浅谈提高煤炭综放开采回采率的途径及方法

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  [摘 要]结合西部某煤矿自投产以来,积极推广应用新技术、新工艺、新设备,优化设计、严把现场关、监督考核关,始终把提高资源回采率放在各项工作的首位,工作面回采率平均达到97.0%,采区回采率90%。现结合多年来的工作实践,就提高资源回采率方面所采取的管理方法及一系列措施作简要总结,以期对同类矿井提高资源回收率起到借鉴。
  [关键词]采煤技术;回采率;综放开采技术;优化设计;效益
  中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)07-0076 -01
  煤炭是不可再生的重要矿产和基础能源, 而回采率是衡量煤炭资源利用程度和煤矿开采技术水平的一个最重要的技术指标, 是综放 采必须要仔细研究的重要问题。随着煤矿开采业业的不断发展, 设备及机械的不断更新, 虽然带来了煤矿的生产能力的大幅度提升, 但回采率却未能随之提髙, 反而还有所降低。在全面推进资源节约型社会建设及面临着中国能源十分紧缺的今天, 如何通过技术手段解决煤炭资源最佳回釆率的问题,从而促使矿井服务年限延长, 取得良好的经济效益及实现煤炭产业的可持续发展十分必要的。
  1 煤炭资源回采率的现状
  通过大量的实践研究经验得以证实的是:煤炭资源的回收率以及其经济效益的发挥在很大程度上来说会受到煤矿开采过程中, 回采率水平的因素影响。因而, 大多将回釆率数值作为评估煤矿开采工作面资源利用合理性、开釆技术先进性、以及管理水平可靠性的关键指标。在我国现阶段的发展过程中, 针对煤矿开采中回釆率指标有着比较严格的要求。其中, 针对厚煤层开采区域而言, 要求其回采率水平能够达到75% 以上, 工作面回采率则需要达到93%以上。但当前的实际回采率并无法满足该水平要求。从这一角度上来说, 在煤矿开釆技术的研究与应用过程当中, 如何对煤矿开采工作面的煤炭损失进行合理的控制, 提高工作面回收率, 是值得我们研究的重中问题。
  2 影响煤炭资源回采率的主要因素
  2.1 护巷煤柱所造成的损失
  在煤矿开采作业的实施过程当中,区段煤柱留设的主要职能是满足护巷需求,以此种方式, 避免下区段平巷与固定支承压力峰值区域相迂重合, 从而确保整个综采工作面煤矿开采作业的安全性。可以说, 在对煤矿开采中回采率水平产生影响的诸多因素当中, 煤柱的宽度是最关键的因素。若煤柱宽度设置数值过大, 虽然能够确保巷道维护的可靠性, 但存在着资源的严重浪费。若煤柱宽度设置数值过小,则无法确保巷道维护的可靠性,同时对安全生产带来严重威胁。
  2.2 工作面初釆以及未采所产生的损失
  在综采工作面开采作业的实施过程当中, 主要受到矿山压力以及支架支撑作用等因素的影响而导致顶煤冒落现象的产生。按照常规意义上来说, 顶煤初次跨落需要在岩石垮落的基础之上产生, 在对矿山压力作用进行等待的过程当中,具有一定的被动型特征。从这一角度上来说, 也就无法避免在工作面开采作业实施过程当中, 自开切眼直至顶板初次垮落过程当中的顶煤损失问题。而与此同时, 在整个工作面进行收尾工作的过程当中, 由于所采取的收尾方案主要有两种, 其一,在距离开采线10~25m 的范围之内,禁止顶煤放出, 并对设备回撤区域内的顶板进行稳定处理;其二,在工作面8°~10°的倾斜角控制前提下, 自底板爬至顶板岩层下方, 达到工作面停釆区域。实际工作中, 无论选取何种收尾方案,都无法避免回采损失。回采损失的损失量会直接与整个工作面的采掘长度相关。
  3 提高煤炭资源回采率的途径及方法
