近距離煤層群綜放開采提高回采率工藝研究

劉家園

（冀中能源股份公司東龐礦，河北 邢臺 054201）

近距離煤層群綜放開采提高回采率工藝研究

劉家園

（冀中能源股份公司東龐礦，河北 邢臺 054201）

本文通過對近距離煤層群采用綜采放頂煤開采工藝分析研究，得出近距離煤層群采用綜采放頂煤開采提高工作面回采率的途徑及措施。解決了制約近距離煤層群采用分層開采或聯合開采回采率低下的不足，通過對工藝進行研究與改進可以使得近距離煤層群采用綜放開采產量得到大幅的提高、煤炭開采的安全性與高效性也得以加強。通過對近距離煤層群綜放開采技術進行研究，可以有效地促進綜采放頂煤開采的技術發展。

綜采放頂煤；近距離煤層群；回采率；綜放工藝

綜采放頂煤開采技術應用于厚煤層，以其高產、高效、安全、經濟效益顯著等優勢得到推廣，解決了厚煤層由于分層開采在安全生產方面存在的問題。同時也為近距離煤層群開采方式提供了一種新途徑。現結合某礦近距離煤層群應用綜放開采實際情況對提高回采率效果進行分析。

1.工作面概況

1.1 工作面地質情況

某礦場東北方向開采的9202A綜放工作面，其礦井井下通道向南集中軌道下山，西側在井田邊界附近，礦井的東側與礦場開采的9202工作面距離較近。該區煤層沉積較穩定，結構復雜，煤層中含有多層夾矸，煤層傾角12°～18°，平均15°，主采太原組92、93煤，夾矸厚度為0.7m左右，8號煤不穩定，局部可采，巖層賦存結構及特性見表1。

表1　煤礦礦井周邊巖層賦存結構及特性

1.2 工作面生產條件

該工作面采用綜放開采方式，沿93煤底板走向推進，機采高2.4m，放煤高7.5m，采放比為1∶3。由于受奧灰水影響，工作面傾斜長度71m。走向長度443m，在礦井巷道的支護中主要使用ZFG4400-20/32H型過渡支架和ZF4000-16/26型支架來進行礦井巷道的支護，使用MG200/466-WD型采煤機進行煤層的采掘作業。

2.提高回采率措施

2.1 選擇合理采煤方法通過工作面概況，了解到礦井中的8號煤、92煤、93煤層間距平均分別為1.46m，0.7m，各煤層之間的距離較近，符合近距離煤層群的特點，如果采用傳統的分層開采方式，無論是在煤炭的開采效率還是開采量上都會有所損失，同時通過對8號煤層進行勘測分析后發現，8號煤層的結構并不穩定，不適合全層面開采，智能在8號煤層上進行穩定部分的局部開采。因此需要采用新的開采工藝以避免8號煤層開采不完全而造成浪費，通過在8號煤層的開采過程中采用綜放開采工藝后，可以在開采的過程中對放頂煤進行回收，提高煤炭的開采效率與回采率。

2.2 選擇合理的采放比

在煤炭開采的過程中需要選擇合理的采放比，對于放頂煤開采工藝，在煤層中需要注意煤層底部開采與頂部放煤厚度，在開采中采用的放頂煤開采工藝原理是：通過對煤層的底部煤層使用開采機進行采掘，而煤層的頂部煤層則需要依靠礦山壓力作用使得煤層破碎后由放煤口實現煤層的放出。在煤層開采時需要對合理的采放比進行確定，避免放頂煤層厚度過大或過小影響頂煤冒放性，當采放比過大時將會再次頂煤層過薄，會使得煤炭開采時頂煤不時掉落，難以控制其掉落方向，同時所使用的支架無法有效控制直接頂，致使直接頂超前破碎，形成與頂煤混雜排出的問題，既造成煤質下降又造成大量丟煤。如果采放比較小，將會造成頂煤過厚，上部頂煤無法在礦山的壓力下破碎排出，而隨著工作面的推進，頂煤層在受到礦山礦壓的影響下，前期為脫落的煤層冒落于采空區，形成丟煤從而造成煤層開采的損失，經上述分析可知，煤層厚度過大或過小都不利于頂煤層的開采，因此需要對頂煤層的結構特性進行研究，確定選擇適宜的采放比，使頂煤具有良好的冒放性。

