厚煤層綜放面低回收率分析及解決措施

摘要：通過對潞新礦區井下回采工作面的調查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系，并提出相應的解決措施，達到提高工作面采出率的目的。

關鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當打開放煤口，不可避免地會造成部分矸石先于煤塊到達放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對而言對混矸層擾動激烈，次數增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經常出現為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個，既要放煤，又要防止混矸，需要根據所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來。因此，需要對此種條件下的煤層回收率與含矸率進行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系

在采煤過程中，煤的采出率與含矸率相互關聯，在提高采出率的同時，含矸率往往會同時增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進工作面時無混矸，隨著放煤的進行，采出率急劇增加，并且出現混矸，含矸率逐漸增加。當煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過對這一規律進行分析，當采出率與含矸率確定時，必須對商品煤的社會效益和經濟效益進行綜合考慮，進而對最佳的采出率與含矸率進行選擇和確定。目前，多數煤礦通過見矸關門的方式控制矸石，有時在放煤口由于出現架前、架間漏煤，導致混矸嚴重，增加了放煤難度。對于小放采比煤層，通過對支架結構進行調整，改善放煤工藝，進而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權重的增加逐漸降低。當頂煤厚度超過一定值時，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權重的進一步增加逐漸加大。當頂煤厚度足夠大時，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實際上是煤巖構成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動，進而出現混矸。因此，合理的采放高度比必須同時考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機的割煤高度增加，靠采煤機的強力破煤效果割掉一部分堅硬頂煤，降低頂煤的厚度，會在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設計工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個舉措。

2.2 利用支架的反復支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結構鉸接平衡狀態。由于失去了原來底煤的支撐，進入工作面控頂區后，頂煤靠近采空區，受支架反復支撐力的影響，導致其應力狀態發生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對于頂煤來說，其裂隙、層理等出現擴展和連通。在支架反復支撐的影響下，沿已開裂的裂縫，頂煤開始出現松動破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內發生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態，這使工作面端面頂板保持穩定而不發生冒頂現象。

2.3 加強放煤工藝的管理，提高放煤工的素質

放煤工的素質和技術是放煤工藝的決定因素，放煤工對放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強放煤工的技術培訓，提高放煤工的素質，增強放煤工的責任心，建立合理規范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個重要措施。

3 主要結論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過升高采煤機割煤高度、反復支撐支架、加強管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻：

[1]張居仁，魏國山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價值工程，2010（30）.

[3]富強，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint

摘要：通過對潞新礦區井下回采工作面的調查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系，并提出相應的解決措施，達到提高工作面采出率的目的。

關鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當打開放煤口，不可避免地會造成部分矸石先于煤塊到達放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對而言對混矸層擾動激烈，次數增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經常出現為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個，既要放煤，又要防止混矸，需要根據所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來。因此，需要對此種條件下的煤層回收率與含矸率進行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系

在采煤過程中，煤的采出率與含矸率相互關聯，在提高采出率的同時，含矸率往往會同時增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進工作面時無混矸，隨著放煤的進行，采出率急劇增加，并且出現混矸，含矸率逐漸增加。當煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過對這一規律進行分析，當采出率與含矸率確定時，必須對商品煤的社會效益和經濟效益進行綜合考慮，進而對最佳的采出率與含矸率進行選擇和確定。目前，多數煤礦通過見矸關門的方式控制矸石，有時在放煤口由于出現架前、架間漏煤，導致混矸嚴重，增加了放煤難度。對于小放采比煤層，通過對支架結構進行調整，改善放煤工藝，進而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權重的增加逐漸降低。當頂煤厚度超過一定值時，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權重的進一步增加逐漸加大。當頂煤厚度足夠大時，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實際上是煤巖構成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動，進而出現混矸。因此，合理的采放高度比必須同時考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機的割煤高度增加，靠采煤機的強力破煤效果割掉一部分堅硬頂煤，降低頂煤的厚度，會在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設計工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個舉措。

2.2 利用支架的反復支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結構鉸接平衡狀態。由于失去了原來底煤的支撐，進入工作面控頂區后，頂煤靠近采空區，受支架反復支撐力的影響，導致其應力狀態發生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對于頂煤來說，其裂隙、層理等出現擴展和連通。在支架反復支撐的影響下，沿已開裂的裂縫，頂煤開始出現松動破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內發生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態，這使工作面端面頂板保持穩定而不發生冒頂現象。

2.3 加強放煤工藝的管理，提高放煤工的素質

放煤工的素質和技術是放煤工藝的決定因素，放煤工對放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強放煤工的技術培訓，提高放煤工的素質，增強放煤工的責任心，建立合理規范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個重要措施。

3 主要結論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過升高采煤機割煤高度、反復支撐支架、加強管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻：

[1]張居仁，魏國山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價值工程，2010（30）.

