提高綜放工作面頂煤回收率的工藝技術(shù)研究

米文斌

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)峪溝煤業(yè)有限公司，山西朔州 036000）

通過對(duì)某礦5105工作面進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其走向長(zhǎng)度為1000m，傾斜長(zhǎng)度為186m，相應(yīng)的厚度為9.6m，采高達(dá)到了3.2m，煤的容重可以得到1.35t/m3。對(duì)于該煤礦進(jìn)行開采的過程中通常選用機(jī)械化放頂煤開采。對(duì)于整個(gè)煤礦而言，通常可以選用垮落子式的管理頂板，而表1表示相應(yīng)的工作面選型設(shè)備參數(shù)。

表1 5105采煤作業(yè)面設(shè)備選型情況表

1 綜放工作面頂煤回收率影響因素

影響頂煤回收率的因素是冒放性程度。通常情況下，頂煤冒放性程度表現(xiàn)為頂煤放出率。假如頂煤放出率越高，那么相應(yīng)的頂煤冒放性就比較好。一般地質(zhì)與技術(shù)因素是導(dǎo)致頂煤冒放性的主要原因[1]。

（1）地質(zhì)因素。包括如下幾個(gè)方面：第一，開采深度；第二，煤層厚度；第三，煤體裂隙發(fā)育程度；第四，煤層中夾石層等。

（2）技術(shù)因素。主要包括如下幾個(gè)方面：第一，架型；第二，采放比；第三，工作面長(zhǎng)度；第四，放煤方式，與之對(duì)應(yīng)表征指標(biāo)參數(shù)為：地層采高、控頂距以及相應(yīng)的放煤步距等等。具體表現(xiàn)為如下幾個(gè)方面：第一，護(hù)巷煤柱，可以提高采區(qū)采出率，通常情況下將護(hù)巷煤柱設(shè)定在4～15m之間。第二，初采損失，在對(duì)工作面進(jìn)行初采過程中，通常原切眼寬度設(shè)定為8.5m，同時(shí)最大控頂距設(shè)定為5.69m。第三，端頭損失，通常在工作面上下端頭各自設(shè)定三個(gè)架不放煤，可是假如并未對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，通常可以減少端頭損失，進(jìn)而可以騰出空間放置更多的煤。第四，架型、底層采高，支架是底層采高的主要限制因素。第五，控頂距，其作為開采參數(shù)的基礎(chǔ)參數(shù)，經(jīng)過大量的論證發(fā)現(xiàn)，一般控頂距能夠直接影響頂煤以及放煤率。第六，采放比，其主要是指采煤厚度以及放煤厚度之間的比值。只有確定合適的采煤比，才可以更好地實(shí)現(xiàn)順利放煤以及優(yōu)化回收率。第七，放煤步距，以回采工作面為前進(jìn)的方向，對(duì)于循環(huán)放煤步距的方式而言，必須保證在進(jìn)行循環(huán)放煤的過程中，頂煤必須實(shí)現(xiàn)充分地裂碎以及松散，與此同時(shí)保證回采率。第八，放出口開啟數(shù)目與放煤順序，設(shè)置好放煤順序以及開啟放出口的數(shù)目，這樣可以大大優(yōu)化放煤效率。

2 工藝技術(shù)方案及實(shí)踐

（1）護(hù)巷煤柱確定。通常情況下，礦井工作面都設(shè)定了4～15m的護(hù)巷煤柱。而該5105工作面，需要從其他采空區(qū)補(bǔ)充水源，因此為了避免其在進(jìn)行回采的過程中不受到老塘水的影響，將工作面護(hù)巷煤柱預(yù)留有10m的距離[2]。

（2）端頭損失計(jì)算。該煤層傾斜角度為14.5°，為了能夠更好地緩解傾斜煤層，以及更好地控制刮板輸送機(jī)的下滑，往往需要在工作面上多設(shè)置一組支架。這樣可以更好地維護(hù)端頭。

（3）架型、底層采高確定。對(duì)于研究對(duì)象而言，可以選用ZF6500/18/35型液壓支架，通常情況下將支架的采高設(shè)定在1.8～3.5m之間。對(duì)于底層采高而言，設(shè)定為3.2m，從而可以更好地減少頂煤的厚度。

（4）采放比確定。其主要由底層采高決定，通常采放比設(shè)定為1∶2。一般情況下，在滿足支撐高度的前提下，底層采高越高而采放比例將變小。這樣可以更好促進(jìn)頂煤松動(dòng)。

