綜放工作面后溜提高回收率的方法與應用

李 剛

(潞安環能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

我國的低位綜采放頂煤技術經過三十多年的發展，目前已經處于世界領先水平，全國范圍內綜放工作面的數量和產量都居于較高水平，但是如何提高綜放工作面回收率，仍然是煤礦從業者一直在研究的課題。目前公認的走向長壁后退式綜合機械化低位放頂煤工作面回收率的損失主要存在于以下四個方面[1]：一是在工作面初采期間，由于頂板初次來壓沒有顯現，不能放煤或不能充分放煤；二是在工作面收尾期間，煤墻和頂板都上網和鋼絲繩，也不能放煤；三是在回采過程中，工作面端頭和端尾不能放煤；四是在后溜放煤過程中進入到下一個循環時，后溜溜槽幫后面形成一道溝壑，下一個循環開始放煤時需要將這個溝壑填充后才能將煤流入后溜，即后溜浮煤損失。本文針對第四方面引起的損失，提出了一種提高回收率的方法并得到較好的應用。

1 工作面概況

王莊煤礦7106工作面位于該礦71采區，地面標高900～902 m，工作面標高496～524 m。該工作面北為實體煤，南為實體煤，西為8101已采工作面及8102綜采工作面，東為井田邊界。工作面采用走向長壁后退式綜合機械化低位放頂煤一次采全高全部垮落采煤法。整體上看，該工作面是一個南北走向的單斜構造，煤層傾角在1～5°之間，所采3號煤層厚度穩定，煤層下部夾矸最厚的一層為0.2 m，總煤厚為6.2 m，容重為1.42 t/m3。7106工作面進風巷長1 481 m(可采長度為600 m)，回風巷長1 481 m(可采長度為600 m)，運巷長1 486 m(可采長度為600 m)；工作面切眼長240 m；工業儲量126.8萬t，設計采出量117.9萬t；采高(3±0.1) m，循環進度0.8 m，頂煤平均高度3.2 m，底分層回收率為98%，頂煤回收率為85%，一采一放為一個循環，一個循環產量為1 544 t。該工作面屬高瓦斯礦井，煤層具有爆炸性，為不易自燃煤層，地壓正常，地溫正常，煤質類型為低磷、低硫、中灰、具粘性、高發熱量的優質動力用煤。

2 后溜放煤丟失原因分析

綜采放頂煤工作面，后溜放煤完成一個循環之后，如果放煤工將后溜煤放得太徹底，就會將頂板大塊矸石落入后溜，一方面混入矸石影響煤質及發熱量，另一方面后溜連續出現矸石會對設備造成一定的損傷。按照放煤標準架架見矸原則，每一架放煤完成一個循環之后，收起尾梁，伸出插板(插板與后溜溜槽幫間距在300～500 mm之間)，對后溜進行遮掩，防止大塊矸石落入后溜。下一個循環開始前需要將后溜拉過來，拉過后溜之后，溜槽幫后面會形成一道溝壑，此溝壑的縱向長度為一放煤步距長度，即0.8 m，高度與溜槽幫高度一致。下一個循環開始，采煤機割煤后，在移架過程中會有浮煤首先填充到后溜所形成的溝壑中，在放煤過程中，落煤在所填充的溝壑上形成三角形煤堆(槽幫以上部分)，此三角形煤堆大致形狀為一等腰三角形，底邊長為一放煤歩距，即0.8 m；煤體自然形成的兩個斜坡，坡度約為40°，放下來的煤體隨著該坡度流入后溜。針對在移架和放煤過程中流入溝壑填充溝壑的這一部分煤的損失，我們經過反復思考和試驗，本著簡單實用原則設計了一種后溜回收浮煤裝置，將填充溝壑的這部分煤進行回收。

3 后溜回收浮煤裝置和應用

該裝置由回收的廢舊膠帶和夾板及鏈環制作而成，膠帶設計成1 700 mm長和1 000 mm寬，兩個溜槽之間兩邊均可搭接100 mm長，寬超過一個放煤步距800 mm，在溜槽幫上搭接100 mm，后面還多出100 mm，這樣使流煤全部落到膠帶上。再用扁鐵作為夾板夾到膠帶上，扁鐵上焊有兩個鏈環，后溜溜槽幫上也焊接兩個鏈環，膠帶上的鏈環和溜槽幫上的鏈環用銷子穿起來(見圖1)，這樣拉后溜時就能拖著膠帶往前行走，初次拉架放煤時，后溜溜槽幫后的煤全部落在膠帶上，拉后溜后就不會形成之前的溝壑，也就不存在填充溝壑的煤，在膠帶上的落煤形成一個自然的三角形，下一個循環開始移架時落煤就自動流入后溜中，膠帶上該部分煤就一直隨著一個一個循環往前移動，這樣就把需要填充溝壑的那一部分煤基本全部回收了(通過觀察發現，放完煤后在拉后溜過程中，膠帶上堆煤在形成自然三角形過程中會在采空區方向損失一定的煤量，即在槽幫以上部分的長方形煤體中，回收了存在的三角形煤體和流入后溜的部分煤體，即回收了該部分3/4)。

圖1 回收裝置及連接方法實物

通過在7106工作面安裝該裝置后，綜采隊在采煤一個月之后專門做了跟蹤調查，發現放煤完成一個循環后每架后面會有一個自然的三角形煤堆，停電閉鎖后溜，隨即選取四架支架，進入后溜挖開后，發現四架膠帶都在，達到了預期的效果。三個月后再次做了追蹤調查，膠帶均在，說明該裝置連接穩定而且耐磨，性能良好；又取煤樣進行了化驗，和工作面煤墻的煤進行了比較(見表1)，回收的煤質良好；從經濟上衡量，既不用浪費人力，也不用損耗電能，投資很少，而且該裝置應用后不影響后溜啞鈴銷檢修和更換，安裝方便，非常實用。

表1 煤質化驗結果

4 后溜回收浮煤回采率的計算

1) 回收浮煤平均厚度可由下式計算：

式中：h為浮煤平均厚度，m；H為后溜溜槽幫高度，取H=300 mm；D為放煤步距，800 mm；α為松散煤體自溜角，40°。

經計算：h=300+3/4×800×0.42/2=426 mm=0.426 m。

2) 工作面后溜浮煤回收率P的計算。回收率值P與工作面切眼長度、煤層厚度等數值有關，下面計算按綜放工作面切眼長為240 m，老塘浮煤回收長度為210 m，松散煤的容重為0.9 t/m3，工作面煤層厚度為6.2 m，工作面煤體容重為1.42 t/m3，工作面推進長度設為L，則：P=L×210×0.426×0.9/L×240×6.2×1.42=3.81%

即頂煤回收率提高了3.81%。

5 結 語

王莊煤礦7106低位綜放工作面后溜浮煤回收裝置的應用，不僅提高了頂煤回收率，且回收的浮煤各項指標均合格，經濟效益顯著。該裝置設計簡單、投資小，有極大的推廣應用價值。