复杂地质条件下提高综放薄顶煤回采率的技术途径

冯利宁

（冀中能源邯郸矿业集团，河北 邯郸 056002）

复杂地质条件下提高综放薄顶煤回采率的技术途径

冯利宁

（冀中能源邯郸矿业集团，河北 邯郸 056002）

分析了综放工作面薄顶煤回采率的影响因素之后，进行了生产工艺研究和技术革新（包括优化初采、放煤、移架工艺和增加机械辅助收煤器等），有效地提高了薄顶煤地回采率，取得了可观的经济和社会效益。

薄顶煤回采率；综放工作面；复杂地质条件

综合机械化放顶煤开采，是高产、高效、低耗、安全、经济效益好的采煤技术，但是回采率偏低是综放工作面的共性问题，特别在中厚煤层的薄顶煤情况下，问题更显突出。邯郸矿业集团针对复杂地质条件的中厚煤层开采技术，为提高薄顶煤回采率进行了专门的研究探索，并取得了可观的效益。

邯郸矿区主采2号煤层厚度3.0～4.3m，平均3.7m，区内断层构造多，煤层裂隙发育，煤壁易片帮，且顶板破碎，围岩压力大，复杂的地质条件使得一次采全高综采技术难以实现。1997年邯郸矿业集团与科研单位联合攻关，研制了ZF2400/16/25轻型放顶煤液压支架，成功实践了4.0m以下中厚煤层综采放顶煤技术。在十几年的实践中，通过持续的技术革新，不断地优化和改进生产工艺，使综放工作面回采率由最初的84.65%提高到现在的95%以上。

1 邯郸矿区2号煤层赋存情况及回采工艺

煤层厚度及顶底板岩性：2号煤层厚度3.0～4.3 m，平均3.7 m；局部有厚度为0～1.0 m的伪顶，薄层状，泥质页岩为主；直接顶厚为3～8 m厚的粉砂岩，裂隙发育，易碎；老顶为10～20 m厚的中细砂岩；底板为粉砂岩或中细砂岩。

顶板管理及回采工艺：工作面选用ZF2400/16/25型轻放支架，顶板管理采用全部垮落法，回采工艺为走向长壁后退式综采放顶煤，端头斜切进刀，双向割煤，机组割底煤2.1m，放顶煤1.6 m，采放比1：0.75，采放平行，一采一放。

2 综放回收率的影响因素

影响薄顶煤回采率的主要因素有：初采损失、末采损失、端头损失、放煤工艺损失、浮煤损失等。

邯郸矿区2号煤层属中厚煤层，裂隙发育。巷道施工若沿底布置，巷道顶板以上仅有1m多的顶煤难以维护；为保证巷道围岩稳定性、提高掘进速度，两巷和切眼均沿顶板布置，采用锚网支护。引进综放技术的初期，为解决中厚煤层放顶煤的回采率问题，曾在回采工艺采取过一些技术措施：工作面初采期间，先沿顶板推进至工作面老顶初次垮落（约25m）后，支架开始钻底，待支架（除上下7架）全部摸底后开始放顶煤；当工作面距停采线25 m时，支架开始爬坡摸顶；待支架摸顶后距停采线15 m时开始铺网，为回收支架做准备。在此回采工艺下，初采、末采丢失底煤，浮煤损失、放煤步距和放煤方式不尽合理等，使综放回采率达到84%左右。为进一步提高回采率，对回采工艺进行了探索研究和技术实践。

3 中厚煤层综放工作面回采率的提高途径

3.1 工作面初采时，支架自切眼开始直接钻底托顶煤

经对多个综放工作面矿压观测资料统计，初次来压步距在20～25 m之间，来压强度不明显，结合以往初采经验和2003年在陶二矿12604面进行了支架自切眼开始钻底的试验。工作面初采时，以下俯12°～15°的坡度向下过渡，即每循环要钻底0.15 m左右，直至过渡到煤层底板。由于直接顶易垮落，其垮落膨胀后基本上全部充填了采空区，初次来压强度不明显，对支架钻底影响不大，该项改进大大缩短了支架钻底距离，减少了初采损失。

3.2 工作面沿底回收

考虑到中厚煤层顶煤薄、不利于控制顶板，最初工作面回收时，是采用距停采线25m时开始起坡摸顶，距停采线15m时铺网直至停采线。通过不断摸索实践，进一步优化回收工艺：2002年自云驾岭矿12107工作面开始，工作面采用沿底回收，取消了起坡摸顶过程，并将铺网长度由15 m减少到8 m，在保证支架设备安全搬迁的前提下，最大限度地减少了末采损失。

