提高综采工作面回采率应用研究

摘 要：煤炭资源是现今社会不可或缺的资源，但煤炭资源是不可再生资源，为了能够充分利用这一资源，在煤炭开采过程中提高回采率至关重要；为达到高产高效建设矿井，目前所有大中型煤矿均采用综放开采工艺。在实际生产过程中，可以选择可放性好的煤层，合理确定放煤步距和放煤顺序，合理确定采放厚度，增大割煤高度、加大工作面长度和工作面推进长度，提高综放开采回采率。

关键词：煤炭 资源利用 回采率

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-043-02

1 提高综放回采工作面回采率的途径

1.1 利用技术手段增加煤层可放性

煤层具有可放性，是实现综放开采的选择条件，在实施综放之前应该对煤层可放性进行研究，确定煤层可放度，可放性较高的煤层可以直接实施放顶煤开采，对于可放性较差的煤层应当适当加强技术干扰。比如利用支架切顶、加压支架顶梁松动顶煤等，经过试用在红岭矿取得较好效果。

1.2 适当加大工作面的几何尺寸

根据各煤层的地质条件、设备配备、人员素质等情况，加大工作面的尺寸，可以相对减少初采、末采及端头损失率，是提高工作面回采率的有效途径。一般以工作面长200m，走向长1500m。也可以适当扩大。

（1）增加工作面长度。

在综采工作面，上下端头都要丢一部分煤，鉴于顶板管理考虑一般为上下机头三架不准许放煤，而红岭煤矿煤厚平均为6米，采二放四，适当增加工作面长度既能减少该部分损失。

（2）加长工作面走向长度。

工作面走向加长可以减少工作面的搬家次数，从增加回采率考虑，可以减小初采和末采丢煤的比例。大幅度增加工作面连续推进长度，综采工作面搬家一次费时费工，因此在倾斜长臂巷道布置时，应积极采用跨越式的往复式回采，从而大幅度增加工作面连续推进的长度，减少搬家次数。

1.3 合理选择放煤工艺

综放工作面在放煤阶段任意方向都能放煤，然而合理的放煤工序对提高回采率也相当重要，确定合理的放煤步骤能减少矸石窜入的几率，提高煤炭才出率；采用多循环顺序放煤方法能够使煤岩接触面保持沉降均匀，将矸石最大程度的隔离在煤层上部，放煤工看见矸石关闭放煤口基本上已将原煤回净，最大程度的提高煤炭质量。

一般情况下，放煤方式选择应根据煤层厚度来定，煤层较薄时放煤较容易，可采用单轮放煤，该方法较容易掌握，对工人操作水平要求不高，脊背损失率又较小；煤层较厚时，相对来说对工程操作要求较高，一般采用多轮顺序放煤，顶煤初放阶段不容易落煤，需要经验丰富的工人对顶煤进行松动，增加顶煤落煤效果。

1.4 合理选择放煤步距

合理的选择放煤步距对煤炭回收至关重要，若放煤步距过大，煤炭含矸率较小，但是容易出现煤块较大放煤口较小，不容易放出，遗留在采空区的煤炭较多损失扩大；而放煤步距太小容易出现顶煤尚未松动下落后方矸石就往前窜，挡住煤炭下落路径，即使能将上方煤炭放出其含矸率也会增加。据统计，在顶煤垮落角为60～90时的条悸ｏ到合理回收率大樱%和含矸率小于15%的最佳综合效益的放煤步距应是1.2～1.8m，也就是采煤机每割2～3刀（截深为0.6m左右）放一次顶煤为宜。另外，在架型确定以后，放煤步距应当与支架放煤口的纵向尺寸相一致。对于综采放顶煤工作面而言，放煤步距与移驾步距（或采煤机截深）成倍数关系，即割一刀、两刀或三刀煤放一次顶煤。若放煤步距大于支架放煤口的纵向尺寸，则会有一部分冒落的顶煤留在支架放煤口的后方而丢到采空区；如果放煤步距小于支架放煤口的纵向尺寸，则必然有一部分矸石处于放煤口的上方，放煤时这部分矸石被一并放出，增加了含矸率。

所以放煤步距应根据煤层厚度、放煤窗口的几何尺寸及选煤、排矸能力。煤层较厚、窗口较大时，放煤步距就可适当加大，否则应适当缩小。选煤系统若采用洗选加工，排矸能力较大，则适当缩小放煤步距，可以提高回采率，又不至于影响煤质。

