張逸龍 ZHANG Yi-long

（黑龍江科技大學(xué)研究生學(xué)院，哈爾濱 150022）

（Graduate College，Heilongjiang University of Science&Technology，Harbin 150022，China）

南山煤礦π放工作面的優(yōu)越性及提高回采率的主要途徑

張逸龍 ZHANG Yi-long

（黑龍江科技大學(xué)研究生學(xué)院，哈爾濱 150022）

（Graduate College，Heilongjiang University of Science&Technology，Harbin 150022，China）

本文以南山煤礦π型鋼梁放頂煤工作面為例，運(yùn)用對(duì)比分析方法，對(duì)分層開采及一次采全高進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的對(duì)比，并結(jié)合南山煤礦的生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)提高π放工作面的優(yōu)越性和主要提高回采率做以探討和分析，提出了提高回采率的主要途徑。

π型鋼梁；放頂煤開采工藝；一次采全高；π放工作面

0 引言

鶴崗礦務(wù)局厚煤層占整個(gè)礦區(qū)煤田的絕大部分，其儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的80%以上。因此厚煤層合理開采和保障效益、安全等問題，一直是礦區(qū)工程技術(shù)人員研究、探索的重點(diǎn)對(duì)象，只有該礦區(qū)厚煤層能得到充分的開發(fā)和利用，才能保證企業(yè)職工的生產(chǎn)和生活。π型鋼梁放頂煤回采工藝作為開采中厚煤層一次采全高的一種開采工藝，在集團(tuán)公司各礦得到普遍的利用，其投入少、見效快、工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造等優(yōu)越性已得到各生產(chǎn)單位的普遍認(rèn)可。

π型鋼梁放頂煤采煤法，即工作面硬幫采煤用爆破落煤，軟幫側(cè)剪網(wǎng)放頂煤，鋪單層金屬網(wǎng)假頂，一刀一放頂煤，并按自下而上順序多輪式逐段放頂煤。

1 投產(chǎn)前掘進(jìn)巷道總量對(duì)比

與分層開采相比較，在巷道布置上：π型鋼梁放頂煤回采工藝：即工作面。上下兩巷全部布置于開采煤層的底板層，工作面沿底板前進(jìn)后，上部煤體靠自重和圍巖壓力、周期壓力自動(dòng)滑落，從而達(dá)到出煤的目的。分層開采回采工藝：即將煤層按由上向下的次序進(jìn)行逐一分層，分層采高一般為2.0米，再根據(jù)所開采煤層的總厚度，可求出分層層數(shù)。

以南山煤礦18-2層煤π型鋼梁放頂煤工作面為例。

π型鋼梁放頂煤一次采全高工藝：布置該回采工藝采煤工作面前，只需在18-2層煤底板層掘進(jìn)回風(fēng)道，溜子道及工作面。這樣即可回采，18-2層煤，其煤層總厚度為12米，在其底板層布置2米的采高，上部10米煤體全部靠自重和圍巖壓力，周期壓自動(dòng)滑落。

分層開采回采工藝：其開采原理是將煤層按采高分成若干分層后按由煤層上部至下部順序回采。如18-2層煤，其煤層總厚度為12米高，若同樣按2米的采高進(jìn)行回采，通過計(jì)算，12米的煤層一共可分6個(gè)分層。而每個(gè)分層進(jìn)行回采前，都需分別布置掘進(jìn)每個(gè)分層的回采巷道，即6條回風(fēng)道，6條溜子道，6個(gè)工作面。通過上述對(duì)比，可以明顯地看出，π型鋼梁放頂煤一次采全高和分層開采的掘進(jìn)巷道數(shù)量相差特別大，即1：6的關(guān)系。從中顯而易見，采取一次采全高回采工藝，可以明顯地解決掘進(jìn)力量不足而造成影響接續(xù)的問題，也可充分保證煤礦的正常生產(chǎn)。