  在煤矿开采的过程当中,为了能够提高回采率水平,首先, 在剔除地质条件以及技术性限制因素对工作面布置影响的前提条件下,需要通过延长综采工作面走向长度的方式,避免初采、未采所对应的煤炭损失过高,以达到提高回采率的目的。对于我国而言,当前煤矿开采中,部分工作面所对应的长度达到了220m以上,与之相对应的回采率得到了显著提升, 符合当前的要求。其次,需要针对煤矿开采工作面的推进方向进行合理控制。对于开采过程中,存在单组断层的煤层而言,在对方位以及煤壁进行配合的过程中, 为了能够确保顶煤冒放的质量,要求将角度控制在15°~20°的合理范围之内。而针对存在多组断层的煤层而言,则需要按照60°以上数值对主裂隙范围与煤壁角度进行配合。一方面能够使支承压力加密,避免出现煤层裂隙方面的问题,另一方面使整个工作面的冒放性得到强化。
  3.2 控制合理的工作面损失
  3.2.1合理的工作面初釆损失
  由于初采损失是导致煤矿采中回釆率水平较低的重要因素。因此, 通过对工作面初采损失的合理控制, 有助于提高工作面回采率的目的。具体的措施:一是可以通过对工作面切眼支护材进行回收的方式, 确保切眼顶煤能够得到高水平的放出;二是在工作面开采作业的实施过程当中, 适当地降低工作面的开采推进速度, 尽量保障工作面相邻支架同步降落, 以此种方式使顶煤的垮落步距缩短,达到提前放煤的目的;三是开釆过程中可以通过对支架进行反复升降的方式, 确保顶煤能够及时达到破碎标准;四是综釆工作面作业过程中可利用架间空隙, 向架上顶煤进行打眼放震动炮的方式, 使顶煤能够得到技术冒落的标准;五是在工作面进行开采作业前, 可以沿煤层顶板, 在切眼外侧开掘一条与切眼所处位置保持平行状态的巷道, 以该巷道为依托, 对顶板顶煤进行切断处理,形成自由面, 避免顶煤在开采期间出现较大的损失。
  3.2.2 合理的工作面未采损失
  如前文所述, 在对综釆工作面煤矿开采作业进行收尾处理的过程中, 所采取的方案主要有两种。其一,在距离开采线10~25m范围内禁止放顶煤, 并对设备回撤区域内的顶板进行稳定处理;其二,在工作面8°~10°的倾斜角控制前提下, 自底板爬至顶板岩层下方, 达到工作面停采区域。以上两种方案所对应的未采损失率大多在2%~3%范围之内。根据煤矿开采区域的矿压观测数值分析可知,对于煤矿开采工作面而言, 由于长期处于较大的开采强度作用之下, 导致工作面直接顶已经基本达到了随采随冒的状态。因此, 我们在对工作面进行收尾的过程中, 采用了铺设金属网, 支架上顶煤以及直接顶冒落矸石应用于对老塘的充填作业。以此种方式, 对工作面基本顶岩体结构而言, 能够在收尾工作阶段, 形成一段由煤壁加以支撑, 另一端由冒落矸石加以支撐的梁体结构。同时, 这种支撑结构下,梁体跨度数值越小, 对应的安全性优势则更加突出。针对以上分析:在工作面进行收尾的过程中, 按照8~10m 标准进行控制, 并通过对锚网联合支护技术的应用, 对工作面稳定性进行有效控制, 在合理控制工作面顶煤损失的同时, 使整个工作面的安全水平得到加强, 降低未采损失。实践证明,该煤矿通过以上措施,工作面回采率平均提高到达到97.0%,采区回采率提高到90%,均超过国家要求的回采率标准。
  4 结语
  从技术方面釆用三维地震勘探技术、优化综放采区设计、优化生产工艺、合理加大综放工作面几何尺寸、改革两巷布置方式, 合理确定采放厚度, 选择合理的放煤步距和放煤顺序, 加长工作面长度和走向长度, 端头采用放煤端头过渡架等措施来提髙综放采区的回采率。在管理方面,切实抓好巷道布置和生产过程管理, 严把现场关、监督考核关,始终把提高资源回采率放在各项工作的首位, 从而实现综放无煤柱开采,提高了综放开采回采率。
  作者简介
  伍泽勇(1973—),男,工程师。2012年毕业于贵州大学煤矿开采技术专业,现在贵州盘江精煤股份有限公司山脚树矿担任副矿长职务。发表专业学术论文2篇。
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