关于提升综采放顶煤回采率的措施及现场实践研究

关于提升综采放顶煤回采率的措施及现场实践研究

张昌盛 张广伟

陕西郭家河煤业有限责任公司，陕西 宝鸡 721500

摘要：目前，我国的煤矿工程建设的发展迅速，在保障安全的情况下，煤矿企业为了确保利润率最大化，进行了各种开采技术研究以提高开采的工作效率，新型的开采技术正在涌现。在矿井厚煤层的开采中，综采放顶煤的开采方法最常用。如何提高综采放顶煤开采工艺的回采率是重大研究课题。本文通过对现场实际工程分析，结合技术人员的信息反馈，分析出综采放顶煤开采工艺的煤炭损失情况以及目前回采率较低的影响因素，提出了技术措施提高矿井综放工作面顶煤回采率的解决方法。研究成果为矿井开采工艺的技术研发提供了依据。

关键词：提升；综采放顶煤回采率；措施；现场实践研究

引言

随着国家对煤矿资源的大量需求，放顶煤的开采由于具有操作简单、开采量较高、成本低等特点。随着煤矿开采技术的不断提升，要煤矿的回采率提出了更高要求。根据国家规定，要求厚煤层的煤矿回采率需高于75%。但由于煤层的分布区域不同，开采时会遇到来自不同方面的开采阻力，加上开采技术的不先进，导致在实际作业时煤矿具有较低的回采率。如何采用最有效的开采措施，实现煤矿回采率的提升，成为提高煤矿产量，降低资源浪费的重要任务。

1放顶煤简析

所谓的放顶煤开采主要是沿倾斜的煤层工作中布置相应的液压支架、刮板输送机等设备，使整个井下形成一个相对稳定的工作面。此时，对支护上层工作面中煤层进行爆破或钻孔施加，使得上层煤矿在外界作用力下变成散煤，并掉落至相应的输送机设备上，以此实现对顶部煤的有效开采。根据煤层的地质构造特点，可将其分为分层放顶煤、全厚放顶煤、倾斜分段放顶煤。放顶煤采煤过程所需设备包括：采煤机、液压支架、前端刮板输送机、后端刮板输送机、皮带输送机等，开采原理为：采煤过程采用了进一刀移动一次的方式，即：采煤机每完成一次割煤，液压支架则向前移动一个步距，在液压支架移动一次后，此时即可打开放煤窗口，以降低开采区域的粉煤灰聚集，之后立即关窗口，如此循环操作，实现对放顶煤的开采。

2低位放顶煤回采工艺常见问题

（1）低位放顶煤回采工艺具有相对比较高的放煤高度，这样就需要在支架顶部设置液压支架放煤口，从而导致相邻支架脊背煤炭无法完全放净，影响了煤矿开采效率。同时如果放煤口遇到比较大的煤矸石时，也会增加堵塞的发生率，进而导致煤炭不同程度的丢失，造成了煤炭资源的浪费。（2）在综采工作面中，由于后部空间不大，将会影响输送机的运输能力，加之后部运输选型配套缺乏科学性、合理性，从而对前部输送机和支架产生一定的影响，降低其运输能力。在煤矿实际生产过程中，后部输送机极易发生积煤现象，甚至有可能发生侧翻现象，因此在工作面开始生产前，需要由工作人员清理后部输送机的积煤，然而由于后部空间太小，无形之中增加了清理工作难度，加之安全因素的影响，将会影响低位放顶煤回采效率；（3）综放工作面低位放顶煤回采工艺所采用的结构于“刀”形相似，从而导致底座不均受力，且前端大于后部。通过对矿压进行大量调查与记录发现，前排两立柱受压力较大，后排两立柱受压力比较小，同时还会不同程度上受到拉力的影响。通常情况下，在低位放顶煤回采工艺中，支架顶梁受力相对比较大，但是掩护梁受力相对比较小，主要是由于放煤时压力得到了释放，然而煤墙侧伸缩梁还会不同程度上受到压力的影响，从而大致支架受力不均，进而影响综采工作面的工程质量，甚至危及工作面的安全。（4）在低位放顶煤回采过程中，由于受到后部输送机输送能力比较小的影响，将会在不同程度上延长放煤时间，从而导致“两采一放”的方法无法顺利进行，进而在一定程度上降低了低位放顶煤回采效率。

3提高回采率的技术措施

3.1优化放顶煤开采技术方案

方案是指导矿井开采的指引依据，首先应该对方案内容进行优化。一是采用综合的开采工艺，应根据地质状况、煤层厚度及岩石性质确定开采方法。能够结合巷道工作面的支护布置，在基于安全与经济性的条件下，尽量采用沿底掘巷的开采方式。该类开采方式要求在每个工序的关键时间节点，放顶煤开采机械都及时就位，避免煤炭的损失掉落。同时，顶煤开采工作面应实行分组分区管理，将工作面合理切割，每个工作面水平距离约200m。工作面放顶煤的开采长度应在500~2000m，做到对开采工作面的精细化管理。在设计开采工艺方面应做好矿井的参数收集工作，尤其是对顶煤的厚度、硬度、倾斜角度等关键数据。

3.2优化矿井布置方式

首先在矿井开采前做好地质勘探工作，制定完整的地质报告并形成具有可行性的开采工作方案。以地质勘探报告为设计的依据，做好矿井布置的设计任务，对矿井的分布方式进行合理的控制。根据工作情况的变化，持续优化矿井布置形式。学习先进的矿井布置方式并进行创新改革，布置方式应结合开采工艺和顺序进行确定。应该减少保护支架和保护煤柱的安装，可降低煤炭开采时的损失量。

3.3优化设计盘区

对盘区的优化设计也是提高综采放顶煤回采率的关键措施之一。因为在对盘区进行全面布置时，可对煤炭开采全部工作面进行深入的掌握。矿井工作人员可根据调查结果制定多个盘区设计方案。在布置工作面时，工作面顺槽可在盘区巷道回采结束后进行，盘区设计与布置两个关键要点是减小煤炭资源损失的影响因素。针对于工作面长度较长的区域，应严格控制综采的面积，避免忘采的情况发生。

3.4提升端头部位的开采力度

为了防止工作面的坍塌，通常会在端头部位提高支护的力度，然而也会造成开采工作面的死角，在两边端头处就会形成大量的顶煤损失。应该安排有经验的技术人员对端头支护部位的指导和监测，具体到每个时刻记录顶煤的损失。两边端头支护时应同时进行，安装更先进的设备作为端头放顶煤机械装置，端头部位的支架支护形式应与其他工作面部位不同，在支护工艺方面应有所优化改进。

结语

综上所述，在煤矿综采工作面开采过程中，引入低位放顶煤回采工艺，可以有效提高综采工作面的安全系数，确保井下开采工作的顺利进行，而且还可以有效提高煤矿开采效率，进而提高煤矿企业的经济效益。

参考文献

[1]李玉斌.综采工作面低位放顶煤回采工艺研究[J].石化技术，2019，8（3）：56-57.

[2]任胜军.综采工作面低位放煤回采工艺探析[J].技术与市场，2019，11（7）：132-133.

作者简介：张昌盛，男，1987年生，辽宁丹东，硕士，工程师，长期从事综放工作面生产技术工作。

张广伟，男，1968年生，江苏徐州，大学，工程师，长期从事综放工作面安全生产管理工作。