2 投入成本額對(duì)比

成本對(duì)比中相差最大的莫過于掘進(jìn)量的差別，分層開采和一次性采全高的掘進(jìn)量對(duì)比為6：1，那么就是說分開層采掘進(jìn)量所投的成本比一次采全高所投的成本高6倍。

3 經(jīng)濟(jì)效益的對(duì)比

由于分層開采的投入是π型鋼梁放頂煤投入的6倍，可見，π型鋼梁放頂煤的效益要大大提高于分層開采的效益。同樣采一塊煤，π型鋼梁放頂煤的投入只是分層開采的1/6，那么馬上就反應(yīng)出一次采全高的效益好?？梢姡淮涡圆扇呋夭晒に囀峭度肷?、產(chǎn)出多、效益高的回采工藝。

4 勞動(dòng)強(qiáng)度的對(duì)比

一次采全高回采工藝可分為兩大類，即普放和綜放。普放分為單體和鉸接梁放煤，單體和懸移支架放煤，單體和兀型鋼放煤，綜放只不過是看綜采支架的類型而已，分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種。π型鋼梁放頂煤一次性采全高回采工藝一般作業(yè)流程如下：大班維修電器設(shè)備、維修上、下兩巷（打上、下兩巷超前維修，回撤U型棚），維修機(jī)械設(shè)備等。下午班開硬幫，開硬幫大部分是采取打眼爆破落煤，軟幫自動(dòng)落煤，一天只前進(jìn)一刀，夜班集中力量放軟幫頂幫。從上述簡(jiǎn)單的工藝流程看普放（π型鋼梁放頂煤一次采全高）的勞動(dòng)強(qiáng)度較低，一個(gè)圓班只前進(jìn)一刀，也就是說工作面的支護(hù)只向前移動(dòng)一次，工人的勞動(dòng)量大幅度降低。而分層開采硬幫落煤采用的是割煤機(jī)，而其軟幫是采空區(qū)，為了提高產(chǎn)量，增長(zhǎng)效益，其唯一的辦法就是增加硬幫的前進(jìn)刀數(shù)。一刀的進(jìn)度不能加大，是采煤機(jī)滾筒的寬度，高強(qiáng)度的工作面每小班采煤機(jī)都開采兩刀，這樣顯而易見工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大的增加了，且場(chǎng)子面支架和機(jī)械設(shè)備頻繁向前推進(jìn)，增加了設(shè)備的磨損，從上述可見分層開采回采工藝比一次采全高回采工藝的勞動(dòng)強(qiáng)度要高得很多。

5 π放工作面一次采全高的缺點(diǎn)

π型鋼梁放頂煤一次采全高所適應(yīng)的井下地質(zhì)條件較廣泛，即一次采全高回采工藝只在煤層底板布置回采工作面。這樣可以躲過上部一些小的斷層，且過斷層也是掘進(jìn)期間只過一次，而分層開采每掘送每一分層時(shí)都需過同一斷層。再如頂板壓力過大的情況下，一次采全高比較適合。因?yàn)轫敯鍓毫Υ?，軟幫頂煤易冒落，這正是一次采全高所利用的條件。而對(duì)于分層開采來講頂板壓力大是制約生產(chǎn)最嚴(yán)重的因素。無論是掘送期間還是回采期間，維護(hù)兩巷和工作面硬幫頂板的困難和長(zhǎng)度相當(dāng)大，所以說所付出的工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一次采全高的工作量。

隨著工作面的推進(jìn)，π放工作面一次采全高的方法的缺點(diǎn)也會(huì)逐漸顯現(xiàn)，它具有初期投資大、設(shè)備笨重、安裝工作量大、煤塵大、回采率偏低、瓦斯相對(duì)涌出量大、采空區(qū)容易發(fā)火等缺點(diǎn)，但隨著高新技術(shù)的發(fā)展將會(huì)逐步得到解決。為提高煤層回采率通常采取的方法有：在工作面頂板打深孔，放震動(dòng)炮，進(jìn)行煤體預(yù)裂，在上下巷往煤體內(nèi)打深孔，進(jìn)行煤體軟化注水。另外為解決采空區(qū)丟浮煤易發(fā)火的問題，采取的措施有工作面軟幫噴灑阻化劑，采空區(qū)灌漿，和提前在上下兩巷打消火鉆孔等。通過幾年的探索和實(shí)踐，在實(shí)際生產(chǎn)中也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，設(shè)計(jì)出較多適合井下生產(chǎn)的各項(xiàng)措施，從而得到了較好的控制，但這些方法還是有它的不足之處，還有待進(jìn)一步研究解決。

