如何科学管理放顶煤工作面提高回采率降低采区吨煤成本

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  摘 要:放顶煤开采因其高产高效而受广泛应用,然而此采煤方法确实存在回采率低的突出缺陷,因此如何提高放顶煤的回采率一直受到重视。本文结合南山煤矿综采一队放顶煤的具体实际,就如何科学管理放顶煤工作面提高回采率降低采区吨煤成本,这一重要问题与同行共商,并为生产提供借鉴和帮助。
  关键词:科学管理,放顶煤工作面,回采率,吨煤成本。
  南山煤矿目前正在开采的15(七)层和18(八)层两个主力煤层,属于厚煤层,其中15号煤层厚度在8~10米之间,18号煤层厚度在15~22米之间。凭借厚煤层特有的自然基础条件,依靠科技进步,解决当前南山矿存在的一些技术难题,大力发展综合机械化放顶煤回采工艺,加快高产高效标准化工作面建设,对提高企业经济效益,增加职工收入,具有不可低估的重大意义。然而此采煤方法确实普遍存在回采率低的突出缺陷,因此如何提高放顶煤的回采率,进一步降低采区吨煤成本,一直受到重视。本文结合南山煤矿综采一队回采的西一区18层二分段底板层综放面的具体实际,就如何科学管理放顶煤工作面提高回采率,降低采区吨煤成本,这一重要问题与同行共商,并为生产提供借鉴和帮助。
  一、工作面简况
  西一区18层二分段底板层综放面,本区位于南山矿井田西部,属西一区。本区煤层编号为18层,煤质中硬,层理节理发育。煤层倾角4~8度,煤厚16.4米,属厚煤层。工作面倾斜长102米,走向长620米,可采储量142.9万吨。
  区域范围内地质构造比较简单,F1倾斜断层贯穿整个工作面,落差在1.2~1.5米,对工作面回采影响不大;F2断层沿走向贯穿整个工作面,落差4~5米,对工作面回采影响较大;溜子道自切眼往外850米处遇南15边界断层。工作面受沉积环境影响,煤层呈现背斜及扭转状态。顶板为灰白色中砂岩,底板为灰白色细砂岩。
  由于该工作面储量大,煤层层理节理发育,易冒落,使用放顶煤支架能提高工作效率,因此支护方式選择支掩式低位放顶煤支架。工作面布置采用走向长壁后退式一次采全厚采煤法,顶板管理全部跨落法。支护方式工作面支护采用75组ZF2800/16/24B型支撑掩护式低位放顶煤支架支护,工作面上下端头各采用3组ZFG3000/17/26型过渡支架支护。
  实际效果:综采一队在西一区18层二分段底板层综放面,采出132.06万吨,工作面回采率达92.4%,完全符合国家规定的要求。
  二、具体做法
  为保顶煤充分破碎而放煤,超前对煤层进行打钻孔注水,采用高压泵向煤层高压注水,使高压水渗透到煤体中,达到软化煤层的作用。
  2、充分利用支承压力导致顶煤破碎机理,使顶煤压裂压碎。
  3、反复支撑支架进一步使顶煤破碎。因为顶煤破碎是靠支承压力、顶煤回转(活动)及支架支撑共同作用的结果,其中支承压力是前提,但支架的反复支撑相当是对煤体的不断压缩与拉伸作用,从而提高煤体破碎度。
  4、采用合理的放煤方式。具体是:
  ①坚持一刀一放煤,放煤步距为0.6米。
  ②采用多轮、顺序、间隔的放煤方式,放煤顺序由下而上依次分组进行放煤。第一组放奇数号架子(1、3、5…),第二组放偶数号架子(2、4、6…),一、二组相距大于20米。放煤的轮次可达2~3次,每个放煤口放煤时间3~5分钟,当上一轮由下端放煤到上端后,再由下头进行一下轮次放煤,从而使顶煤均匀下降,特别要强调顶煤放净方准移架。
  5、保证放煤口畅通。如有大块卡堵放煤口,应操纵后尾梁摇板千金顶和插板千斤顶将大块挤碎,或者配合使用单体液压支柱将大块挤碎,严禁采取放炮方式崩大块煤。
  6、加强对工作面上下两端头的放顶煤管理。
  7、按《作业规程》要求及时清扫浮煤。
  三、煤碳损失分析
  提高回采率,就是降低煤炭损失率。国家规定:厚及特厚煤层的采区回采率≥75%,工作面回采率≥93% 。那么采区的煤炭损失量主要由如下构成:
  上述情况有资料表明:工作面外区段煤柱损失量达30%~35%;工作面內放煤工艺的损失量可达40%~45%。南山矿综采一队采面回采率达到93%,主要是顶煤回采的较干净彻底,当然在工作的初采时,第一刀割煤就开始放顶煤,不留10~15m的尾巴。末采时也尽量使割煤与放煤一起到达停采线。
  四、建议与商讨的问题
  1、如何提高工作面外的回采率,是保证采区回采率的关键之一,那么从上述煤炭损失量上分析知,采区煤柱占损失量的30~35%,因此应采取沿空护巷或沿空掘进的方式,不留10~15m的区段煤柱。
  2、在采面端头应进行放煤,这样增加回采率。南山矿综采一队采用端头支架放煤方法,收到了良好的效果。
  3、为了确保放煤效果,提高煤炭回收率,降低矸石混入量,建议预采顶分层铺金属网。预采顶分层时尚有沿工作面底板打孔放震动炮的有利条件,提前破碎将要采取放顶煤开采的顶煤,这样是科学有效的。
  4、要结合实际采用合理的采放比,一般讲合理的采放比应是1:3的范围为宜,超过这个范围则不宜。南山矿综采一队的放顶煤工作面煤厚13.6m沿底板先采出2.2m,还有顶煤11m之高,其采放比为1:5。那么为什么放煤效果还这么好呢?原因在于煤体的预先注水, 还有是煤的硬度较小,故易破碎放煤。另外这个煤层上部无 伪顶,直接顶为灰白色细砂岩,稳定,煤与直接顶较易分离。否则,其采放比不合理必然丢顶煤。
  总之,放顶煤整层开采优点是明显的,缺点也是实际的,那么如何提高放顶煤的回采率,无论是综放、π放都应实事求是选择确定才是,不能想当然。
  作者简介:
  李福贵,1973年2月出生,本科学历,助理工程师职称,现任职于龙煤鹤岗矿业公司南山煤矿。
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