水簾洞煤礦提高綜放工作面煤炭回收率的方法及實(shí)踐

孫 斐，張 恒（彬縣水簾洞煤炭有限責(zé)任公司，陜西 彬縣 713500）

水簾洞煤礦提高綜放工作面煤炭回收率的方法及實(shí)踐

孫 斐，張 恒
（彬縣水簾洞煤炭有限責(zé)任公司，陜西 彬縣 713500）

本文主要分析了水簾洞煤礦綜放工作面煤炭損失成因，介紹了提高煤炭回收率的主要途徑及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

綜放工作面；回收率；放煤工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.058

1　引述

綜采放頂煤開采技術(shù)源于歐洲，二十世紀(jì)七十年代，我國(guó)首次在潞安、兗州等礦區(qū)引進(jìn)綜采放頂煤技術(shù)。由于這種開采工藝具備技術(shù)成本低，效益突出等特點(diǎn)，很快在條件具備的礦區(qū)得到了推廣應(yīng)用，但隨之帶來煤炭回收率低、通防管理工作復(fù)雜等一系列新問題。為此，水簾洞煤礦主要針對(duì)綜放開采煤炭損失成因，根據(jù)自身煤層賦存特點(diǎn)及煤層性質(zhì)，提出了一套提高煤炭回收率的方法并取得了較好的實(shí)踐效果。

2　綜放工作面煤炭損失成因分析

水簾洞煤礦綜放工作面煤炭損失主要來源于四個(gè)方面。

（1）本區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷層分布較為密集，采掘過程中揭露的斷層落差一般為0.8～2.4m，且區(qū)內(nèi)煤層起伏變化較大。開采過程中往往會(huì)造成一定的煤炭損失，且這部分煤損無(wú)法避免。

（2）由于煤層底板為遇水極易軟化膨脹的鋁質(zhì)泥巖，必須留底煤開采。根據(jù)相鄰幾個(gè)礦井的開采經(jīng)驗(yàn)，底煤厚度一般控制在2.0m左右。若不留底煤，采掘工程中綜掘機(jī)、液壓支架等重型設(shè)備下陷，無(wú)法正常行走或前移。如果在采掘過程中合理的控制底煤厚度，這部分煤炭損失將會(huì)進(jìn)一步減少。

（3）放頂煤開采設(shè)計(jì)造成的煤炭損失。①護(hù)巷煤柱損失。其中包括區(qū)段護(hù)巷煤柱、上下山保護(hù)煤柱等。若采用無(wú)煤柱開采或小煤柱開采，這部分煤炭損失有望進(jìn)一步減少。②工作面設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。由于受現(xiàn)有開采技術(shù)條件的制約，工作面設(shè)計(jì)過程中要考慮通風(fēng)、防滅火、機(jī)電設(shè)備性能、井田大小、礦井生產(chǎn)能力等因素，不能無(wú)限制的通過增加工作面傾斜長(zhǎng)來降低區(qū)段煤柱損失量，通過增加工作面走向長(zhǎng)來降低初、末煤炭損失比率。③工作面兩端頭煤炭損失。由于上下兩端頭頂煤運(yùn)動(dòng)、破壞有限，且上下端頭設(shè)備占用空間較大，往往需要各安裝2～3架過渡支架來保護(hù)后部刮板運(yùn)輸機(jī)的溜頭、溜尾等，這種支架尾梁及放煤口高度較大，這兩個(gè)因素導(dǎo)致端頭頂煤放出率低。④高位鉆場(chǎng)及工作面聯(lián)絡(luò)巷造成的煤炭損失。由于工作面走向長(zhǎng)度都在2200m以上。

（4）放煤工藝造成的煤炭損失。①頂煤的低冒放性帶來的煤炭損失。頂煤的冒放性不僅受煤層硬度等地質(zhì)因素影響，還取決于采動(dòng)過程中對(duì)頂煤的破壞程度及頂煤塊度的大小。②放煤步距帶來的煤炭損失。厚煤層往往在一定的范圍內(nèi)厚度變化較大，工作面在實(shí)際開采過程一般采用一種放煤步距。③放煤方式帶來的煤炭損失。目前，綜放工作面的放煤方式主要有單輪順序、單輪間隔和多輪順序放煤法。實(shí)踐表明，多輪順序放煤法最為有效，但無(wú)論采取哪種放煤方法，煤炭損失無(wú)法避免。

水簾洞煤礦開采初期由于缺乏綜放工作面開采經(jīng)驗(yàn)，煤炭回收率較低，首采ZF3801工作面煤炭回收率為75.43%，頂煤回收率僅為70.21%。

3　提高煤炭回收率的措施

（1）采掘過程中加強(qiáng)地質(zhì)及儲(chǔ)量管理工作。巷道掘進(jìn)期間最大限度掌握斷層的分布及煤層的起伏變化，為回采時(shí)提高煤炭回收率奠定基礎(chǔ)。

