淺析綜采放頂煤煤炭損失與提高回采率的主要途徑

趙玉峰

國家能源集團國神神華億利黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300

近年來，隨著現(xiàn)代化城市的建設(shè)，煤炭資源的市場需求量與日俱增，而作為不可再生的能源資源，目前在研制可替代的新能源的同時還要求能夠提高煤炭資源的利用率，如在開采過程中加強其回采率，在制作過程中加強其燃燒率等。本文旨在從源頭上，即從煤炭資源的開采過程中，做好相關(guān)措施優(yōu)化創(chuàng)新，從而盡可能地滿足對于市場中的煤炭資源需求。

1 綜采放頂煤技術(shù)的概述

1.1 綜采放頂煤技術(shù)概述

顧名思義，綜采放頂煤技術(shù)是針對頂煤開采的一項煤礦工藝技術(shù)，其主要是對于厚煤層中的綜合采煤工藝，將厚煤層進行分段，在煤層底部的水平面上設(shè)置高2～3m的長壁采煤工作面，繼而實現(xiàn)對工作面上方的頂煤以綜合采煤工藝或是其他的回采工藝來進行破碎散體后回收的方式。在傳統(tǒng)的煤炭開采技術(shù)中，放頂煤綜采工藝并未取得較高的經(jīng)濟效益，且對于煤炭損失量也較大。這主要是因為綜采放頂煤技術(shù)并未能夠全面發(fā)揮其工藝優(yōu)勢。如在緩傾斜煤層中所建設(shè)的工作面不能夠很好地拓展其整個厚煤層中的煤炭，如不能夠營造“三軟、兩硬、不穩(wěn)定”的工作面，因此工作面的單產(chǎn)效率不高。另外，還受到工作流程影響、工作技術(shù)設(shè)備水平等多方面的因素影響。

1.2 綜采放頂煤技術(shù)的短板

從外部環(huán)境來說，導(dǎo)致綜采放頂煤技術(shù)回采率不高，煤炭資源大量損失的原因為整個煤礦下的開采環(huán)境惡劣，而能夠采用的綜采放頂煤的機械設(shè)備可能具有老舊、技術(shù)性不高、效率低下等問題，影響整個采煤過程的效率和質(zhì)量；可以說，綜采放頂煤技術(shù)的內(nèi)部環(huán)境才是影響煤炭損失的主要原因：（1） 綜采放頂煤技術(shù)具有豐富性，各種技術(shù)都針對各種典型的開采環(huán)境，如果采用了不適合用于該種生產(chǎn)環(huán)境的技術(shù)手段，則會直接帶來煤炭的損失。目前綜采放頂煤技術(shù)根據(jù)厚煤層最底層的傾斜角度，分析緩傾斜-傾斜厚層煤和急傾斜厚層煤兩種；前者的開采技術(shù)分為三種，為全厚放頂煤開采、預(yù)采頂分層網(wǎng)下放頂煤開采和傾斜分段房頂煤開采；急傾斜厚煤層放頂煤開采擁有水平分段放頂煤采煤法和傾斜-圓弧-水平布置方式放頂煤采煤法。而并不是所有厚煤層的水平面都是緩傾斜或是急傾斜的，對于傾斜的測量和分析也成為綜采放頂煤的主要影響因素其技術(shù)的選用，繼而影響生產(chǎn)效率。

（2） 綜采放頂煤的工藝流程的影響，在開采過程中，如果出現(xiàn)未能夠按照既定的技術(shù)流程展開開采，或是未能夠按照工藝流程中要求的參數(shù)做好割煤。分析綜采放頂煤的工藝流程可知，其具體的開采工序主要如下所示：①在工作面上采用雙滾筒采煤機實現(xiàn)長水平方向的截割媒體，兩端位置采用斜切進刀的方式，保證深度在0.8m之內(nèi)，高度在工作面水平高度的2.4～2.8m之間。采煤機配合滾筒螺旋葉片、擋煤板和前部的輸送機進行落煤的回收以及輸送，將其運輸?shù)焦ぷ髅嬷?。在進行切割的時候，要注意觀察厚煤層的具體情況，一旦出現(xiàn)煤層傾斜角較大，則必須采用單向割煤工藝，實現(xiàn)由下向上的割法。在具體的工藝操作中，如煤礦工人未能夠觀察厚煤層的具體傾斜角度，而是一味地采用雙滾筒采煤機的雙向割煤方式，則會帶來頂煤的冒放性不佳的現(xiàn)象，因此影響到頂煤的回采率。②移架。該工藝主要是實現(xiàn)對整個端面頂煤的穩(wěn)定性和安全性，也是保護施工人員的安全性。采煤機進行割煤工藝時，液壓支架會深處其前探梁支護住新裸露出來的頂煤，在采煤機完成一次切割后支護架的前探梁就會收回，轉(zhuǎn)為護幫板護住煤壁的方式。移架需要根據(jù)切割機的工作狀態(tài)隨時的展開動態(tài)變化，其支架工作時的靈活性和狀態(tài)直接影響著其是否能夠及時調(diào)整自己的支護狀態(tài)，確保整個厚煤層頂煤的安全性和穩(wěn)定性以及其頂煤的冒放性質(zhì)。③實現(xiàn)輸送機的運動。綜采放頂煤技術(shù)中主要有前后兩部輸送機，在開采切割運輸過程中，要求根據(jù)各個流程的順序的不同，依照參數(shù)情況以及技術(shù)要求展開前部和后部輸送機的推移。根據(jù)前部輸送機同采煤機的原始位置來進行其推移。如果實在距離采煤機15m處的位置，即可以采用一次逐節(jié)推移的方式，使其貼近煤壁；如果是在距離采煤機5m左右的位置，則要求采用多次小范圍的推移，一次距離不超過300mm，并且要確保前部輸送機的彎曲段不小于15mm。在完成前部輸送機推移后，利用專用的千斤頂，將后部輸送機推移到同前部推送機相對位置上。在操作中，會因為推送機的性能的問題，導(dǎo)致在操作中其未能夠達到既定的參數(shù)值內(nèi)，或是由于輸送機等的組成結(jié)構(gòu)的簡單性，容易導(dǎo)致輸送機出現(xiàn)錯槽或是掉鏈的現(xiàn)象。因此，直接影響輸送機達到位置，從而對于整個煤壁帶來影響。對于綜采放頂煤開采而言，要求實現(xiàn)操作的精細化發(fā)展，一旦未能夠達到既定的參數(shù)和位置，則會直接影響整個回采率。

