对提高综放工作面回采率的探讨

对提高综放工作面回采率的探讨

石志文

石志文（新疆煤炭设计研究院天盾安全工程咨询公司）

摘要：随着综放技术的不断发展，回采率水平通常可以达到80%以上，但由于煤层开采条件以及生产管理水平的差异，实际的回采率水平还存在着较大的变化。本文就顶煤的放出运动规律、影响放顶煤开采回采率的主要因素做了分析，并提出提高综放回采率的方法。

关键词：综放工作面回采率措施

0引言

综合机械化放顶煤开采工艺是在上世纪90年代初推广应用的一种开采厚煤层的安全、高产高效新技术，施工的主要工艺是在开采过程中沿厚煤层的底板布置一个采煤工作面，由液压支架进行支护，工作面煤壁由采煤机等进行开采，采落的煤装入前部刮板输送机，而上部煤体则在矿山压力等作用下在工作面支架后方冒落并通过支架放煤口放入到工作面后部刮板输送机上。目前，综采放顶煤技术成为世界主要产煤国家十分关注的问题，该项技术近年来在我国也得到了迅速的发展(如乌鲁木齐矿务局、平顶山矿务局、阳泉矿务局、潞安矿务局、晋城矿务局、郑州矿务局、兖州矿务局等矿区部分工作面采用放顶煤开采技术)。随着综放技术的不断发展，回采率水平通常可以达到80%以上，但由于煤层开采条件以及生产管理水平的差异，实际的回采率水平还存在着较大的变化。究其原因，主要是目前的回收率管理尚缺乏可操作性的技术手段和措施，因此这个研究将具有非常重要的经济、社会效益，同时也具有广阔的推广前景。提高综放工作面的回采率能够有效的延长矿井寿命，缓和煤炭企业采掘接续紧张，防止矿井自然发火，实现安全生产。同时也是为贯彻落实科学发展观，建设资源节约型社会节能减排作贡献。以下从顶煤的变形规律、影响放顶煤开采回采率的主要因素等方面分析了丢煤原因，从而寻找出提高顶煤回收率的途径。

1顶煤的放出运动规律

西安科技大学的索永录教授根据综放工作面顶煤的宏观受力状况变化特点和连续损伤破坏演化历程，按照系统分解原则，将原岩应力区之后顶煤的受力状态划分四个阶段的连续损伤破坏演化过程:弹性应力状态、塑性极限平衡应力状态、塑性极限平衡和块体结构铰接平衡状态、顶煤呈散体堆积状态。

放顶煤采煤法从开始采底分层到顶煤放入工作面，顶煤活动规律主要经过两个过程:

1.1顶煤破碎。采煤工作面前方存在“前支承应力”，其峰值高煤壁约6～15m。在该应力作用下，煤体将变得松散、破碎。支架上方的煤，在支架的支撑下并不垮落；

1.2顶煤放出。当支架前移时，已处于松散状态的煤体将沿一定方向塔落而靠近支架，最后由支架后方或上方放出。

2影响放顶煤开采回采率的主要因素

2.1采区各种煤柱损失厚煤层开采的煤炭损失主要是采区内各种煤柱的损失。其中有些损失在技术上是不能完全避免的，甚至是必要的，如各种断层煤柱、防水煤柱、采区边界煤柱、铁路桥煤柱等，由于放顶煤开采工作面推进长度大，煤柱损失尤为突出。

2.2工作面初采和末采的损失工作面初采时，为防止直接顶和老顶大面积来压，从开切眼起10m内不放顶煤，从10m起至直接顶垮落和老顶来压前只放50%～60%顶煤，不放的顶煤充填了采空区；在回采结束时，为拆除支架，距停采线12～20m范围内需铺设金属顶网，不能再放顶煤。所以在初采20～30m和末采20m范围内回采率仅有50%～60%。以上两项损失影响全工作面的回采率2.5%～3.5%。