（2）采掘期間合理控制底煤厚度，最大限度的降低底煤損失。經(jīng)ZF3801、ZF3807、ZF3805三個(gè)綜放工作面的開采實(shí)踐，底煤厚度控制在0.5～1.0m時(shí)，能較好的封閉底板泥巖，避免支架下沉。ZF3807工作面走向長(zhǎng)1651m，傾斜寬125m，底煤回收提高28.27～42.4萬(wàn)噸，底煤回收率提高50%～75%。

（3）優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)，減小設(shè)計(jì)損失。①減小區(qū)段煤柱尺寸，推廣應(yīng)用小煤柱護(hù)巷技術(shù)。為最大限度的降低區(qū)段煤柱損失，且保證煤柱的可靠性，水簾洞煤礦與相關(guān)科研院校合作，根據(jù)礦井煤層賦存特點(diǎn)及性質(zhì)，采用數(shù)值模擬、工程類比等方法，將區(qū)段煤柱確定為8.0m，避免了由于區(qū)段煤柱過大而造成的煤炭損失。②優(yōu)化工作面幾何尺寸。根據(jù)不同區(qū)域煤層賦存特點(diǎn)、厚度變化、礦井生產(chǎn)能力及煤層的自然發(fā)火期等因素對(duì)每一個(gè)工作面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。原則上最大限度增加工作面的走向長(zhǎng)及傾斜寬，減少區(qū)段煤柱及上下山保護(hù)煤柱數(shù)量，從而降低煤炭損失。③優(yōu)化區(qū)段內(nèi)輔助巷道設(shè)計(jì)。水簾洞煤礦區(qū)段內(nèi)主要布置高位鉆場(chǎng)、工藝巷、聯(lián)絡(luò)巷等巷道及硐室。高位鉆場(chǎng)及工藝巷盡可能延巷道頂板布置，保證工作面在巷道或硐室下方推過不受影響。此外，盡可能的減少聯(lián)絡(luò)巷的個(gè)數(shù)，并使聯(lián)絡(luò)巷與工作面兩順槽夾角為70°，這樣工作面推采至聯(lián)絡(luò)巷時(shí)既可以避免大面積來壓，又能繼續(xù)放煤而回收大量頂煤。④加強(qiáng)上下端頭放煤強(qiáng)度。為弱化上下兩端頭頂煤強(qiáng)度，在ZF3807、ZF3805工作面上下兩端頭均采取震動(dòng)炮松動(dòng)頂煤的措施，但過渡支架放煤能力有限，端頭頂煤回收率提高并不明顯。

（4）優(yōu)化工作面放煤工藝，減少頂煤損失。①提高頂煤的冒放性。ZF3807、ZF3805工作面煤層平均厚14.5m，采高3m，頂煤厚11.5m，底煤厚0.5m，采放比為1：3.67。由于頂煤厚度大、硬度較大，采動(dòng)對(duì)頂煤破壞不夠充分，放煤初期大塊頂煤易形成臨時(shí)拱結(jié)構(gòu)，阻礙頂煤回收。因此，為弱化頂煤強(qiáng)度，改變其冒放性，每天早班（工作面每推進(jìn)2.4m），延工作面布置一排超前松動(dòng)炮眼（炮眼靠近煤壁布置在兩架之間，深度與頂煤厚度一致）。這種方法能有效的破壞頂煤的完整性，使其冒放性大大增強(qiáng)。②每班生產(chǎn)前必須鉆探頂、底煤厚度，以便及時(shí)調(diào)整采煤機(jī)滾筒臥底深度及放煤步距。若采放比大，放煤步距小，則采空區(qū)方向的矸石首先到達(dá)放煤口；若采放比較小，放煤步距較大，則頂煤上方的矸石首先到達(dá)放煤口。所以煤層厚度變化較大時(shí)，要及時(shí)調(diào)整放煤步距。③根據(jù)ZF3801、ZF3807兩個(gè)綜放工作面的實(shí)際開采經(jīng)驗(yàn)，多輪順序放煤最為有效。實(shí)踐證明，大塊頂煤形成的臨時(shí)拱結(jié)構(gòu)能被其相鄰的放煤口放煤時(shí)有效破壞，下一輪放煤時(shí)還能回收大量頂煤。因此，工作面一般由配置兩名放煤工，兩人相距7～8架各操作一個(gè)放煤口同時(shí)放煤。

通過采取以上措施，水簾洞煤礦ZF3807、 ZF3805兩工作面煤炭回收率均提高至83.57%，較ZF3801工作面提高了8.14個(gè)百分點(diǎn)；頂煤回收率提高至84.06%，較ZF3801工作面提高了13.85個(gè)百分點(diǎn)。頂煤回收率提高較為明顯。

4　結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)我礦煤層賦存特點(diǎn)及煤層性質(zhì)，結(jié)合ZF3801、ZF3807 ZF3805、三個(gè)綜放工作面的實(shí)際開采經(jīng)驗(yàn)，頂煤弱化處理是提高煤炭回收率最為直接有效的方法；及時(shí)準(zhǔn)確地掌握頂、底煤厚度對(duì)提高煤炭回收率具有重要的指導(dǎo)意義?；厥章实奶岣呤且粋€(gè)系統(tǒng)工程，由上述綜合因素綜合因素決定。

孫斐（1981-），本科，助理工程師。