煤峪口矿低位综放工作面顶煤回收率提高的途径及应用(图文)

论文导读：随着世界采矿技术的不断进步和发展，综采放顶煤技术在我国得到了迅速推广，但是综放技术中的瓦斯、煤尘、工作面自燃及顶煤回收率等问题是制约综放开采发展的主要原因。但此技术对于同煤集团煤峪口矿来说，进一步提高顶煤回收率，使其达到规定的要求，则是所面临的主要问题。以下从顶煤的变形规律、放顶煤开采煤炭损失等方面分析了丢煤原因，从而寻找出提高顶煤回收率的途径。由此可以看出，深入研究放顶煤工艺最大限度地提高低位放顶煤工作面的顶煤回收率，是提高综放开采采区回收率的主要途径。
关键词：低位放顶煤，工作面，顶煤回收率，提高，途径，应用

　　一、概述：
　　随着世界采矿技术的不断进步和发展，综采放顶煤技术在我国得到了迅速推广，但是综放技术中的瓦斯、煤尘、工作面自燃及顶煤回收率等问题是制约综放开采发展的主要原因。但此技术对于同煤集团煤峪口矿来说，进一步提高顶煤回收率，使其达到规定的要求，则是所面临的主要问题。这也是我矿完善综放工艺进而实现高产高效所必须解决的重要课题。以下从顶煤的变形规律、放顶煤开采煤炭损失等方面分析了丢煤原因，从而寻找出提高顶煤回收率的途径。
　　二、顶煤的变形规律
　　1、采场顶板结构：其采场顶煤和顶板结构有以下特点
　　①综放工作面液压支架直接支护的是煤层。通常煤的强度低，节理裂隙和层理发育，可压缩性强，反弹性差，柔性大，容易变形和破坏。
　　②在综放工作面直接顶（含顶煤）厚度成倍增加，此时视直接顶（含顶煤）为刚体是不合适的，而应看成可变形体。它可以全部或部分吸收老顶施加的变形压力。
　　③综放工作面一次采出的煤层厚度大，所以顶板垮落的空间大，上部岩层回转的角度大，故不规则垮落带的高度相应有所增大。
　　2、顶煤变形分区：顶煤的变形具有明显的渐进性和分区性。由煤体向采空区方向根据支撑压力峰值点可划分为4个变形区域。如图，即明显变形区Ⅰ（变形区），压裂强压区Ⅱ（压强区），松动破碎区Ⅲ（破碎区），垮落放出区Ⅳ（垮放区）。其变形破坏规律为：
　　①变形区位于峰值点向煤体一侧，呈压缩状态，压缩量较小，无明显裂隙产生。
　　②压裂区位于峰值点至煤壁处，呈水平张裂状态，水平位移大于垂直位移，由下而上垂直位移增大
　　③松动区位于支架控顶区上方，由于支架的反复卸载前移顶煤逐渐破碎松动
　　④垮放区位于支架顶梁尾部上方，顶煤在此垮落，下位顶煤冒块小、上位顶煤冒块大，打开放煤口下位松散顶煤首先放出。顶煤往往挤压成拱，摆动尾梁或破坏拱脚可使顶煤进一步松动而放出。
　　三、放顶煤开采过程中煤炭损失分析
　　放顶煤开采时煤炭回收率偏低主要有两个方面因素引起的。一是放顶煤开采设计决定的损失；二是放顶煤工艺造成的损失，而这些损失有的是可以避免和减少的，有的则是不可避免的。
　　1、放顶煤开采设计造成的损失
　　⑴、护巷煤柱损失。包括区段煤柱、上下山煤柱和采区隔离煤柱等。如采用无煤柱开采或采用巷旁充填材料固化采空区上下端，取消区段煤柱来减少损失。
　　⑵、开采参数的影响。如工作面长度、工作面推进距离等，增大工作面长度可使顺槽煤柱损失的比率减少，而加大工作面推进度，则可降低首、末采煤炭损失的比率。