2.3支架两端和回风顺槽顶煤的损失由于工作面运输机机头、机尾高度较大，必须在工作面上下端头使用过渡支架，且由于端头支架上方顶煤较难放下来，因而造成端头顶煤损失。另外，为了维护巷道，两顺槽顶板要铺网，这一部分煤也将丢失，煤量损失占工作面总损失的11%左右。

2.4放煤方式的影响放煤方式取决于工作面支架放煤口的放煤顺序和每次放煤量。放煤方式的选择必须建立在对散体煤运动规律的认识上，并研究放煤过程中的煤炭损失。放煤过程中的煤炭损失主要有：由于邻架窜矸引起的阻隔损失；放煤口之间不能全部放出的三角煤，即脊背损失；由于放煤造成的煤炭分界面扰动损失。放煤方式不同对顶煤放出率有很大影响。

3提高综放回采率的措施

3.1优化采面设计，减少设计损失合理加大采区和综放面的几何尺寸，减少采区煤柱设计是提高综放采区回采率的重要因素。在采面设计布置巷道时，对煤层倾角、厚度、水文地质等自然条件综合分析，实行沿底布置巷道，依据地质条件、装备水平，尽可能向大采长、大走向布置工作面，并科学合理地确定留设煤柱尺寸，这样既可有效地减少采区煤柱，又可增加回采工作面的采出量。

3.2加大顶煤破碎度对于层理不发育，整体性强的高硬煤，通过注水软化，使原有裂隙进一步扩展和发育，使顶煤硬度降低，解决了煤质硬产生大块、放不下来的间题。煤层预注水对提高回收率有较为明显的作用，同时，又能减少生产过程中的煤尘浓度。因此，在放顶煤工作面，煤层硬度较大时，应实行煤层预注水措施，非采动区静压注水或采动影响区内注水。

3.3放煤工艺参数的确定综采放顶煤的工艺参数主要包括放顶步距、放煤方式和放煤方向等。顶煤厚度较小时，采用单轮间隔放煤效果较好，顶煤厚度较大时采用多轮顺序放煤方式效果较好。放煤布距必须与顶煤厚度、架型、顶煤断裂面及松散煤岩运动规律等相适应。最佳放煤步距是使顶部和采空区侧的矸石同时达到放煤口。由于影响因素各不相同，生产中要根据具体的地质及开采条件确定合理的放煤步距。放煤方向一般是从工作面下端开始放煤，这样有利于顶煤的回收。

3.4加强储量监督管理，健全计量管理建立健全计量管理制度，加强回采率的测算与分析，保证回采率数据的准确性，为顶煤放出的实际程度提供依据。另外加强放顶煤工人技术培训，提高放煤技术，增强放煤工人珍惜煤炭资源的责任感。同时对放顶煤工作的有效监督，制定各级领导及职能部门、生产队组经济责任制，根据产量、销售量、库存量、盈亏平衡情况，实行日、季、年度考核制，实行责任分解指标到人，跟班跟架检查放顶煤制度落实工作，对达不到回收率要求不准开机，坚持工作面正规操作，并充分发挥经济杠杆的作用，建立科学的奖惩制度，对充分合理回收资源的给予奖励，造成资源浪费的给予一定的处罚。

4结束语

影响综放工艺回采率的因素是多方面的，但主要因素还是采面的设计、采矿技术因素、放煤工艺参数等，但是涉及到的环节和方面还很多，需要用系统工程的观点深入研究，综合治理，逐步完善，达到提高的目的。在实现可持续发展的前提下，追求经济效益最大化目前已成为煤炭企业所面临的最大问题。今后我国应进一步投入资金，向更深层次研究，使综采放顶煤技术更加完善，回采率水平更高，最大限度地回收有限的煤炭资源。

参考文献：

[1]耿献文.合理选择工艺参数提高放顶煤工作面煤炭回收率.煤炭技术[J]。.2001年10月。

[2]孟宪臣.提高综放工作面回采率的措施.矿业快报.2005年12月.

[3]安都勤.浅谈影响综放工作面回采率的问题及解决方法.江苏煤炭.2001年第4期.