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)集團峪溝煤業(yè)有限公司，山西朔州 036000）

通過對某礦5105工作面進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其走向長度為1000m，傾斜長度為186m，相應的厚度為9.6m，采高達到了3.2m，煤的容重可以得到1.35t/m3。對于該煤礦進行開采的過程中通常選用機械化放頂煤開采。對于整個煤礦而言，通?？梢赃x用垮落子式的管理頂板，而表1表示相應的工作面選型設(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，那么相應的頂煤冒放性就比較好。一般地質(zhì)與技術(shù)因素是導致頂煤冒放性的主要原因[1]。

（1）地質(zhì)因素。包括如下幾個方面：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。主要包括如下幾個方面：第一，架型；第二，采放比；第三，工作面長度；第四，放煤方式，與之對應表征指標參數(shù)為：地層采高、控頂距以及相應的放煤步距等等。具體表現(xiàn)為如下幾個方面：第一，護巷煤柱，可以提高采區(qū)采出率，通常情況下將護巷煤柱設(shè)定在4～15m之間。第二，初采損失，在對工作面進行初采過程中，通常原切眼寬度設(shè)定為8.5m，同時最大控頂距設(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)定三個架不放煤，可是假如并未對其進行設(shè)定，通?？梢詼p少端頭損失，進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的方向，對于循環(huán)放煤步距的方式而言，必須保證在進行循環(huán)放煤的過程中，頂煤必須實現(xiàn)充分地裂碎以及松散，與此同時保證回采率。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)方案及實踐

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

（2）端頭損失計算。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端頭。

（3）架型、底層采高確定。對于研究對象而言，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。這樣可以更好促進頂煤松動。

（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。在進行5103工作面回采過程中，通?？梢詫ぷ髅孢M行二刀一放的形式。

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

表2 四種放煤方式的放煤效果表

通過對上述表格進行分析發(fā)現(xiàn)，如果在實際生產(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方面入手：第一，不斷提高員工的責任心；第二，提升員工的技術(shù)能力。

（8）合理工作面長度確定。從設(shè)計的層面進行分析，假如設(shè)備能夠承擔工作需要，那么可以最大限度地提高工作面的長度。假如刮板輸送機設(shè)置的長度有限時，而相應的頂煤厚度又比較大，那么頂煤放出量將會較大，因此必須具備較強的運輸能力。從生產(chǎn)管理的層面進行分析，假如工作面長度大于200m，那么將不利于對后部輸送機管理。依據(jù)礦山的實際，通常工作面走向長度在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。在下端頭推進到130m位置處時，其遇到了正斷層，在通過該層過程中，管理者必須到現(xiàn)場進行跟班。與此同時可以分析頂板動態(tài)情況下，因此可以實時監(jiān)測正常放煤情況，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)量計量工作，不斷優(yōu)化放煤工藝。對于煤炭生產(chǎn)計量而言，可以在運輸巷道輸送機位置設(shè)置電子秤。對于放煤工藝管理而言，可以設(shè)置專人對其進行現(xiàn)場跟班抽查，這樣可以對頂煤放煤情況進行監(jiān)督，當見到矸放煤口時，必須停止放煤。當頂煤并未達到正常放煤目的時，不能移架，這樣可以極大地保證放出更多的煤[3]。

3 實踐效果分析

（1）回采率超過國家規(guī)定。該工作面回采率為84%。工作面長度設(shè)定為186m后，其中兩道一側(cè)的190m煤柱10m，動用寬度為204m，與此同時，相應的采區(qū)采出率達到了78.24%，該數(shù)值遠遠超過國家標準。

（2）回煤箱使用效果明顯。在后刮板送機上設(shè)置回煤箱后，其回采率提高了2.78%。與此同時其取得效果，不僅增加了后部刮板輸送機的寬度，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，進而可以放置更多的煤，經(jīng)過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)回收率提高了3.11%。

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

4 結(jié)語

該礦首先從放煤工藝進行分析，與此同時結(jié)合井下5號綜采放頂煤回采工藝，因此提出針對其頂煤回收率的優(yōu)化方法。同時對其進行工程實踐，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。