6 提高π放工作面回采率的主要途徑

6.1 加強(qiáng)地質(zhì)工作 認(rèn)真地掌握煤層地質(zhì)情況，如地質(zhì)構(gòu)造，煤層厚度變化情況，科學(xué)合理地選擇采區(qū)設(shè)計(jì)方案及巷道布置方式，盡量減少不合理采區(qū)設(shè)計(jì)造成的煤炭損失量。加強(qiáng)地質(zhì)工作是減少煤炭損失的首要的基礎(chǔ)工作。

6.2 控制儲(chǔ)量，加強(qiáng)儲(chǔ)量管理 工作面開采時(shí)必須準(zhǔn)確掌握頂煤情況，每推進(jìn)10m或20m在兩巷及工作面內(nèi)按規(guī)定打鉆探煤厚以控制儲(chǔ)量；工作面設(shè)專門記錄簿，嚴(yán)格地監(jiān)督放煤情況。強(qiáng)化技術(shù)的手圖管理是準(zhǔn)確掌握工作面回采率的必備條件。

6.3 減少采區(qū)內(nèi)各種煤柱的煤炭損失量 ①適當(dāng)加大工作面長(zhǎng)度，等于相對(duì)地減少了采區(qū)段煤柱的煤炭損失量。②適當(dāng)加大工作面推進(jìn)長(zhǎng)度，相對(duì)減少采區(qū)停采線處煤柱損失量。③試行沿空留巷或沒空掘巷技術(shù)，取消區(qū)段煤柱?；蚶枚銐涸韺?shí)行小煤柱開采。

6.4 工作面不準(zhǔn)仰斜開采 工作面開采時(shí)調(diào)成3°-5°俯偽開采，減少采空區(qū)內(nèi)浮煤損失，可提高回采率20%-40%。且有利于支護(hù)穩(wěn)定性，嚴(yán)防倒架造成不放煤導(dǎo)致的煤炭損失。

6.5 采用低位放煤口 放煤口高度距工作面底板0.2-0.6m，降低采空區(qū)內(nèi)脊背浮煤厚度，以減少采空區(qū)內(nèi)浮煤損失量。

6.6 合理選擇放煤步距 合理的放煤步距，可以減少采空區(qū)內(nèi)脊背浮煤的長(zhǎng)度與寬度。在本礦試驗(yàn)π放開采時(shí)，通過921工作面調(diào)整放煤步距實(shí)測(cè)得回采率分別為：

①放煤步距為0.7m時(shí)，回采率為84.65%-90.4%。

②放煤步距為0.8m時(shí)，回采率為86%-93%。

③放煤步距為0.9m時(shí)，回采率為84.7%-92.1%。

④放煤步距為1.4m時(shí)，回采率為60.48%-74.2%。

⑤放煤步距為1.6m時(shí)，回采率為62.7%-73.4%。

⑥放煤步距為2.1m時(shí)，回采率為37.6%-54.1%。

⑦放煤步距為2.4m時(shí)，回采率為32.1%-47.8%。

根據(jù)本礦實(shí)際情況，煤厚為6-8m放頂煤步距為0.8m時(shí)回采率較高。項(xiàng)分層開采時(shí)，鋪設(shè)金屬網(wǎng)假頂后，工作面回采率顯著提高，達(dá)90%以上，且比較穩(wěn)定。鶴崗礦務(wù)局要求剝采比為1：2-1：6，通常采高為2.0-2.2m，放煤高度h為4.0-13.2m。從南山煤礦工作面開采情況，煤層厚度8-10m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，放煤步距d應(yīng)為0.8-1.6m，該工作面確定放煤步距為0.8m，這時(shí)工作面回采率最高時(shí)可達(dá)95%。

