提高煤炭回收率技术探讨

［摘要］通过对镇矿8#煤层18113综放工作面从巷道布置、设备改进及现场管理三方面着手进行分析，对如何提高综放工作面煤炭回收率的问题进行了研究。

［关键词］综放工作面；错层位；放顶煤；回收率

1 工作面概况

该工作面位于镇城底矿西一下组采区，工作面主要技术参数：走向长600m；倾向长175m；煤层倾角平均6°；煤厚平均4.83m；采高2.30m；放煤高2.53m；采放比1：1.1；循环进度0.60m；放煤步距0.6m；煤炭容重1.35/m3；采用一采一放；实行单轮顺序放煤；工业储量684653t；计划回收率93%；计划采出量636767；工作面使用的主要设备为：4MG-200W1型双滚筒无链牵引采煤机；ZPS3000/16/25轻型低位放顶煤支架；SGZ630/400型刮板输送机(前后各1部)；采用综采低位放顶煤一次采全高走向长壁全部跨落法采煤方法。

18113工作面己于2004年3月底掘进贯通形成回采系统，4月底工作面回采设备安装完毕，5月初正式开采，至现在已回采7个多月。

2 厚煤层放顶煤巷道布置系统

图1所示是厚煤层错层位放顶煤巷道布置系统示意图，从图1的系统中可以看出，不仅端头顶煤被采出，而且区段煤柱也成为三角形煤柱，煤损大为减少。

图1厚煤层错层位巷道布置系统 1、区段进风(运输)巷；2、区段回风巷； 3、下区段运输巷；4、上区段回风平巷；5、丢失的三角煤柱

图2放顶煤开采的回采巷道布置1.区段进风(运输)巷；2.区段回风巷；3.下区段运输巷4.上区段回风巷；5.丢失的煤柱；6.顶板排瓦斯巷

图2所示是厚煤层普通放顶煤回采巷道布置系统示意图，从图2的系统中可以看出，工作面两端头煤柱与区段之间煤柱形成一“T”型煤柱，煤损较大。

3 提高煤炭回收率技术措施

鉴于镇矿首采的全局第1个综放面南二采区22202工作面回采的经验和教训，为了减少煤炭损失，提高煤炭回收率，在18113工作面实行了如下3项具体技术措施。

3.1工作面布置方面

在18113工作面设计布置时分别按厚煤层错层位放顶煤巷道布置系统和厚煤层普通放顶煤回采巷道布置系统两个方案进行了比较，结果是错层位放顶煤巷道布置系统优于普通放顶煤回采巷道布置系统，前者比后者煤柱损失小，能多回收煤炭，提高回收率。因此，在下组8#煤层的18113工作面采用了错层位放顶煤巷道布置系统2004年初在掘进18113工作面两条顺槽时进行了具体实施，将18113运输顺槽沿煤层底板布置掘进，回风顺槽沿煤层顶板布置掘进，这样的巷道布置系统为下一区段18111工作面运输顺槽与18113工作面回风顺槽的错层位布置打下了良好基础(见图3所示)。

下面是18113工作面错层位放顶煤巷道布置系统和普通放顶煤回采巷道布置系统下各自的具体煤柱损失计算： 

(1)如按普通放顶煤的回采巷道布置(图2所示)，则18113工作面煤柱损失M1包括两端头煤损和与18111工作面之间的区段煤柱损失(如图4所示)，由于18113运输顺槽位于矿界，故不考虑工作面以外的煤柱损失，只考虑端头煤损。这样，18113工作面煤柱损失M1为：

 M1=2(10.5×2.53×600×1.35)+17/2×4.83×600×1.35=76290（t）

图318113与18111工作面错层位平面布置

图4T型煤柱损失量计算示意图如按错层位布置巷道(图3)，

则18113工作面煤柱损失M2包括初采及收尾煤损(如图5、图6)和运输顺槽端头煤损及18111工作面运输顺槽错层位布置后的三角形煤损(如图7)。初采煤损：由于切眼断面大(宽6m，高2.5m)，为便于顶板维护，一般采取沿顶板送切眼，所以初采期间有个从沿顶回采到沿底板回采的阶段，如按每推进一循环下扎150mm考虑，当采高为2.30m时，则下扎量共为2.53m，共需推进约17个循环，也即工作面沿走向水平推进17×0.6=10.2m的距离(如图5)；工作面沿倾向煤损范围为159m，16m的三角形煤损另行考虑(见图6)，则工作面初采煤损M初为 

M初=(6×2.33+10.2×2.53)×159×1.35=8540(t) 

