綜合放頂煤工藝工作面回采率的計算方法

崔立波

摘 要：該論文聯系實際采煤工作情況。對特厚煤層綜放工藝工作面回采率的計算進行數據收集及計算。對工作面回采率的計算過程中主要對放煤損失進行估算。計算過程中要對原煤產量、矸石量、原煤灰分含量等進行修正。得出一個比較接近實際的回采率數值。

關鍵詞：工作面回采率；特厚煤層；綜放工藝；放煤損失

中圖分類號： TD82 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）12-193-2

0 引言

煤炭作為一種不可再生能源在社會發展中處于很重要的地位，在煤礦回采過程中必然會造成一定量的損失，因煤炭資源的不可再生性，為提高回采率，減少回采過程中的損失，各煤礦一直致力于研究提高煤炭回采率的回采方法以及更加先進的施工工藝。因此，如何計算出一個更加準確的回采率即為本文探討的內容。《生產礦井儲量管理規程》中對于生產礦井的損失量及回采率有明確規定，其規定見表1。

鄂爾多斯地區煤層普遍較厚，大部為超過8m的特厚煤層，但因為其埋藏較深，又不適合采用露天開采方式進行開采。現我國特厚煤層一次采全高的先驅者為神華集團，最大回采高度約8.5m，并且對設備功率要求較大，在超過10m的煤層中具有局限性，很難全部采出。因此在回采特厚煤層時，綜合放頂煤工藝現在鄂爾多斯地區的煤礦中使用者較多。其具有施工工藝簡單，可采出煤層較厚的優點，但因為在放頂煤過程中無法直觀觀測放頂煤情況，在放頂煤過程中會造成較大損失，提高綜合放頂煤工作面回采率一直都是各礦研究的問題。

準格爾旗云飛礦業有限責任公司串草圪旦煤礦位于鄂爾多斯市準格爾旗龍口鎮，主采6煤層，6號煤層：位于太原組上部第二巖段，為礦區主要可采煤層。煤層自然厚度0.30～16.80m，平均11.61m。煤層可采厚度1.10～13.75m，平均10.32m。該煤層結構較復雜，含夾矸0～7層，夾矸巖性多為泥巖。煤層頂板巖性以泥巖、砂質泥巖、粉砂巖為主，底板巖性與頂板巖性基本相同，個別為細砂巖，與下部9上號煤層間距5.52～35.89m，平均16.58m。該煤層層位穩定，對比可靠，在煤層賦存范圍內屬全區可采的較穩定煤層。

采用后退式長壁采煤法，因無法一次采全高，因此綜合放頂煤回采工藝。在放頂煤工藝中其放煤損失量在日常工作中無法進行實測，只能根據探測數據進行計算。放頂煤工作面煤炭回采率的計算只是簡單地以原煤產量除以可采的地質儲量，得到的工作面回采率值通常偏高，缺乏科學性、準確性和客觀性。因此，串草圪旦煤礦計算采出量利用矸石及水分修正值進行工作面回采率的計算。

準格爾煤田位于鄂爾多斯臺向斜東部，其地層沉積序列與華北地臺石炭二疊紀各煤田基本相似。古生代地層區劃屬華北地層大區（Ⅴ），晉冀魯豫地層區（Ⅴ4），鄂爾多斯地層分區（V44），東勝小區（V4-14）。區內地層層序自下而上為：下寒武統饅頭組、中寒武統張夏組、上寒武統炒米店組、下奧陶統三山子組、中奧陶統馬家溝組、上石炭統太原組、下二疊統山西組、下石盒子組、上二疊統上石盒子組、孫家溝組、下三迭統劉家溝組、和尚溝組、下白堊統志丹群、第三系上新統、第四系更新統、全新統。

礦區含煤地層總厚平均143.43m，煤層總厚累計平均22.84m，可采煤層累計厚度平均21.87m，含煤系數15.92%，可采含煤系數15.25%。

1工作面動用儲量的計算

串草圪旦煤礦6煤層屬較穩定近水平煤層，因此動用儲量按公式（1）計算：Q=S×h×γ（1）

Q——動用儲量；S——動用塊段水平投影面積；γ——煤體容重。

煤層厚度取值：串草圪旦煤礦6煤層屬較穩定煤層，在掘進中每隔20～50m對頂板進行鉆探，取得煤層厚度數據。計算工作面動用儲量時取其平均值。在煤層含有夾矸時去除0.2m及以上厚度的夾矸累計厚度。