（3） 整個厚層煤的開采參數(shù)的設(shè)計，如在厚煤層中要求先展開頂煤開采，繼而展開底煤開采，最終再實現(xiàn)對頂層的回采。因此，需要合理地評估底煤的開采高度，對于整個厚層煤煤壁帶來的影響。

筆者在上述展開對綜采放頂煤開采技術(shù)的全過程分析，可以發(fā)現(xiàn)綜采放頂煤技術(shù)對于目前的煤礦生產(chǎn)具有一定的優(yōu)勢的同時，仍會因為一些操作原因、工藝流程管控等問題，導(dǎo)致出現(xiàn)呆滯煤量的問題。

1.3 綜采放頂煤技術(shù)煤炭損失的構(gòu)成

綜采放頂煤技術(shù)下煤炭回采率低和煤炭的損失并不是兩個相同的概念，如煤炭損失的組成情況下如果有影響到回采率的，則可以對癥下藥尋求提高回采率的方式。在厚煤層采區(qū)中，其煤炭的損失主要是兩個方面：一個就是工作面的回采損失，另一個就是護巷煤柱的損失。分析可知，造成后者即護巷煤柱的損失的主要原因是在放煤過程中，出現(xiàn)的煤炭損失。如在初采后，為了實現(xiàn)對支架的保護，則控制住頂煤的放出量，由此將會帶來煤炭的損失；而在終采過程中，其采用的收尾方式，要以安全性和穩(wěn)定性為原則，將會不可避免地停止對頂煤的開采，因此，對愛來煤炭的損失；更重要的是目前所采用的煤炭開采是一項安全性至上的工作，因此在放煤量的設(shè)計中，不能夠以全面實現(xiàn)采煤量和放煤量之間的比例最完美，以免會導(dǎo)致底部煤開采高，頂煤就不容易裂碎，不容易放出，因此，出現(xiàn)頂煤損失的情況。更有因為我國現(xiàn)有的放煤方式的局限性，不論是何種防霉方式，其都要帶來煤炭的損失和出現(xiàn)煤炭混入雜物帶來的損失。而對于回采損失而言，其主要構(gòu)成就是由上述的綜采放頂煤技術(shù)的限制性所帶來的。

2 提高綜采放頂煤煤炭回采率的途徑

因此在綜合分析中，只有減少回采過程中工作面煤炭損失，才能夠有效提高其回采率，當(dāng)前根據(jù)各個回采工作面中各個環(huán)節(jié)中的煤炭資源的損失是提高煤炭回采率的最優(yōu)途徑。

2.1 優(yōu)化綜采放頂煤的開采技術(shù)

由于放頂煤的工藝參數(shù)設(shè)計、工藝流程以及工藝所不依靠的設(shè)備是導(dǎo)致整個煤炭回采率低的主要原因。因此，要求能夠探索出新的頂煤開采技術(shù)，或是進行放頂煤工藝的優(yōu)化。①探索采用跨上下山開采方式。如對于綜采放頂煤開采工藝中基于對緩傾斜-傾斜的煤層的工作面可以采用跨上上取消上上煤柱的方式來減少由于煤柱中的煤炭的損失情況，從而提高對煤柱的回采率。②實現(xiàn)對工作面的優(yōu)化設(shè)計的方式。由于工作面的切割的水平距離為200m之內(nèi)，整個綜采放頂煤的工作面長度為500～2000m之間，這兩者之間的長度的不均配，導(dǎo)致需要依靠更多的隔離煤柱進行隔離，而非直接對其展開放頂煤，因此，帶來資源的損失量較大，回采率降低。因此，要求能夠適當(dāng)實現(xiàn)兩者之間的長度的適配度，使得兩者之間具有操作控制的同時還不需要浪費隔離煤柱；③是采用沿空掘進技術(shù)。在煤礦想到中采用沿空掘進技術(shù)則是能夠達到不預(yù)留許多煤柱隔離或是僅僅預(yù)留小煤柱隔離的方式來提高對煤炭的回采率。