　　⑶、端头损失。为了保护工作面两端头的出口及后溜槽头、尾抬高槽高度的局限，有7架不能放顶煤，这部分损失率随工作面长度的增加而减少。
　　⑷、首、末采损失。为了确保回采空间及支架撤退时的安全，工作面首、末采时人为地留有部分顶煤，从而造成煤炭的损失。
　　
　　2、放顶煤工艺引起的煤炭损失
　　⑴煤层厚度引起的损失。随着工作面的推进，顶煤的运动和破坏一直处于变压之中，而顶煤破坏的发展在厚度方向是有一定范围的。因此当顶煤厚度较大时，上位顶煤不能充分松散，不易放出，使顶煤的损失增大；当顶煤厚度较小时，放顶初期就容易造成混矸，从而降低煤炭的放出率
　　⑵、放煤步距的损失。理想的放煤步距应是使得顶煤上方的矸石与后方矸石同时到达放煤口，这样可取得最好的放煤效果。放煤步距过大则顶煤上方的矸石首先到达放煤口，使后面的顶煤不能放出。而放煤步距过小则在放煤初期，后方矸石就涌入放煤口，使上部的顶煤不能全部放出。
　　⑶、放煤方式的损失。合理的放煤方式应使煤矸接触面均可下沉，从而使煤矸有效地分开，最大限度地回收顶煤而减少混矸。放煤过程中如不能很好地控制放煤方式，放出的顶煤混矸就会很严重。目前综放工作面的放煤方式主要有顺序单轮、间隔单轮和顺序多轮放煤。但无论采用什么样的放煤方式，煤炭损失和混矸是不可避免的。
　　⑷、顶煤破坏程度的影响。顶煤的有效破坏是顶煤顺利放出的前提，当顶煤的强度较大，破坏不充分时，移架后冒落的顶煤呈大块。可形成临时结构。或移架后不能在切顶线后及时断裂，形成悬顶。会使大量的顶煤丢失而降低回收率。
　　此外支架的架形、移架速度、放煤速度及放煤工的素质等都会对顶煤的损失造成一定的影响。从而造成顶煤回收率的降低。
　　3、煤炭损失构成分析
　　根据综放工作面煤炭损失量的分析，各部分损失构成如下：
　　⑴、设计损失量49%，顺槽煤柱35%，采区隔离煤柱4%，采区巷道10%，上下山煤柱及其他2%。
　　⑵、工艺造成损失量51%，工作面浮煤1%，工作面首、末采4%，放顶煤工艺44%，其他2%。
　　根据煤炭损失分析可以看出设计损失是可以避免和减少的，而放煤工艺损失占综放工作面煤炭损失的44%。 由此可以看出，深入研究放顶煤工艺最大限度地提高低位放顶煤工作面的顶煤回收率，是提高综放开采采区回收率的主要途径。
　　四、提高低位综放工作面顶煤回收率的主要技术及管理方法
　　1、顶煤预裂爆破：沿着煤层顶板掘两条工艺巷，采用超前工作面煤壁20米以外预裂爆破顶煤，对顶煤起到预裂和破碎作用，待开采时又能利用采动引起的超前支撑压力二次破碎顶煤，从而提高顶煤回收率。
　　2、放煤工艺参数的确定：综采放顶煤的工艺参数主要包括放顶步距、放煤方式和放煤方向等。顶煤厚度较小时，采用单轮间隔放煤效果较好，顶煤厚度较大时采用多轮顺序放煤方式效果较好。放煤布距必须与顶煤厚度、架型、顶煤断裂面及松散煤岩运动规律等相适应。最佳放煤步距是使顶部和采空区侧的矸石同时达到放煤口。由于影响因素各不相同，生产中要根据具体的地质及开采条件确定合理的放煤步距。放煤方向一般是从工作面下端开始放煤，这样有利于顶煤的回收。