后溜矸石填隙放顶煤开采法

韩会营

【摘 要】煤炭资源面临枯竭，实现煤炭资源最大利用率十分重要。开采厚煤层的重点是综采放顶煤，与传统的采煤方式相比，它具有明显优势，简称“三二一”，“三”即三高（高产、高效、高块率）、三简（巷道布置简单、辅助运输简单、通风简单），“二”即二低（低掘进率、成本低）、二好（经济效益好、安全好），“一”即一少（设备投资少）。

【Abstract】 The coal resources are exhausted， the rate of maximum utilization of coal resources is very important. The key of mining thick coal seam is fully mechanized caving method， compared with the traditional mining methods， it has obvious advantages， referred to as "Three and Two and One"， "Three" is the three high （high yield， high efficiency， high rate， and three simple （simple roadway layout， simple auxiliary transport， simple ventilation）， ''Two” is the two low （low drivage rate， low cost， and two good （t good economic benefits， good safety）， “One” is one less （less equipment investment）.

【关键词】传统技术；工艺；采矿

【Keywords】traditional technology； process； mining

【中图分类号】TQ53 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-000186-02

1 引言

近年来我国的综采放顶煤技术发展快速，但依旧存在某些因素限制了其进一步发展，如瓦斯爆炸、煤尘飞扬、工作面自燃及低煤炭回收率等问题突出，对于如何改善煤炭回收率的问题，我们进行了长期探索和改进，目前后溜矸石填隙放顶煤开采法在112105工作面得到良好应用，对今后提高煤炭资源回收率具有借鉴作用。

2 后溜矸石填隙放顶煤开采法

按照传统放顶煤开采工艺，依次在工作面后溜放完煤后，再拉后溜，然后移架，最后放顶煤。这样在完成工作面后溜放煤—拉后溜—移架工作，导致在工作面后溜截煤器与采空区之间留下部分空间，宽600mm，高350mm，接著进入下一轮循环，这部分空间直接由溢出的顶煤和后溜运输途中淤出的活煤进行补充，这样会导致无法回收空隙中的煤。补充空隙中的煤由两部分构成：一是后溜放煤完成后，需要大量的煤，运输途中会多出70%煤会填补这部分空间；二是由拉架放煤后残留下30%的煤填补。为根除这一问题，使煤炭利用最优化，并且使含矸石量达到最小。我矿工程技术人员与生产单位积极开展技术攻关，先后试行了4套改进方案，在112105工作面成功实施了“后溜矸石填隙放顶煤开采法”，为确保准确地放煤，每挖完一次煤，前后空出600mm，然后把支架收好后插板，便于筛选煤中含有的矸石，待这部分矸石填满后溜与采空区之间的缝隙，然后撤离插板；再挪开支架放煤；与此同时采用“逐架放煤”法，实行一架一放。采用这种采煤方式（后溜矸石填隙放顶煤开采法）后，使原煤回收率提高了4.1%，灰粉降低了1.5%，增加了质量效益。

3 后溜矸石填隙放顶煤开采法在112105工作面的工程应用

3.1 112105工作面概况

所谓“辛安矿112105工作面”即10采区，西邻112103采空区，东邻112121工作面，-500南翼总回风道与-500南翼皮带道之间是溜子道，214下车场保护煤柱位于工作面南面，北部为212煤仓保护煤柱。工作面周围都留有可供采掘的煤。2号煤是112105工作面的开采煤层，开采海拔位于-431～-490m，470～483m长，136～142m倾向长，平均140m，4.3m平均煤层厚度，21°倾角，52270㎡开采面积，27.6万吨储存煤。采煤机型号为MG170/410-WD，刮板输送机型号SGZ-630/264，支架型号ZF3200/16/24。

3.2 创新采煤工艺

采煤方式属于双向割煤、单向移溜、端头斜切进。工作面采用2.2m割煤高度，2.1m（平均）放顶煤高度，1：0.95的采放比。

采煤流程：首先由下至上拉后溜，收后插板，放砟填充（后溜以里空间），采煤机下行割煤至下机头（追机伸伸缩梁），移架（滞后机组2个支架移架），然后采煤机上行返空刀，机头段移架，分段放煤由上至下，前溜由上至下，机组割机尾段，机尾段下行返空刀，机组下行斜切进刀，进入第二循环，机尾段移架、推前溜、放煤，不断循环该过程。

3.3 新旧采煤工艺对比

所谓传统采煤工艺是指在工作面溜放完煤后，再拉后溜，然后移架，最后放顶煤。这种传统的采煤方式适用于无法回收缝隙内的煤，创新采煤工艺在煤回收方面具有优势，新的采煤方式是指在拉完后溜，撤后插板，致使后插板上方的矸石最先填补溜截煤器以里空间，这样这些矸石在后溜边缘形成一道挡墙。在后面运输煤炭封住煤炭淤出溜槽；在移架时，上层煤会沿着矸石挡墙进入后溜，以防进入采空区。创新采煤工艺中多了一项放矸石充填空隙工艺，空白区被矸石填充相当于将矸石转换出煤炭。这样就使煤炭回收率有所提升，同时可以在采空区提前将矸石放在插板上，使灰成分降低。

4 传统放工艺和创新放煤工艺比较

4.1 传统放煤工艺图（图1-3）

放煤结束——拉后溜——放煤

4.2 效益分析

①提高煤炭资源回收率4.1%

改进工艺以后，后溜截煤器以里充填的基本是矸石，按矸石含量75%，煤含量25%计算，工作面每米长度推进每刀含煤量为Q1：Q1= 0.6×0.35×1.0×1.5×25%=0.079t

传统工艺，煤是填充后溜截煤器的基本成分，在这些成分中占25%矸石含量，75%煤含量，工作面每米长度推进每刀含煤量为Q2：

Q2= 0.6×0.35×1.0×1.5×75%=0.236t

工作面每米长度推进每刀可多出煤为Q3：

Q3= Q2-Q1=0.16t

工作面每米长度每刀进度储量为Q4：

Q4=4.3×0.6×1.0×1.5=3.87t

煤炭回收率比值Q3/Q4=4.1%

②提高经济绩效

辛安矿2016年前10个月煤产量124万吨，假设改革矸石充填采煤工艺中支出不变，原煤产量增加5.08万吨，按吨煤530元计算增加产值2692万元；按吨煤200元利税计算增加利税1016万元。

③减少安全问题

采空区遗漏的煤炭可能会引发自然火灾，新型采煤工艺有利于提高煤炭回收率，降低煤炭损失量，降低发生自然火灾的可能性，增强安全保障。

5 结论

“后溜矸石填隙放顶煤开采法”操作简单，生产工艺创新，不增加原材料消耗，不增加设备投入，操作工艺简单，提高了煤炭资源回收率，减少了安全风险，经济效益显著，值得应用推广。endprint