的大的壕溝，其寬度在1 m左右，在采空區垮落區底部明顯看到有一層煤炭存在，證明7608綜放工作面在安裝和應用采空區浮煤回收裝置后，煤炭回收效果明顯。

1.6 7608工作面提高回收率計算

五陽煤礦后部刮板輸送機高度為280 mm，煤采步距為0.8 m，經測量和計算，采空區回收浮煤，平均厚度為0.395 m，比重為1.0 t/m3,工作面煤層平均厚度為6 m，比重為1.4 t/m3計算，回收率計算過程為：

采空區浮煤回收技術和裝置單支架提高煤炭回收率為4.7%.考慮到綜放工作面兩端頭不放煤以及采空區煤炭部分損耗的存在，乘以0.8的系數，7608工作面安裝和應用采空區浮煤回收技術和裝置后，回收率約提高3.76%.

2 采空區浮煤回收技術在五陽礦的推廣應用情況

五陽煤礦于2019年和2020年分別在7609和7521兩個工作面安裝和應用了低位柔性采空區浮煤回收裝置。通過現場查驗，回收效果明顯。

五陽煤礦將進一步應用低位綜放工作面采空區浮煤回收技術，提高每個綜放工作面的煤炭回收率，同時不斷研究其它提高綜放工作面的煤炭回收技術和方法，以提高企業的經濟效益。