根據橢球體理論和開采損害學和圖1，可以由頂煤松散冒落碎脹系數來界定煤層厚度的上限極值。煤層的最大適宜厚度為：

M煤厚；M1采高；M2放高；b橢球體高度

式中：

α：放煤口高度，α=0.5m；

M1：底層采高，m；

Kp：頂煤碎脹系數，Kp=1.2。

當采高M1為2.4m時，M=11.9m；8號煤可以完全放下來。此時放煤高度為7.5m，采放比為1∶3。

2.3 采煤過程中合理選擇放煤工藝

沿工作面長度采掘方向上放煤位置可以進行任意選定，因此一般常用的放煤方式有：單輪、多口、順序、不等量放煤方法，多輪、分段、順序、等量放煤方法和多輪、間隔、順序、等量放煤方法等幾種。上述幾種采放煤方式在確保煤層接觸面沉降方面效果基本相同，合理的放煤工藝應當確保煤炭的回采率高、含矸率低。通過在開采的過程中對上述幾種采掘方式進行分析對比后發現，單輪間隔順序均勻放煤，見矸關閉放煤口的放煤方法，在本礦場的煤炭采掘過程中可以得到較為良好的采掘效果，不論是在煤炭的回采率還是放煤速度方面都有著不小的提高，同時可以極大地控制了矸石的混入量。

2.4 合理確定放煤步距

在采煤的過程中需要對放煤步距進行合理地確定與控制，其中放煤步距指的是兩次放煤時放煤點之間的距離間隔，其合理性與否對于煤炭的回采率與開采效率有著極為重要的影響。在最佳的放煤步距的確定上應當是頂煤跨落后能從放煤口全部放出的距離。放煤步距過大或是過小都會對煤炭的開采造成不小的影響。本礦場在開采步距的確定上根據分析與實際試驗確定采用采用兩刀一放（放煤步距為1.2m）的步距，通過實際測定能夠得到最好的效果。

2.5 擴大端頭放煤范圍

同時在支護選擇方面將原先所使用的ZFG4400-17/29H型更改為ZFG4400-20/32H型，從而使得采煤機的割煤高度得到了加強，使得采煤可以得到更大的開采面，使得采煤與支架的配合更為合理，使得煤炭開采的過程中的端頭頂煤的損失大為減少。

2.6 加強工作面頂板管理及煤厚探測

加強工作面頂板管理，防止出現工作面冒頂迫使中止放煤的情況發生。在工作面推進過程中，超前探測煤厚，防止出現放煤不凈或放出過多矸石。

結論

通過對該礦井的工作面的開采方式進行分析實驗后，最為適宜的采放比確定為1∶3，放煤步距確定為1.2m，選用單輪間隔順序均勻放煤等優化設計及措施的實施，該工作面多回收煤炭資源約10萬t，該工作面回收率從70.5%提高到了90%以上，提高了近距離煤層群采用綜采放頂煤開采的綜合回收率、減少煤炭損失又增加了礦井的服務年限，同時解決了制約近距離煤層群分層開采或聯合開采回采率低下的問題，實現綜放開采產量高、安全效益好的高產高效發展之路，促進綜采放頂煤開采的技術發展。

［1］劉福德.綜采放頂煤開采技術條件下的回采率分析［J］.水利采煤與管道運輸，2007（4）：55-57.

［2］余學義.開采損害學［M］.北京：煤炭工業出版社，2004.

TD823

A