剖析低位綜放面回采率低的影響因素及技術對策
近年來,綜采放頂煤技術在全國大型煤礦中廣泛應用,并取得了一定的經濟效益。但在生產中,采區的煤炭損失量比較大,工作面回采率偏低一直是綜采放頂煤技術需要解決的關鍵問題,引起了煤炭管理部門的高度重視,并積極尋求綜放技術高產、高效的各個方面優化轉變,走節約性發展道路。對采用綜放采煤技術的各類煤礦,分析其原因,追究其根源,并結合各煤礦的特點,總結出必要的方法措施,提高資源回采率。
1 概況
平煤集團十三礦開采己15-17煤層,該煤層賦存條件簡單,直接頂為Ⅱ類頂板,屬于中等穩定頂板,煤層硬度系數在f=0.5~1.0之間,厚度為4.8~6.4m,傾角在20~32°之間,適合一次采全厚。自1998年引進低位綜采放頂煤技術以來,在多個工作面使用,取得了一定成效,回采率均在85%以上。低位放頂煤技術雖然優于高、中位放頂煤技術的放煤效果,克服其中放煤的不足,回采率在一定程度上有所提高。但在實際回采過程中,也存在各方面因素的損失量。現以我礦己回采完畢的己15-17—11060工作面為例,來全面分析其損失情況,并總結了一些減小煤炭損失量的方法措施,以示探討。
2 影響采面的各種損失及改造途徑
2.1 設計損失(指工作面巷道布置)
在設計己15—17—11060工作面中,由于己15-17煤層是合層煤,煤質比較酥軟易冒落,設計時巷道沿煤層頂板布置,風、機巷凈高2.6m,巷道下留有2.5~3.5m的底煤。初采初放期間,為保證老頂初次垮落的安全,整個工作面有20~30m的區段沿煤層頂板布置回采,工作面下的底煤丟失;初采初放期間過后,工作面設備開始漸入煤底,沿煤層底板回采,并放頂部煤量。刮板輸送機機頭、機尾順著巷道的正常位置推進的情況下,刮板輸送機的機身從機頭、機尾處按一定的彎曲度順勢漸入煤層底板,開始放頂煤,這里工作面機頭、機尾處下部各丟失一定量的三角煤。
我礦現采用沿煤層頂板布置風、機巷,保證了回采中端頭支護的穩定性,避免了因沿煤層底板布置巷道時工作面兩端頭支護留有頂部三角煤的問題,但存在兩端頭丟底煤和設備下丟三角煤的狀況,這已成為制約我礦綜放工作面回采率提高的一個重要因素。為此,在今后采用低位綜放采煤法時,如果煤層賦存條件穩定、頂壓小的情況下,設計時風、機兩巷沿煤層底板掘進,加強兩端頭支護的管理。再者,如考慮各方面的因素,回采中確實無法避免這部分煤量損失,只能要求設計部門在今后回采區段煤柱時,做好這一丟失區段煤量設計管理工作,避免煤炭的丟失。
2.2 地質構造損失
在工作面回采到中部時,風巷遇到H=4m∠50°逆斷層和H=10m∠50°逆斷層,揭露全巖石段200多米,預計向工作面傾斜方向延伸發育20~30m,兩條斷層嚴重影響工作面上部走向長370m,在其區間內工作面無法正常回采;如果硬采硬過,勢必會破壞綜采設備,并且工作面在過斷層期間由于頂板破碎,支架容易倒架、歪架,不易維護,整個工作面需跳眼搬家。這區間的整個工作面煤量需報損,損失量很大。
眾所周知,整個綜放工作面跳眼搬家工程量大,工期長,煤炭損失量大。為此,我礦工程技術人員加強工作面地質勘探、井下鉆探和物探工作,提前做好本區段的地質研究工作,探明地質構造的發育延伸情況,沿工作面上部另掘一條補風巷(并起探巷的作用)進行工作面技術改造,變整個工作面傾斜長120m搬家跳眼的工程量為局部區段30m搬家跳眼工程量,由整個工作面損失量減小為只有30m傾斜長的損失量,剩余區段工作面繼續回采。
2.2 放頂煤損失
己15—17—11060工作面開始放頂煤初期,三輪順序放頂煤,放煤步距為1.2m,即每循環割兩刀放一次頂煤。從現場實際看出,這種工藝方式比高、中位放煤效果較好,頂煤冒落充分及時、煤巖分界面下降平穩。但在實際回采中,煤層完整性較好時頂煤不容易破碎,冒落塊度較大,容易卡堵放煤口。人員處理大塊煤時,安全隱患多。這時,有個別的放煤工圖省事,放頂煤時放不凈或有時就不放頂煤,移架推溜 ,造成頂煤的損失。還有一問題,放頂煤步距間的三角煤丟失,放煤步距過大,頂煤易超越放煤口丟入采空區,步距過小則煤矸同時到達放煤口,混矸過多。工作面推進1.2m時放一次頂煤,放煤口高出后部輸送機,從現場情況看,頂煤冒落自溜坡度成30~40°,這樣兩次放頂煤步距間形成一個三角煤丟失區。
放頂煤工藝是低位放頂煤技術采煤法的核心,是決定頂煤回采率及含矸率的關鍵。為此后來在工作面的回采中改為一刀一放,回采工藝為:割煤—移架—放煤—拉后部輸送機—推前部輸送機,放煤步距為0.6m,放煤工藝采用分段順序單輪放煤,3人同時放煤,每人放3架交替進行。這樣減小甚至消除了支架間存在的脊背損失和放煤步距間的三角煤損失。放煤工的素質,是影響放煤效果好壞的關鍵,因此,必須加強對放煤工的技術培訓,提高放煤技能。同時,要進一步研究和掌握頂煤運動規律,最大限度地控制放煤過程中的煤炭丟失。2.4 浮煤損失
工作面割煤部分浮煤損失,采煤機割煤時,工作面煤墻煤體破落,由于移架和推溜等原因,造成支架與支架之間、支架與刮板輸送機之間存有大量浮煤;支架收尾梁放煤時,頂煤有時常溢出后部輸送機兩側,推移輸送機時造成浮煤損失,這就要求我們在工作面回采中前部刮板運輸機盡量落底,后部放煤時煤流要均勻,采煤機過后及時清凈架間浮煤。
2.5 工作面內其它損失
工作面快采完后,考慮到保護煤柱等安全問題,工作面提前約10m的距離沿煤層頂板回采,工作面末采底煤造成煤炭損失,還有煤的自然安息特性形成的少量的附著巖石表面的頂煤和底煤無法回收。3 結束語
分析回采率首先應對損失量的構成、發生和增減進行深入地分析,從中提出影響回采率的因素,尋求有效的管理辦法和提高途徑,對于那些在回采過程中可以避免的損失,應在回采工作中采取必要的措施解決;對于不能在回采工作中解決的,在以后的回收區段煤柱時,要給出解決途徑。只要我們不斷探索,努力實踐,低位綜放開采技術應用前景十分廣闊,低位綜采放頂煤采煤工藝一定能夠在我礦得到廣泛應用,同時將帶來更加可觀的經濟效益。