劉家園

（冀中能源股份公司東龐礦，河北 邢臺(tái) 054201）

近距離煤層群綜放開(kāi)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(tái) 054201）

本文通過(guò)對(duì)近距離煤層群采用綜采放頂煤開(kāi)采工藝分析研究，得出近距離煤層群采用綜采放頂煤開(kāi)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(kāi)采或聯(lián)合開(kāi)采回采率低下的不足，通過(guò)對(duì)工藝進(jìn)行研究與改進(jìn)可以使得近距離煤層群采用綜放開(kāi)采產(chǎn)量得到大幅的提高、煤炭開(kāi)采的安全性與高效性也得以加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)近距離煤層群綜放開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行研究，可以有效地促進(jìn)綜采放頂煤開(kāi)采的技術(shù)發(fā)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(kāi)采技術(shù)應(yīng)用于厚煤層，以其高產(chǎn)、高效、安全、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)勢(shì)得到推廣，解決了厚煤層由于分層開(kāi)采在安全生產(chǎn)方面存在的問(wèn)題。同時(shí)也為近距離煤層群開(kāi)采方式提供了一種新途徑?，F(xiàn)結(jié)合某礦近距離煤層群應(yīng)用綜放開(kāi)采實(shí)際情況對(duì)提高回采率效果進(jìn)行分析。

1.工作面概況

1.1 工作面地質(zhì)情況

某礦場(chǎng)東北方向開(kāi)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(cè)在井田邊界附近，礦井的東側(cè)與礦場(chǎng)開(kāi)采的9202工作面距離較近。該區(qū)煤層沉積較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)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(hào)煤不穩(wěn)定，局部可采，巖層賦存結(jié)構(gòu)及特性見(jiàn)表1。

表1　煤礦礦井周邊巖層賦存結(jié)構(gòu)及特性

1.2 工作面生產(chǎn)條件

該工作面采用綜放開(kāi)采方式，沿93煤底板走向推進(jìn)，機(jī)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(zhǎng)度71m。走向長(zhǎng)度443m，在礦井巷道的支護(hù)中主要使用ZFG4400-20/32H型過(guò)渡支架和ZF4000-16/26型支架來(lái)進(jìn)行礦井巷道的支護(hù)，使用MG200/466-WD型采煤機(jī)進(jìn)行煤層的采掘作業(yè)。

2.提高回采率措施

2.1 選擇合理采煤方法通過(guò)工作面概況，了解到礦井中的8號(hào)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(diǎn)，如果采用傳統(tǒng)的分層開(kāi)采方式，無(wú)論是在煤炭的開(kāi)采效率還是開(kāi)采量上都會(huì)有所損失，同時(shí)通過(guò)對(duì)8號(hào)煤層進(jìn)行勘測(cè)分析后發(fā)現(xiàn)，8號(hào)煤層的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，不適合全層面開(kāi)采，智能在8號(hào)煤層上進(jìn)行穩(wěn)定部分的局部開(kāi)采。因此需要采用新的開(kāi)采工藝以避免8號(hào)煤層開(kāi)采不完全而造成浪費(fèi)，通過(guò)在8號(hào)煤層的開(kāi)采過(guò)程中采用綜放開(kāi)采工藝后，可以在開(kāi)采的過(guò)程中對(duì)放頂煤進(jìn)行回收，提高煤炭的開(kāi)采效率與回采率。