工作面動用塊段面積的計算：因煤層較厚，在放煤過程中通常會降順槽上方的三角煤放出，因此，計算工作面傾斜長度時計算巷中距離。

2 采出量的計算取值

采出量的取值一般使用原煤產量，但經過計算結果通常偏高，甚至出現>100%的情況，不能真實地反應回采率情況。因此，我們利用原煤煤質化驗中灰分、水分進行修正，按公式（2）進行計算：T=t×（1+Aad1-Aad+Mad1-Mad）（2）

T——采出量，單位（噸）；t——原煤產量；Aad1，Aad——儲量報告中煤層灰分，原煤灰分；Mad1，Mad1——儲量報告中煤層全水分，原煤全水分。

各煤層煤質特征見表2。

為保證原煤數據的準確性，原煤煤樣采取、制備、化驗工作要求嚴格執行《GB 475-2008商品煤樣采取方法》及《GBT 212-2008 煤的工業分析方法》等國家標準中的相關規定。煤質化驗部門應按期提供煤質化驗灰分、水分、發熱量等指標平均值，原煤空氣干燥基灰分等煤質資料，并確保化驗結果可靠。

3 煤炭損失構成分析

《生產礦井儲量管理規定（現行）》中第32條規定實際工作面損失是指發生在工作面內的各項損失。

3.1 實際發生的與采煤方法有關的損失

實際發生的與采煤方法有關的損失指由于開采技術條件的限制，采用某種采煤方法時，允許損失掉的儲量，包括：

3.1.1 面積損失

①按設計規定實際留設的小塊煤柱和煤垛；②采用刀柱、掩護式支架、水采法采煤方法時，按規定實際留設的煤柱。

3.1.2 厚度損失

①工人作面內按規定實際留設的護頂煤；②因劫掠高度眼制，工作面設計采高不能采全厚而丟失的頂底煤；③掩護支架開采時，在設計規定范圍內實際丟失的項底煤；④分層開采時，在設計規定范圍內實際留設的煤皮假頂。

3.2 實際發生的落煤損失

實際發生的落煤損失指工作面在回采過程中遺留在老塘內的煤量。

3.3 實際發生的由于不正確開采引起的損失（即不合理損失）

實際發生的由于不正確開采引起的損失（即不合理損失）

指不按批準的設計施工，違反開采程序或因生產管理不善造成的損失。包括：

3.3.1 面積損失

①工作面內因冒頂另開切眼造成的損失；②工作面內由于水、火、瓦斯災害造成的損失；③工作面內未按規定的開采順序開采造成的損失；④工作面未采至終止線造成的損失；⑤刀柱、掩護支架、水采等采煤方法，煤柱實際尺寸超過規定部分的損失。

3.3.2 厚度損失

①工作面內未規定留設而實際已留設的護頂煤；②分層開采時，未按層位開采而丟失的頂底煤；③具備分層條件，但未按設計規定分層開采而整分層丟失的煤量；④工作面示達到規定的采高而丟失的頂底煤。

經過長期跟蹤觀測及計算發現，在房頂煤過程中由于頂板巖層垮落及煤體破碎在煤層頂板形成參差裝破碎面，導致放頂煤過程中可能將頂板矸石放下而部分區域煤體無法充分放凈的情況發生，因此放頂煤損失很難直觀測量計算。

放頂煤損失在工作面損失中占有很大比重，因此為了提高放頂煤量，有必要將放頂煤損失進行計算統計。

在統計綜放工作面中損失量的過程中，排除由于不正確開采引起的損失（即不合理損失）的情況下，一般將損失分為工作面內浮煤、丟底煤、放頂煤損失。浮煤及丟底煤可以通過實際測量計算得出相對準確數值。但放頂煤過程中無法實際測算其損失煤量。串草圪旦煤礦利用如下公式計算：

放煤損失=動用儲量-浮煤-丟底煤-其他損失

4 結論

利用本方法對綜合放頂煤工作面的工作面回采率可更加接近實際數值，可更真實地反映出煤礦在回采過程中的損失量，對提高綜合放頂煤工作面提高回采率管理更具有指導意義。