复杂地质条件下提高煤炭回采率方法的研究与应用

桑常青

(开滦集团林南仓矿业分公司综一队，河北 唐山 064106)

煤炭是一种可燃的固体有机岩，它是古代植物埋藏与地下并经历了复杂的物理化学变化以及生物化学变化而累积形成的固体可燃性矿物。煤炭是从上世纪十八世纪以来，人们使用的主要能源之一，它有工业的食粮的美誉。煤炭拥有非常广泛的使用途径，煤炭主要包括加氢液化用煤，低温干馏用煤，气化用煤等。按照煤炭的使用目的，将其用途分为煤化工用煤、炼焦煤、动力煤。

作为现阶段国家对煤炭行业的重要政策，应充分利用不可再生的煤炭资源，提高煤炭的回采率，减小煤炭损失。为了确保正常生产的顺利进行，有效降低掘进率，延长、保持采取的开采期限和采煤工作面，减少井下火灾，防止每天的自然等现象和损失的发生，就必须提高煤炭的回采率，将煤炭损失最大程度地降低。尤其是在复杂地质条件下，整个煤炭行业以及城郊煤矿已经面临迫不可待的问题需要处理，那就是从根本上提高煤炭的回采率。

1 复杂地质条件下矿井的概况以及地质特征

以河北省开滦集团林南仓矿为例进行说明。该矿位于玉田县林南仓镇境内。井田东起白庄子，西至甫庄、黄庄子一带，南起李三庄，北至后湖定府、岳庄附近，为蓟玉煤田的一个独立向形盆地，东西长七千米，南北宽三千五百米，井田面积约二十五平方千米。

矿井采用了立井水平上下山开拓的方式。井田煤系地层为石炭二叠纪含煤地系，主要可采煤层有煤12、煤11、煤10、煤9、煤8、煤14等六层，平均总厚度二十一米，截止2012年底，矿井保有地质储量二亿七千万吨，可采储量一亿零六百万吨。煤炭工业品牌为工业用Ⅰ、Ⅱ号气煤。气煤具有粘结性强，可单独结焦，易碎，并有较多纵裂纹，抗碎和耐磨强度较差等特点。

井田的断层多属南北向，其中，中小断层比较发育，伴生断层和分支断层在大断层的附近较为常见，井田内的断层为五十四条，与工作面进行斜交的断层常见，并且，井田内小波状与小型褶曲起伏较为发育，有些分布于薄煤带或无煤带，多为斜向窄陡紧闭的状态，这使得无法对工作面进行合理划分。这些地理条件都对高效、高产带来不利的因素，使综合采储量减少，这是因为综采工作面距离断层过近的缘故。在对工作面进行布置时，断层会限制到长度。

2 解决方案

2.1 研究与应用扇形旋转回采

与正常回采的区别之处在于扇形旋转回采的工作面其推进度较不均衡，一侧要不推进或少采，而另一侧则要多推进。多采，这样，多推进的一侧会产生支架与运输机不垂直、支架的咬架、支架和运输机的下滑上窜等问题。在布置工作面时，正常的情况为工作面应与两巷垂直，但是，这样就会造成五万吨的三角煤丢失。应根据实际的情况，参考三角煤的旋转角度以及其宽度，来对轨顺掘进成拆线状或圆弧状巷道来进行确定，由此看来，采用扇形回采工艺，可使三角煤地带的煤产量损失减少五万吨，效益可观。我们来做一下理论计算，在推移运输机时，从机尾向机头推移，推移的长度为十五米，推移时允许的弯曲最大角度为五度，分段进行运输机的推移，每推进四个机尾则对一个机头进行推进，推移下段运输机的上窜值为0.2米。每进行一个完整的循环上窜量为0.2米，并采用长短刀相结合的循环方式进行推移。循环向机头窜量约为: 0.22m=15－cos150×15=L，考虑到是参照2个与工作面垂直的巷道来进行设备的上窜的，所以在正常回采时，运输机机尾和机头的情况应根据机尾垂直推进2.4米，机头垂直煤壁推进0.6米，而工作机上窜0.2米。为了达到扇形旋转回采技术的要求，通过对运输机头尾推进度的变化以及工作面运输机的上下窜量的控制，可以实现对不规则煤柱在综采工作面方面的回收目的。该技术标志着在不断的创新与实践中，煤矿综采技术的管理水平正稳步迈向成熟。该技术不仅仅有效地延长了矿井的服务年限，还提高了回采率。

2.2 研究与应用台阶状多切眼回采

台阶回采方式其关键在于正确的支架对接位置与支架安装数量。应规定好各个切眼定位支架以及准确无误地计算巷道斜长和坡度。为了在对接时给机尾和整体拖移中部槽打下良好基础，对接处和对接工作面的机尾须留出六节不安装的槽，且在采空区的一侧要是支架尾部与其贴近，在对支架进行安装时，煤壁的一侧应预留宽度。对于里部工作面的回采时，调整支架的方法通常是要用绞车拉已经安装好的支架，首先对机尾进行调整，再按照其顺序调整到对接位置。里布工作面的回采应在外部切眼对接之前做。上述施工也可以采用单体柱人工拔架的方式进行。如果对正在生产中的支架进行调整时，要确保将接触支架的间隙控制在二百毫米以内，使用单体柱强行进行拨支架或使用调斜工作面进度来进行调整，就能够完成正常对接。为了防止工作面对接时无法推过已经安装好的支架、工作面运输机尾的尺寸过长的情况，须将对接切眼支架向工作面的外侧移动。对接时中部链条上下链分开，变线中部槽、过渡槽与运输机尾连成一体，对接时的切眼断面的规格应尽量大些。通常的情况下，对二段切眼对接位置的空缺进行填补时，需要快速地采用整体拖移机尾的有效措施，注意不要因子道狭窄而造成设备的拖拉损坏，应充分地做好准备的工作。

2.3 布置不等长综采工作面

采用边采边延的方式来布置不等长综采工作面。可以利用泄水巷，一边进行回采一边进行缩面，将轨顺外段断层带甩掉，采取稳妥、积极的方法对不规则的煤柱进行回采。如果我们不适用边采边延的方式，而继续对泄水巷与轨顺交叉点的三个断层进行回采，那么，会导致很多危险因素的发生，顶板容易破碎，巷道的压力也会增加。而且，要是直接拆除工作面，不回采的话，就会造成外侧边角煤柱储量的严重损失。

3 结束语

通过分析、研究基于复杂地质条件下的工作面，得出文章介绍的方法具有很高的可行性结论。这些方法为设计矿井工作面的工作提供了一些参考，也为城郊煤矿的开采提供了实用的说明。文章中介绍的方法可以有效提高复杂地质条件下煤炭的回采率。

［1］于晓勇，张跃军，杨瑞广，尚赞娣.基于系统动力学方法预测中国的煤炭投资需求［J］.北京理工大学学报，2011(4).