淺析綜放開采煤炭損失的分析及提高回收率的途徑

綜采放頂煤技術在我國得到了迅速發展，但是，綜放技術中的瓦斯、煤塵、工作面自燃發火及頂煤回收率等問題是制約綜放開采發展的重要因素。進一步提高頂煤回收率，使其達到規定的要求，則是所面臨的主要問題，這也是潞安礦區完善綜放工藝，進而實現高產高效所必須解決的重要課題。

一、綜放開采煤炭損失分析

放頂煤開采時煤炭回收率偏低主要是由兩個方面的因素引起的:一是放頂煤開采設計決定的損失，一是放煤工藝造成的煤炭損失，而這些損失有的是可以避免和減少的，有的則是不可避免的。

1、放頂煤開采設計造成的損失

(1)護巷煤柱損失。其中包括區段煤柱、上(下)山煤柱和采區隔離煤柱等。如采用無煤柱開采，該部分煤炭損失將明顯減少。

(2)開采參數的影響。如工作面長度、工作面推進距離(采區走向長度)等，增大工作面長度可使順槽煤柱損失的比率減少，而加大工作面推進度則可降低首、末采煤炭損失的比率。

(3)首末采損失。為了確保回采空間及支架撤除時的安全，工作面首末采時都人為地留有部分頂煤不放，從而造成煤炭的損失。

(4)端頭損失。為了保護工作面兩端的出口，綜放工作面兩端通常各留2-3架不放頂煤，這部分損失率隨工作面長度的增加而減小。

2、放煤工藝引起的煤炭損失

(1)煤層厚度引起的損失。隨著工作面的推進，頂煤的運動和破壞一直處于變化之中，而頂煤破壞的發展在厚度方向是有一定范圍的。因此，當頂煤厚度較大時，上位頂煤不能充分松散，不易放出，使頂煤的損失增大;當頂煤厚度較小時，放煤的初期就容易造成混矸，從而降低煤炭的放出率。

(2)放煤步距的損失。理想的放煤步距應是使得頂煤上方的矸石與后方矸石同時到達放煤口，這樣可取得最好的放煤效果。放煤步距過大則頂煤上方的矸石首先到達放煤口，使后面的頂煤不能放出，而放煤步距過小則在放煤初期后方矸石就涌入放煤口，使上部的頂煤不能全部放出。

(3)放煤方式的損失。合理的放煤方式應使煤矸接觸面均勻下沉，從而使煤矸有效地分開，最大限度的回收頂煤而減少混矸。放煤過程中如不能很好地控制放煤方式，放出的頂煤混矸就會很嚴重。目前綜放工作面的放煤方式主要有順序單輪、間隔單輪和順序多輪放煤，但無論采用什么樣的放煤方式，小煤炭損失和混矸是不可避免的。

(4)頂煤破壞程度的影響。頂煤的有效破碎是頂煤順利放出的前提，當頂煤的強度較大，破碎不夠充分時，移架后冒落的頂煤呈大塊，可形成臨時性結構，或移架后不能在切頂線后方及時斷裂，形成懸頂。無論大塊還是懸頂，都會使大量的頂煤丟失而降低回收率。

此外，支架的架形、移架速度、放煤速度及放煤工的素質等都會對頂煤的損失造成一定的影響，從而造成頂煤的回收率降低。

3、煤炭損失構成根據綜放工作面煤炭損失量的分析，各部分損失的構成如下:

(1)設計造成損失量(49%)。順槽柱(33%)，采區隔離煤柱(4%)，采區巷道(10%)，上下山煤柱及其它(2%)。

(2)工藝造成損失量(51%)。工作面浮煤(1%)，工作面首末采(4%)，放頂煤工藝(44%)，其它(2%)。

由此可以看出，放煤工藝造成的煤炭損失占44%，因此深入研究綜采放頂煤工藝，最大限度地提高綜放工作面面內頂煤的回收率，是提高綜放開采采區回收率的主要途徑。

二、提高綜放工作面面內頂煤回收率的主要技術及管理方法

1、合理選擇綜放架型支架架型對頂煤回收率的影響主要表現在以下方面:

(1)頂煤的放出是以頂煤得到充分破碎和松散為前提。高位支架可使頂煤松散的空間較小，因而頂煤的松散高度和松散程度較小，不利于頂的放出，而低位支架則由于可松散的空間增大，為頂煤的破碎和放出提供了良好的條件，因而頂煤易于放出，使頂煤的回收率相對提高。

(2)支架長度的影響。支架對頂煤的反復作用次數取決于支架梁端至放煤口的距離，低位支架頂梁較長，頂梁上方的頂煤在支架的反復支撐作用下，到放煤口上方時能夠充分破碎成松散煤體;高位支架頂梁較短，支撐次數少，不利于頂煤破碎。因此從提高回收率出發，應首選低位放頂煤支架。

2、放煤工藝參數的確定綜采放頂煤的工藝參數主要包括放煤步距、放煤方式和放煤方向等。頂煤厚度較小時，采用單輪間隔放煤效果較好;頂煤厚度大時采用多輪順序放煤方式效果較好。

放煤步距必須與頂煤厚度、架型、頂煤斷裂角及松散煤巖運動規律等相適應。最佳的放煤步距是使頂部和采空區側的矸石同時達到放煤口。由于影響因素各不相同，生產中要根據具體的地質及開采條件確定合理的放煤步距。放煤方向一般是從工作面下端開始放煤，這樣有利于頂煤的回收。

3、工作面參數的選擇由于端頭頂煤的損失及工作面首末采的損失率與工作面長度及推進度有關，因增大工作面長度及推進度可減少這部分煤損所占的比例。因此，要盡可能加大工作面參數，從而提高頂煤的回收率。

4、合理的工作面推進方向

綜采放頂煤可采用走向長壁，也可采用仰斜或俯斜長壁開采，根據實際觀測，俯斜開采有利于頂煤回收的提高。這是因為俯采時，頂煤的水平分力指向煤壁，促使頂煤向放煤口方向運動，并且隨著煤層傾角的加大，頂煤放出的效果更佳。同時俯采時采空區側的矸石向放煤口處的運動也比較順利，這時若放煤步距過小，則采空區矸石易于混入頂煤，因此，俯采時放煤步距應適當加大，而仰采時則應適當減少。

5、放煤工藝的管理綜放開采的推廣應用，對生產技術管理工作提出了更高的要求，因此提高綜放回收率的管理應做好以下幾方面工作:

(1)建立各種規程的實施規定、安全技術措施和現場管理方法，嚴格控制丟煤。針對具體條件，因地制宜地摸索出合理的放煤步距和放煤方式，并在實際操作中嚴格掌握，使放煤效果處于最佳狀態。

(2)加強端頭支護，取消工作面兩端的護頂煤。

(3)盡量減少工作面首末采損失。

(4)加強綜放工作面工藝管理，尤其是放頂煤工藝管理，加強放煤工的技術培訓，提高放煤技能和責任心。

(5)強化計量管理和煤質管理，使回收率的統計建立在科學可靠的基礎上。