6.7 合理確定循環(huán)放煤方式 主要循環(huán)放煤方式有：①單輪順序放煤；②多輪順序放煤方式；③單輪間隔放煤；④多輪間隔放煤方式；一般地，放煤高度在0-3m以內(nèi)時(shí)采用單輪放煤方式較為合理；放煤高度大于3m時(shí)采用多輪放煤方式較有利于提高回采率。煤層頂板為堅(jiān)硬頂板、穩(wěn)定頂板或頂分層開采時(shí)鋪設(shè)金屬網(wǎng)人工假頂，采用間隔式放煤方式較有利于提高放煤效果：煤層頂板破碎則采用順序放煤方式有利于提高放煤效果。

6.8 加強(qiáng)斷層處生產(chǎn)管理 斷層處開采時(shí)巷道和工作面必須盡可能沿底板布置，盡可能減少斷層處煤炭損失；并加強(qiáng)工作面硬幫支護(hù)管理，提高斷層處工作面兀放支架的穩(wěn)定性，加強(qiáng)斷層處放頂煤工作管理，以確?；夭陕?。

6.9 加強(qiáng)工作面端頭管理 工作面兩端頭采用端頭支架，加強(qiáng)工作面兩端頭放頂煤工作，減少兩端頭煤炭丟失。

6.10 加強(qiáng)放煤操作管理 即使正確的選擇了放煤方式、放煤步距等，若操作不當(dāng)亦會(huì)造成煤炭丟失。應(yīng)選擇責(zé)任心強(qiáng)，素質(zhì)較高的人員專職放煤，同時(shí)對(duì)放煤工作進(jìn)行專門技術(shù)培訓(xùn)，使其掌握操作要領(lǐng)，積累操作經(jīng)驗(yàn)。

6.11 科學(xué)管理減少煤炭損失 煤體注水軟化、適當(dāng)選擇采放比、正確分析頂板結(jié)構(gòu)及頂板壓力、頂分層鋪金屬網(wǎng)人工假頂開采后放頂煤開采等一些具體的做法均會(huì)對(duì)提高回采率有較大的影響，需認(rèn)真仔細(xì)分析比較后方可正確選擇，而且，不應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┍苊馔咚辜肮I(yè)基礎(chǔ)層自然發(fā)火等災(zāi)害造成的煤炭損失。

7 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用π放支架放頂煤采煤方法的采區(qū)回采率受地質(zhì)條件和開采技術(shù)等影響很大，特別是煤層的賦存條件，直接頂?shù)膸r性和結(jié)構(gòu)，以及礦山壓力情況等各方面的影響，而且它們本身也常會(huì)有所變化。所以一次采全高綜采工藝能大幅度地提高單產(chǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)南山煤礦的高產(chǎn)高效。另外，一次采全高綜采工藝能保證煤炭質(zhì)量，降低噸煤成本，為礦井提質(zhì)、降耗、增效探索一條新道路，并有利于推廣煤巷錨網(wǎng)支護(hù)，有效改善作業(yè)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1]黃樂亭.村莊壓煤開采的技術(shù)途徑[J].中國(guó)煤炭,1996,8.

[2]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[3]錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

Superiority of π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal and the Main Ways to Increase the Recovery Rate

This paper takes π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal as an example,uses the comparative method,the layering exploitation and once mining full height to carry on a substantial contrast.Combined with the actual production situation,the paper discusses how to improving the recovery rate and superiority of π Type Caving Coal Face at Nanshan Mining Coal,puts forward the main ways to increase the recovery rate.

π type steel beam；top coal caving mining technology；once mining full height；π type caving coal face

張逸龍（1989-），男，黑龍江鶴崗人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)榈V山壓力與圍巖控制理論與技術(shù)。

TD823

A

1006-4311（2014）14-0043-02