[3]富強，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint

摘要：通過對潞新礦區井下回采工作面的調查，分析煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系，并提出相應的解決措施，達到提高工作面采出率的目的。

關鍵詞：頂煤回收率 含矸率 煤層

潞新礦區4#煤層平均厚度為12m左右，采用綜采放頂煤采法。綜放面頂煤韌性高、整體偏硬，冒落塊度大，破斷角一般大于90°；直接頂則冒放性好，冒落塊度小，破斷角一般小于90°；所以當打開放煤口，不可避免地會造成部分矸石先于煤塊到達放煤口，造成含矸率增加。并且由于采用大插板支架，相對而言對混矸層擾動激烈，次數增多，則必然引起煤矸混合而少放煤、多含矸，甚至經常出現為了多放煤而造成含矸率高的情況。該種條件下放頂煤的不利因素占了兩個，既要放煤，又要防止混矸，需要根據所能承受的最大混矸率盡可能的把更多的頂煤回收回來。因此，需要對此種條件下的煤層回收率與含矸率進行分析，尋求解決方案。

1 煤層綜放面回收率和含矸率之間的關系

在采煤過程中，煤的采出率與含矸率相互關聯，在提高采出率的同時，含矸率往往會同時增加，兩者之間的變化是非線性的。初始推進工作面時無混矸，隨著放煤的進行，采出率急劇增加，并且出現混矸，含矸率逐漸增加。當煤放到一定程度后，采出率增加變緩，而含矸率增加迅速。通過對這一規律進行分析，當采出率與含矸率確定時，必須對商品煤的社會效益和經濟效益進行綜合考慮，進而對最佳的采出率與含矸率進行選擇和確定。目前，多數煤礦通過見矸關門的方式控制矸石，有時在放煤口由于出現架前、架間漏煤，導致混矸嚴重，增加了放煤難度。對于小放采比煤層，通過對支架結構進行調整，改善放煤工藝，進而獲得合理的采出率和含矸率。

頂煤高度、脊背煤損失和放煤管理水平影響頂煤放出率。如果頂煤較薄，并且放出率較小，在這種情況下，工作面總采出率接近普通綜采采出率，采出率隨著頂煤放出率和權重的增加逐漸降低。當頂煤厚度超過一定值時，煤損（脊背煤損失和放煤管理水平）趨于定值，頂煤的放出率僅受頂煤厚度的影響，工作面總采出率隨著頂煤放出率和權重的進一步增加逐漸加大。當頂煤厚度足夠大時，工作面總采出率趨與頂煤的放出率相當。采出率、含矸率與頂煤厚度之間的關系如圖1所示：

綜放含矸率與采放高度比之間也存在很大的關系。從理論上講，煤巖分界面不存在厚度，實際上是煤巖構成的混合層。如果頂煤較薄，則不易控制，混矸層更容易擾動，進而出現混矸。因此，合理的采放高度比必須同時考慮有助于提高采出率和降低含矸率。

2 提高頂煤回收率的措施

2.1 升高采煤機割煤高度

升高支架的高度，使得采煤機的割煤高度增加，靠采煤機的強力破煤效果割掉一部分堅硬頂煤，降低頂煤的厚度，會在一定程度上提高支架頂梁破煤效果，擬設計工作面將割煤高度由3.0m提高至3.5m便是一個舉措。

2.2 利用支架的反復支撐和礦壓提高破煤效果

頂煤從工作面煤壁到垮落面的松裂破碎階段處于塑性極限平衡和塊體結構鉸接平衡狀態。由于失去了原來底煤的支撐，進入工作面控頂區后，頂煤靠近采空區，受支架反復支撐力的影響，導致其應力狀態發生變化，造成垂直位移速度和水平位移迅速增大，對于頂煤來說，其裂隙、層理等出現擴展和連通。在支架反復支撐的影響下，沿已開裂的裂縫，頂煤開始出現松動破裂，受下位頂煤的垂直位移速度大于上位頂煤的影響，使得頂煤內發生離層，支架頂梁上的部分下位頂煤松動破碎程度大于上位頂煤。但在工作面端面空頂區的頂煤一般仍然處于擠壓鉸接狀態，這使工作面端面頂板保持穩定而不發生冒頂現象。

2.3 加強放煤工藝的管理，提高放煤工的素質

放煤工的素質和技術是放煤工藝的決定因素，放煤工對放煤工藝的掌握、理解程度和操作水平直接影響到頂煤采出率。因此加強放煤工的技術培訓，提高放煤工的素質，增強放煤工的責任心，建立合理規范的放煤工藝及其管理辦法是提高放頂煤采出率的一個重要措施。

3 主要結論

①潞新公司頂煤硬度大，冒放塊度大，而直接頂較為軟弱，塊度小，造成含矸率較高。

②通過升高采煤機割煤高度、反復支撐支架、加強管理等措施有效提高了頂煤回收率。

參考文獻：

[1]張居仁，魏國山，陳海江.淺談綜采放頂煤工作面回采工藝及提高回采率的措施[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010（07）.

[2]王濤.提高綜放工作面煤炭回收率淺析[J].價值工程，2010（30）.

[3]富強，吳健.3.5m～5.0m煤層綜放開采采出率與含矸率分析[J].煤，1999（02）.

作者簡介：

方云龍（1977-），工程師，潞安新疆煤化工（集團）有限公司生產技術處。endprint