2.2 優(yōu)化綜采放頂煤開采方案

上述提到的工藝是單純對于綜采放頂煤技術(shù)下的煤炭損失量的控制來提高回采率的。但是同時還需要統(tǒng)籌整個開采方案，實現(xiàn)對整個開采過程中的工藝控制，避免由于方案的不科學(xué)、不規(guī)范帶來不得不通過減少煤炭的開采來達到其他的開采性質(zhì)。如在工程中工作面的端頭和端尾因為要實現(xiàn)相關(guān)器械的撤退，而不得不實現(xiàn)對其的放棄開采，因此，要求能夠通過其他的而優(yōu)化措施，來降低對于工作面端頭、端尾的回采率。①要求能夠合理布置工作面巷道，通過統(tǒng)籌安全性和經(jīng)濟效益性的情況下，采用沿底掘巷方式。②要求能夠合理布置整個綜采放頂煤的機械設(shè)備的位置，即要去能夠保證在施工中各個機械設(shè)備能夠時刻位于自己的相對位置上，避免機械設(shè)備對于整個煤壁的影響，帶來煤炭的損失掉落等。③必須能夠做好對煤井的參數(shù)考察，選擇最佳的開采工藝。如頂煤的厚度、硬度、厚煤層下的水平傾斜角度以及放煤口的間距等等都對于綜采放頂煤開采技術(shù)有一定的額影響，因此要在基于對這些數(shù)據(jù)的收集，以及根據(jù)一定的設(shè)計方案的規(guī)劃的前提下，選擇最佳的工作方案，如控制好放煤口的高度、放煤時間長短、放煤的位置等參數(shù)。

2.3 優(yōu)化對綜采放頂煤煤炭開采的管理制度

實現(xiàn)技術(shù)方案的優(yōu)化創(chuàng)新是直接提高煤炭回采率的主要途徑。但同樣的對于綜采放頂煤工藝、機械設(shè)備、煤礦工作等的精細化管理更是對其回采率具有重要的影響。如在煤炭放頂煤的開采中，整個煤礦的工作所掌握到的是傳統(tǒng)的綜采放頂煤的機械設(shè)備，因此，在施工中實現(xiàn)開采技術(shù)的優(yōu)化完全是毫無依據(jù)。①要求能夠加強對綜采放頂煤開采制度的建設(shè)，如要求根據(jù)具體的煤礦情況制定好綜采放頂煤的開采方案和工藝技術(shù)，實現(xiàn)第三方的監(jiān)督管理，避免操作人員對于開采技術(shù)的不落實不貫徹；同時還要求能夠做好工作細則的建設(shè)，控制每天的開采量，避免為了達到效益而對于工藝技術(shù)或是礦井安全有所忽視。②要求加強對綜采放頂煤開采技術(shù)的信息化建設(shè)，其中的信息化建設(shè)不僅僅包括在綜采放頂煤的工作面中導(dǎo)入信息技術(shù)，如將智能機械設(shè)備導(dǎo)入到前后部輸送機的移動工作中，確保其移動的位置、距離、傾斜角的科學(xué)性；還要求能夠在整個礦井中導(dǎo)入信息技術(shù)，如利用智能監(jiān)控設(shè)備，建立起整個厚煤層的75%回采率的最佳方案模擬，從而能夠在模擬的前提下，更直接有效的展開放頂煤的回采。③要求加強對整個煤炭開采工作隊伍的專業(yè)性、職業(yè)性的建設(shè)。要求綜采放頂煤煤炭開采方案的設(shè)計者，能夠繼續(xù)學(xué)習(xí)掌握到最新的開采工藝，并且能夠加緊對于放頂煤工藝的再優(yōu)化；對于煤礦開采人員而言，要求其能夠具有專業(yè)性，嚴格按照其施工技術(shù)、施工流程展開施工，避免因為不小心或是沒注意等情況帶來安全威脅繼而影響到放頂煤的回采率。

總體來說，實現(xiàn)對綜采放頂煤煤炭損失的構(gòu)成分析，繼而展開對提高回采率的途徑的探究對于煤炭資源的發(fā)展、煤炭開采工藝的優(yōu)化等都具有非同小可的作用。

3 結(jié)語

綜上所述，綜采放頂煤技術(shù)是采用綜合機械法或是其他的其他的回采工藝對于頂煤的一種開采方式。其主要的工藝是為了實現(xiàn)對厚煤層上分層所預(yù)留下的煤炭的開采，在現(xiàn)有的工藝技術(shù)上，往往要預(yù)留一定數(shù)量的頂煤保證安全性，因此會帶來大量的煤炭資源浪費，因此，本文展開的關(guān)于提高頂煤的回采率的途徑的研究對于解決現(xiàn)實中的煤炭開采問題具有重要的意義，能夠成為社會資源的合理配置以及推動現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要動源所在。