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
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。
(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]。
(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。
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。