图518113工作面初采及收尾沿走向煤柱损失示意图

图618113工作面初采及收尾沿倾向煤柱损失

收尾煤损：考虑收尾通道与初采切眼断面相同，工作面沿底回采到沿顶回采时每循环上抬幅度同初采阶段的下扎量，则收尾煤损M尾=M初=8540(t) 

端头煤损：由于18113运输顺槽靠近矿井边界，此处矿井边界煤柱无法回收，故只考虑矿井边界以内18113工作面内端头煤损，为便于端头和顺槽维护，按每端头连续5架支架不放顶煤(见图7)，则端头煤损M端为：

 M端=10.5×2.53×600×1.35=21518 

图7兰角形煤柱损失计算图

三角形煤损：按18111运输顺槽沿煤层底板布置在距18113回风顺槽内错水平距离7.5m处考虑(见图2和图7所示)，而从沿顶到沿底中间过渡支架11架考虑，则此时三角形煤损M△=12×16.3×2.53×600×35=16702(t) 

故错层位布置巷道时18113工作面总的煤柱损失M2为： 

M2=M初十M尾+M端+M△=2×8540+21518+16702=55300 

(3)两种巷道布置系统下18113工作面煤柱损失量比较 

M1-M2=76290-55300=20990(t)

也就是说，18113工作面采用错层位巷道布置开采比普通放项煤巷道布置开采多回收煤炭20990t。

3.2回采设备结构方面

根据首采综放面22202来看，工作面后刮板输送机使用SGZ630/200型，在输送机接煤宽度630mm不变的情况下，由于放煤工操作不当或支架移架距离少于600mm等原因，经常出现放煤到落山侧的情况，致使放煤工序出现不少的煤炭损失。针对上述情况，在预定工作面刮板输送机设备时，提前要求厂家在工作面后部刮板输送机靠近老山一侧的每节溜槽上焊接一块宽11Omm的钢板，与溜槽的槽面同面，并随后部刮板输送机一起前移，这样既不影响刮板输送机的原有性能，又增大了后刮板输送机的接煤宽度为740mm，达到减少放煤损失目的。

3.3现场管理方面

为了提高工作面煤炭回收率，在现场管理方面，主要采取了以下几项技术措施： 

(1)新工作面开采在走向10m内必须跟底回采(两端头除外)； 

(2)综放工作面机头和机尾的刮板输送机在倾角不大于14°的情况下，工作面沿倾向要尽快跟底板开采，尽量减少工作面的底煤丢失； 

(3)每月10日、20日、30日，采煤队组要配合地测中心三量验收人员对工作面顶底煤厚进行探测，准确掌握现场实际煤厚，根据实际煤厚，采煤队组要调整跟底开采布局及放煤工序，尽量减少顶底煤丢失，提高回收率； 

(4)地测中心在每旬末根据现场探测煤厚实测数据，提出下旬工作面煤厚的变化趋势，以便指导采煤队的开采； 

(5)加强放煤工的技术培训和责任教育，实行奖惩激励机制，提高放煤工的待遇，以便提高放煤工的积极性和责任感； 

(6)采煤队组要加强对采机割煤、推前溜、移支架和放煤4个工序的管理，在回采当中必须使采煤机截割深度、推溜步距和移架步距每循环达到规定要求，给放煤工序打好基础，以使放煤损失达到最少。对放煤工序要求是：严禁在未拉架前放顶煤，以免将项煤丢失在采空区中；对工作面回采当中实际煤厚大于平均煤厚的地段要实行多轮放煤。

根据以上第2、第3项技术措施的现场实施和表118113工作面7个月实际采煤量和回收率统计可以看出，经济效果明显，根据7个月实际回采情况统计来预计全工作面回采结束后的效果，则多回收煤炭：660193-636767=23426(t)，实际煤炭回收率为：660193÷684653=96.43%，比预计93%提高了3.43%。表1 

18113工作面7个月实际采出量和回收率统计

4 经济效益分析 

(1)18113工作面按错层位放顶煤巷道布置系统比厚煤层普通放顶煤回采巷道布置系统多回收煤炭20990t; 

(2)经回采设备结构改进和工作面现场管理各项技术措施的实施，预计18113全工作面回采结束后，比计划多回收煤炭23426t,煤炭回收率可达96.43%，比计划93%提高了3.43%； 

(3)按西山煤电股份公司对镇城底矿的结算价每吨煤125元考虑，则18113工作面多回收煤炭44416t，经济效益为555.2万元。