（5）控頂距確定。假如已經(jīng)選好綜放設(shè)備的選型設(shè)備后，那么最大控頂距設(shè)定為5690mm，而最小控頂距設(shè)定為4890mm。

（6）放煤步距確定。在進(jìn)行5103工作面回采過程中，通常可以對(duì)工作面進(jìn)行二刀一放的形式。

（7）確定放煤順序以及相應(yīng)的放出口開啟數(shù)量。工作人員進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表2表示四種放煤方式實(shí)驗(yàn)效果圖。

表2 四種放煤方式的放煤效果表

通過對(duì)上述表格進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，如果在實(shí)際生產(chǎn)中選用多輪、兩段、順序、等量放煤，在放煤過程中見矸即停。因此為了能夠有效地提高放煤質(zhì)量，以及提高放煤的回收率與有效降低含矸率，那么必須從如下兩個(gè)方面入手：第一，不斷提高員工的責(zé)任心；第二，提升員工的技術(shù)能力。

（8）合理工作面長(zhǎng)度確定。從設(shè)計(jì)的層面進(jìn)行分析，假如設(shè)備能夠承擔(dān)工作需要，那么可以最大限度地提高工作面的長(zhǎng)度。假如刮板輸送機(jī)設(shè)置的長(zhǎng)度有限時(shí)，而相應(yīng)的頂煤厚度又比較大，那么頂煤放出量將會(huì)較大，因此必須具備較強(qiáng)的運(yùn)輸能力。從生產(chǎn)管理的層面進(jìn)行分析，假如工作面長(zhǎng)度大于200m，那么將不利于對(duì)后部輸送機(jī)管理。依據(jù)礦山的實(shí)際，通常工作面走向長(zhǎng)度在150～200m之間，在此取值為186m。

（9）工作面過斷層期間頂煤回收率管理。在下端頭推進(jìn)到130m位置處時(shí)，其遇到了正斷層，在通過該層過程中，管理者必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跟班。與此同時(shí)可以分析頂板動(dòng)態(tài)情況下，因此可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)正常放煤情況，這樣可以大大優(yōu)化工作面通過斷層使得煤炭回采率提高。

（10）優(yōu)化產(chǎn)量計(jì)量工作，不斷優(yōu)化放煤工藝。對(duì)于煤炭生產(chǎn)計(jì)量而言，可以在運(yùn)輸巷道輸送機(jī)位置設(shè)置電子秤。對(duì)于放煤工藝管理而言，可以設(shè)置專人對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟班抽查，這樣可以對(duì)頂煤放煤情況進(jìn)行監(jiān)督，當(dāng)見到矸放煤口時(shí)，必須停止放煤。當(dāng)頂煤并未達(dá)到正常放煤目的時(shí)，不能移架，這樣可以極大地保證放出更多的煤[3]。

3 實(shí)踐效果分析

（1）回采率超過國(guó)家規(guī)定。該工作面回采率為84%。工作面長(zhǎng)度設(shè)定為186m后，其中兩道一側(cè)的190m煤柱10m，動(dòng)用寬度為204m，與此同時(shí)，相應(yīng)的采區(qū)采出率達(dá)到了78.24%，該數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）回煤箱使用效果明顯。在后刮板送機(jī)上設(shè)置回煤箱后，其回采率提高了2.78%。與此同時(shí)其取得效果，不僅增加了后部刮板輸送機(jī)的寬度，可以減少回煤箱底煤的損失量，而且可以有效地放出橢球體下部的三角煤。

（3）在上端頭放煤后，可以大大提升放煤率。這樣可以在上端頭增加三架，進(jìn)而可以放置更多的煤，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)回收率提高了3.11%。

（4）從整體上進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備配合相對(duì)較好，具有較好的技術(shù)路線。

4 結(jié)語

該礦首先從放煤工藝進(jìn)行分析，與此同時(shí)結(jié)合井下5號(hào)綜采放頂煤回采工藝，因此提出針對(duì)其頂煤回收率的優(yōu)化方法。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行工程實(shí)踐，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該方式具有較好的效果以及經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，綜放工作面頂煤回收率的高低還與如下幾個(gè)方面有關(guān)：第一，設(shè)備配套；第二，工作面布置；第三，放煤工藝；第四，操作工藝等。