復(fù)雜地質(zhì)條件下提高綜放薄頂煤回采率的技術(shù)途徑

馮利寧

（冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)，河北 邯鄲 056002）

復(fù)雜地質(zhì)條件下提高綜放薄頂煤回采率的技術(shù)途徑

馮利寧

（冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)，河北 邯鄲 056002）

分析了綜放工作面薄頂煤回采率的影響因素之后，進(jìn)行了生產(chǎn)工藝研究和技術(shù)革新（包括優(yōu)化初采、放煤、移架工藝和增加機(jī)械輔助收煤器等），有效地提高了薄頂煤地回采率，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

薄頂煤回采率；綜放工作面；復(fù)雜地質(zhì)條件

綜合機(jī)械化放頂煤開采，是高產(chǎn)、高效、低耗、安全、經(jīng)濟(jì)效益好的采煤技術(shù)，但是回采率偏低是綜放工作面的共性問題，特別在中厚煤層的薄頂煤情況下，問題更顯突出。邯鄲礦業(yè)集團(tuán)針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件的中厚煤層開采技術(shù)，為提高薄頂煤回采率進(jìn)行了專門的研究探索，并取得了可觀的效益。

邯鄲礦區(qū)主采2號(hào)煤層厚度3.0～4.3m，平均3.7m，區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造多，煤層裂隙發(fā)育，煤壁易片幫，且頂板破碎，圍巖壓力大，復(fù)雜的地質(zhì)條件使得一次采全高綜采技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。1997年邯鄲礦業(yè)集團(tuán)與科研單位聯(lián)合攻關(guān)，研制了ZF2400/16/25輕型放頂煤液壓支架，成功實(shí)踐了4.0m以下中厚煤層綜采放頂煤技術(shù)。在十幾年的實(shí)踐中，通過持續(xù)的技術(shù)革新，不斷地優(yōu)化和改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使綜放工作面回采率由最初的84.65%提高到現(xiàn)在的95%以上。

1 邯鄲礦區(qū)2號(hào)煤層賦存情況及回采工藝

煤層厚度及頂?shù)装鍘r性：2號(hào)煤層厚度3.0～4.3 m，平均3.7 m；局部有厚度為0～1.0 m的偽頂，薄層狀，泥質(zhì)頁巖為主；直接頂厚為3～8 m厚的粉砂巖，裂隙發(fā)育，易碎；老頂為10～20 m厚的中細(xì)砂巖；底板為粉砂巖或中細(xì)砂巖。

頂板管理及回采工藝：工作面選用ZF2400/16/25型輕放支架，頂板管理采用全部垮落法，回采工藝為走向長壁后退式綜采放頂煤，端頭斜切進(jìn)刀，雙向割煤，機(jī)組割底煤2.1m，放頂煤1.6 m，采放比1：0.75，采放平行，一采一放。

2 綜放回收率的影響因素

影響薄頂煤回采率的主要因素有：初采損失、末采損失、端頭損失、放煤工藝損失、浮煤損失等。

邯鄲礦區(qū)2號(hào)煤層屬中厚煤層，裂隙發(fā)育。巷道施工若沿底布置，巷道頂板以上僅有1m多的頂煤難以維護(hù)；為保證巷道圍巖穩(wěn)定性、提高掘進(jìn)速度，兩巷和切眼均沿頂板布置，采用錨網(wǎng)支護(hù)。引進(jìn)綜放技術(shù)的初期，為解決中厚煤層放頂煤的回采率問題，曾在回采工藝采取過一些技術(shù)措施：工作面初采期間，先沿頂板推進(jìn)至工作面老頂初次垮落（約25m）后，支架開始鉆底，待支架（除上下7架）全部摸底后開始放頂煤；當(dāng)工作面距停采線25 m時(shí)，支架開始爬坡摸頂；待支架摸頂后距停采線15 m時(shí)開始鋪網(wǎng)，為回收支架做準(zhǔn)備。在此回采工藝下，初采、末采丟失底煤，浮煤損失、放煤步距和放煤方式不盡合理等，使綜放回采率達(dá)到84%左右。為進(jìn)一步提高回采率，對(duì)回采工藝進(jìn)行了探索研究和技術(shù)實(shí)踐。

3 中厚煤層綜放工作面回采率的提高途徑

3.1 工作面初采時(shí)，支架自切眼開始直接鉆底托頂煤

經(jīng)對(duì)多個(gè)綜放工作面礦壓觀測資料統(tǒng)計(jì)，初次來壓步距在20～25 m之間，來壓強(qiáng)度不明顯，結(jié)合以往初采經(jīng)驗(yàn)和2003年在陶二礦12604面進(jìn)行了支架自切眼開始鉆底的試驗(yàn)。工作面初采時(shí)，以下俯12°～15°的坡度向下過渡，即每循環(huán)要鉆底0.15 m左右，直至過渡到煤層底板。由于直接頂易垮落，其垮落膨脹后基本上全部充填了采空區(qū)，初次來壓強(qiáng)度不明顯，對(duì)支架鉆底影響不大，該項(xiàng)改進(jìn)大大縮短了支架鉆底距離，減少了初采損失。

3.2 工作面沿底回收

考慮到中厚煤層頂煤薄、不利于控制頂板，最初工作面回收時(shí)，是采用距停采線25m時(shí)開始起坡摸頂，距停采線15m時(shí)鋪網(wǎng)直至停采線。通過不斷摸索實(shí)踐，進(jìn)一步優(yōu)化回收工藝：2002年自云駕嶺礦12107工作面開始，工作面采用沿底回收，取消了起坡摸頂過程，并將鋪網(wǎng)長度由15 m減少到8 m，在保證支架設(shè)備安全搬遷的前提下，最大限度地減少了末采損失。