2.2 選擇合理的采放比

在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中需要選擇合理的采放比，對(duì)于放頂煤開(kāi)采工藝，在煤層中需要注意煤層底部開(kāi)采與頂部放煤厚度，在開(kāi)采中采用的放頂煤開(kāi)采工藝原理是：通過(guò)對(duì)煤層的底部煤層使用開(kāi)采機(jī)進(jìn)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(shí)現(xiàn)煤層的放出。在煤層開(kāi)采時(shí)需要對(duì)合理的采放比進(jìn)行確定，避免放頂煤層厚度過(guò)大或過(guò)小影響頂煤冒放性，當(dāng)采放比過(guò)大時(shí)將會(huì)再次頂煤層過(guò)薄，會(huì)使得煤炭開(kāi)采時(shí)頂煤不時(shí)掉落，難以控制其掉落方向，同時(shí)所使用的支架無(wú)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(wèn)題，既造成煤質(zhì)下降又造成大量丟煤。如果采放比較小，將會(huì)造成頂煤過(guò)厚，上部頂煤無(wú)法在礦山的壓力下破碎排出，而隨著工作面的推進(jìn)，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(qū)，形成丟煤從而造成煤層開(kāi)采的損失，經(jīng)上述分析可知，煤層厚度過(guò)大或過(guò)小都不利于頂煤層的開(kāi)采，因此需要對(duì)頂煤層的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)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(jù)橢球體理論和開(kāi)采損害學(xué)和圖1，可以由頂煤松散冒落碎脹系數(shù)來(lái)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(shù)，Kp=1.2。

當(dāng)采高M(jìn)1為2.4m時(shí)，M=11.9m；8號(hào)煤可以完全放下來(lái)。此時(shí)放煤高度為7.5m，采放比為1∶3。

2.3 采煤過(guò)程中合理選擇放煤工藝

沿工作面長(zhǎng)度采掘方向上放煤位置可以進(jìn)行任意選定，因此一般常用的放煤方式有：?jiǎn)屋?、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(yīng)當(dāng)確保煤炭的回采率高、含矸率低。通過(guò)在開(kāi)采的過(guò)程中對(duì)上述幾種采掘方式進(jìn)行分析對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，單輪間隔順序均勻放煤，見(jiàn)矸關(guān)閉放煤口的放煤方法，在本礦場(chǎng)的煤炭采掘過(guò)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(shí)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(guò)程中需要對(duì)放煤步距進(jìn)行合理地確定與控制，其中放煤步距指的是兩次放煤時(shí)放煤點(diǎn)之間的距離間隔，其合理性與否對(duì)于煤炭的回采率與開(kāi)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(yīng)當(dāng)是頂煤跨落后能從放煤口全部放出的距離。放煤步距過(guò)大或是過(guò)小都會(huì)對(duì)煤炭的開(kāi)采造成不小的影響。本礦場(chǎng)在開(kāi)采步距的確定上根據(jù)分析與實(shí)際試驗(yàn)確定采用采用兩刀一放（放煤步距為1.2m）的步距，通過(guò)實(shí)際測(cè)定能夠得到最好的效果。

2.5 擴(kuò)大端頭放煤范圍

同時(shí)在支護(hù)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(jī)的割煤高度得到了加強(qiáng)，使得采煤可以得到更大的開(kāi)采面，使得采煤與支架的配合更為合理，使得煤炭開(kāi)采的過(guò)程中的端頭頂煤的損失大為減少。

2.6 加強(qiáng)工作面頂板管理及煤厚探測(cè)

加強(qiáng)工作面頂板管理，防止出現(xiàn)工作面冒頂迫使中止放煤的情況發(fā)生。在工作面推進(jìn)過(guò)程中，超前探測(cè)煤厚，防止出現(xiàn)放煤不凈或放出過(guò)多矸石。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)該礦井的工作面的開(kāi)采方式進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)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(yōu)化設(shè)計(jì)及措施的實(shí)施，該工作面多回收煤炭資源約10萬(wàn)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(kāi)采的綜合回收率、減少煤炭損失又增加了礦井的服務(wù)年限，同時(shí)解決了制約近距離煤層群分層開(kāi)采或聯(lián)合開(kāi)采回采率低下的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綜放開(kāi)采產(chǎn)量高、安全效益好的高產(chǎn)高效發(fā)展之路，促進(jìn)綜采放頂煤開(kāi)采的技術(shù)發(fā)展。

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

［2］余學(xué)義.開(kāi)采損害學(xué)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

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