1.5 合理选择液压支架放煤口的高度

由于液压支架的类型不同导致放煤高度有所不同，放煤高度不同导致放煤量不同，会影响回采率，所以综采放顶煤开采的放煤口高度由选用的液压支架决定。

合理选择放煤口位置对煤炭回收也起到至关重要的作用，放煤口较低的，根据水坑效应，能将支架后部的煤回出，增加放煤量；掩护梁上开天窗的中位放顶煤支架，放煤口位置较高，增加了漏斗高度，使低于放煤口的煤不能进入放煤口放出，从而影响回采率，在有自燃倾向煤层中易造成自然发火。针对上述分析，红岭公司采用低位放顶煤以提高回采率减少煤炭损失。

2 提高综放回采工作面回采率的几项措施

2.1 减少初末采损失

在放顶煤开采中，初采损失不可避免，虽损失量不大，但也应尽量减少。减少初采损失比较有效的方法就是采用切顶巷技术和深孔爆破技术。

（1）切顶巷技术。

切顶巷技术是采用减少初采期间顶煤的垮落步距来提高初采回收率的，其基本原理是：改变初采时顶煤的受力状态，士气受力状态由两端嵌入梁改变为一端嵌入另一端简支架。其中，采取措施后的煤体最大拉应力为一般情况下的1.7倍，相应的使顶煤破坏的跨度仅为一般情况下的77%。其方法是：在综采工作面开采前，在切眼外侧沿煤层顶板切断，工作面安装完毕后将巷道内支架材料全部回收，为提高效果，巷道回撤时在切顶巷靠近工作面一侧的煤帮和底板上打上眼放炮，将顶煤全部切断，形成自由面。实践证明，这一技术措施取得了较好的效果，据网络查询，

（2）提高顶煤冒放性的深孔预裂爆破技术。

减少综放面采空区残煤损失，提高工作面回采率，必须改善顶煤的破碎条件，提高顶煤的冒放性，减少顶煤的冒落粒度，深孔预裂爆破是提高顶煤冒放性、减小顶煤冒落块度的有效方法之一。

2.2 煤层预注水，软化煤体，缩小顶煤块度，提高回采率

煤层注水对软化煤体，降低煤层硬度，缩小顶煤跨度的块度，提高回采率有较为明显的作用，同时又能减少生产过程中的煤尘浓度。因此，在放顶煤工作面，煤层硬度较大时，应实行煤层预注水措施；非采动区静压注水或采动影响区内注水。

在煤岩层的生成过程中，由于各种地质力学和地球化学的作用，在煤岩体内部产生节理裂隙等许多弱面。煤岩体注水技术是通过钻孔向煤岩体预注高压水，压力水进入煤体后沿弱面流动，起到压裂和冲刷作用，以及水对裂隙尖端的楔入作用，使煤岩体扩大了原有裂隙，产生了新的裂隙，破坏了煤岩体的整体性，减低了强度，从而改变煤岩体的物理学性质，提高综放工作面顶煤的冒放性。

铜川下石节煤矿某综放面采用孔间距为20m、注水量为50m3/孔、压力为16MPa、大流量往复式注水方式，使工作面单架放煤时间由原来的3.4min下降到2.6min，减少0.8min/架，提高了放煤流畅性，工作面回采率由原来的76.8%提高到79.5%，提高了2.7个百分点。

3 提高回采率的经济和社会效益分析

在我国一次能源结构中，煤炭是长期的主要能源，其有效供给将直接影响经济社会的安全发展与可持续发展。煤炭资源回采率低，是建设资源节约型社会中亟须解决的突出问题。红岭矿实践表明，只要切实树立起资源节约意识，紧紧依靠机制创新和技术进步，煤炭开采企业在提高资源利用率、解决我国能源瓶颈制约方面有着巨大的潜力。

建立健全考核机制提高煤炭资源回采率，从煤矿自身分析能提高经济效益，为企业发展奠定经济基础，进一步提升企业发展核心竞争力，提升员工收入，改善员工生活条件；从社会角度，通过技术和管理路线升级改善，提高了煤炭资源回收率，最大限度的回收煤炭资源，缓和煤炭企业采掘接替紧张的局面，从而延长矿井服务年限，创造极大的经济和社会效益。