3.3 优化放煤步距和放煤方式

经对2号煤顶板及煤层的认真分析，本区中厚煤层顶板、顶煤冒放性好，垮落角大于90°，顶煤、直接顶随支架前移按空间关系顺序堆积，但因顶煤较薄不能实现多轮放煤。为此，放煤方式选择了一刀一放，单轮间隔放煤工艺。经过现场实践：采用一刀一放地迈小步，单轮间隔顺序放煤方式的放煤效果好于单轮顺序方式。

3.4 后输送机老塘侧安装收煤器减少浮煤损失

通过研究发现，工作面机组割煤完后移支架时，破碎的顶煤随移架滑落进入后输送机；由于进入后输送机的煤量大，经常溢到后输送机两侧，溢到老塘一侧的浮煤无法回收。于是，移架后在工作面的老塘内形成了宽600mm、高400mm以上的锯齿形丢煤带，随着工作面的循环推进，丢煤带将循环产生，并永久丢弃在老塘。在顶煤仅有1.6m左右的煤层工作面，这部分浮煤占到了工作面煤层总厚度的近10%。为解决此问题，我们设计了后输送机收煤器，收煤器与后运输机机槽相配套（收煤器单节长1480mm，宽600mm，高度与后输送槽等高）。移架后，进入老塘的顶煤先滑落到收煤器上然后再滑落到后输送槽内，拉动后输送机后，收煤器也同时前移，后输送机移过的老塘侧空间，由原来的用煤填充变为用收煤器填充，避免了顶煤向老塘丢失。同时，在后输送机煤帮侧安装挡煤板，减少职工清理浮煤工作强度，保证清净浮煤。这样采空区基本不丢浮煤，效果非常好，收到了显著的经济和社会效益。

3.5 缩短端头过渡支架

由于两巷沿顶掘进，端头支架必须沿顶板布置，而放煤支架沿底布置，工作面自然形成了端头三角形丢煤带。为保证端头支架与底层放顶煤支架形成自然过渡，起初为保证工作面两端头6～8架支架始终符合过渡段山势，避免出现台阶错架，规定工作面端头上下5架禁止放顶煤。在生产过程中，我们进行了逐渐缩短过渡支架放顶煤距离的实验，通过采取减少上下隅角悬顶面积，加大超前备修和端头支护强度措施，端头不放煤距离缩短到2～3架，其它过渡支架进行适量放煤，降低了端头损失。

邯矿集团技术改进前后，综放工作面煤炭损失统计情况，见表1。

表1 邯矿集团技术改进前后综放工作面煤炭损失统计表

4 经济效益和社会效益

邯矿集团综放产量每年约450万t，每年可多回收煤炭46.7万t，按平均吨煤成本200元/t，煤售价在450元/t计算，年可创经济效益1166 6万元。

通过优化初采、放煤、支架回收工艺、在后运输机增加机械辅助收煤器等措施，有效地提高了煤炭资源回采率，提高了工作面的单产和工效，增加了职工收入，相对延长了矿井的服务年限，促进了企业和谐持续发展。

5 结束语

根据邯郸矿区中厚煤层及复杂地质条件的特性，不宜采用一次采全高回采工艺；工作面巷道需沿顶板布置，其初采损失、端头损失、末采损失具有必然相关性。采用初采支架自切眼直接钻底、沿底回收，后输送机安装收煤器及优化放煤工艺等措施，最大限度地减少工作面煤炭损失，使综放工作面回采率由最初的84.65%提高到现在的95%以上，取得了良好地经济效益和社会效益。

Abstract:After the analysis on factors that influence thin top-coal recovery rate in fully mechanized carving face,we studied manufacturing techniques and proposed a series of reforms,including optimal initial mining,coal caving,advancing support technique and assistant coal-dust collecting equipment.The recovery rate was considerably increased and social-economical benefit was achieved.

Keywords:thin top-coal recovery rate;fully mechanized caving face;complex geological condition

编辑：徐树文

Increasing Thin Top-coal Recovery Rate Technology of Fully Mechanized Caving Face under Complex Geological Conditions

FENG Li-ning

（Handan mining group,Jizhong energy group,Handan Hebei 056002,China）

TD823.25+1

A

1672-5050（2010）04-0058-02

2009-11-20

冯利宁（1970—），男，河北宁晋人，本科，工程师，从事采矿工程及技术管理工作。