3.3 優(yōu)化放煤步距和放煤方式

經(jīng)對(duì)2號(hào)煤頂板及煤層的認(rèn)真分析，本區(qū)中厚煤層頂板、頂煤冒放性好，垮落角大于90°，頂煤、直接頂隨支架前移按空間關(guān)系順序堆積，但因頂煤較薄不能實(shí)現(xiàn)多輪放煤。為此，放煤方式選擇了一刀一放，單輪間隔放煤工藝。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐：采用一刀一放地邁小步，單輪間隔順序放煤方式的放煤效果好于單輪順序方式。

3.4 后輸送機(jī)老塘側(cè)安裝收煤器減少浮煤損失

通過研究發(fā)現(xiàn)，工作面機(jī)組割煤完后移支架時(shí)，破碎的頂煤隨移架滑落進(jìn)入后輸送機(jī)；由于進(jìn)入后輸送機(jī)的煤量大，經(jīng)常溢到后輸送機(jī)兩側(cè)，溢到老塘一側(cè)的浮煤無法回收。于是，移架后在工作面的老塘內(nèi)形成了寬600mm、高400mm以上的鋸齒形丟煤帶，隨著工作面的循環(huán)推進(jìn)，丟煤帶將循環(huán)產(chǎn)生，并永久丟棄在老塘。在頂煤僅有1.6m左右的煤層工作面，這部分浮煤占到了工作面煤層總厚度的近10%。為解決此問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了后輸送機(jī)收煤器，收煤器與后運(yùn)輸機(jī)機(jī)槽相配套（收煤器單節(jié)長1480mm，寬600mm，高度與后輸送槽等高）。移架后，進(jìn)入老塘的頂煤先滑落到收煤器上然后再滑落到后輸送槽內(nèi)，拉動(dòng)后輸送機(jī)后，收煤器也同時(shí)前移，后輸送機(jī)移過的老塘側(cè)空間，由原來的用煤填充變?yōu)橛檬彰浩魈畛?，避免了頂煤向老塘丟失。同時(shí)，在后輸送機(jī)煤幫側(cè)安裝擋煤板，減少職工清理浮煤工作強(qiáng)度，保證清凈浮煤。這樣采空區(qū)基本不丟浮煤，效果非常好，收到了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3.5 縮短端頭過渡支架

由于兩巷沿頂掘進(jìn)，端頭支架必須沿頂板布置，而放煤支架沿底布置，工作面自然形成了端頭三角形丟煤帶。為保證端頭支架與底層放頂煤支架形成自然過渡，起初為保證工作面兩端頭6～8架支架始終符合過渡段山勢，避免出現(xiàn)臺(tái)階錯(cuò)架，規(guī)定工作面端頭上下5架禁止放頂煤。在生產(chǎn)過程中，我們進(jìn)行了逐漸縮短過渡支架放頂煤距離的實(shí)驗(yàn)，通過采取減少上下隅角懸頂面積，加大超前備修和端頭支護(hù)強(qiáng)度措施，端頭不放煤距離縮短到2～3架，其它過渡支架進(jìn)行適量放煤，降低了端頭損失。

邯礦集團(tuán)技術(shù)改進(jìn)前后，綜放工作面煤炭損失統(tǒng)計(jì)情況，見表1。

表1 邯礦集團(tuán)技術(shù)改進(jìn)前后綜放工作面煤炭損失統(tǒng)計(jì)表

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

邯礦集團(tuán)綜放產(chǎn)量每年約450萬t，每年可多回收煤炭46.7萬t，按平均噸煤成本200元/t，煤售價(jià)在450元/t計(jì)算，年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益1166 6萬元。

通過優(yōu)化初采、放煤、支架回收工藝、在后運(yùn)輸機(jī)增加機(jī)械輔助收煤器等措施，有效地提高了煤炭資源回采率，提高了工作面的單產(chǎn)和工效，增加了職工收入，相對(duì)延長了礦井的服務(wù)年限，促進(jìn)了企業(yè)和諧持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

根據(jù)邯鄲礦區(qū)中厚煤層及復(fù)雜地質(zhì)條件的特性，不宜采用一次采全高回采工藝；工作面巷道需沿頂板布置，其初采損失、端頭損失、末采損失具有必然相關(guān)性。采用初采支架自切眼直接鉆底、沿底回收，后輸送機(jī)安裝收煤器及優(yōu)化放煤工藝等措施，最大限度地減少工作面煤炭損失，使綜放工作面回采率由最初的84.65%提高到現(xiàn)在的95%以上，取得了良好地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

Abstract:After the analysis on factors that influence thin top-coal recovery rate in fully mechanized carving face,we studied manufacturing techniques and proposed a series of reforms,including optimal initial mining,coal caving,advancing support technique and assistant coal-dust collecting equipment.The recovery rate was considerably increased and social-economical benefit was achieved.

Keywords:thin top-coal recovery rate;fully mechanized caving face;complex geological condition

編輯：徐樹文

Increasing Thin Top-coal Recovery Rate Technology of Fully Mechanized Caving Face under Complex Geological Conditions

FENG Li-ning

（Handan mining group,Jizhong energy group,Handan Hebei 056002,China）

TD823.25+1

A

1672-5050（2010）04-0058-02

2009-11-20

馮利寧（1970—），男，河北寧晉人，本科，工程師，從事采礦工程及技術(shù)管理工作。