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1、对综采放顶煤工作面回采率的讨论摘要：综采放顶煤工作面回采率一直是制约我国综放开采进一步发展的问题之一。本文论述了我国综放开采回采率现状，研究了综放开采顶煤损失构成和形成机理，系统地分析了综放回采工作面的煤炭损失，并在此基础上，从采煤工艺、设备等方面提出了提高综放回采工作面回收率的有效技术途径及管理方法，以及回采率的计算。关键字：放顶煤 回采率 损失量 措施一、 引言我国于1982年引进综采放顶煤工艺技术以来，取得了较大的经济效益。经过20年来的不断探索、研究和试验，我国综放开采技术得到了长足的进步，每年综放开采的煤炭产量已占全国重点国有煤矿年产量的1/51/4。无疑，综放开采为我国厚煤层尤其是
2、特厚煤层的开采开创了一条新路子，成为我国开采厚煤层最有效、经济效益最好的手段，使我国厚煤层开采技术和经济指标居于世界领先水平。现在我国已经充分掌握这种针对厚煤层的采煤方法。综采放顶煤技术在我国得到了迅速发展，但是综放技术中的瓦斯、煤尘工作面自燃发火及顶煤回收率等问题是制约综放开采技术发展的重要因素。然而统计资料表明，仍有一些矿井综放回采工作面的回采率较低，有的还不到50%，造成了一定数量的煤炭资源损失。采煤方法的改革是技术进步的表现，是实现集中生产、高产高效的根本保证。但回采率问题是综放开采工艺必须研究解决的最为重要的问题之一，研究分析综放开采的煤炭损失的构成，计算回采率以及寻求提高回采率的途
3、径。二、放顶煤工作面回采率的计算采区和工作面回采率，是综采放顶煤的一项重要技术经济指标，也是评价综合机械化放顶煤开采成功与否的重要尺度。在综采放顶煤工作面，其实际的开采高度一般难以通过实测确定。由于计算参数难以准确测量，采出煤量的准确性也就是很差。因此，在无法测出实际采高和采出煤量时，采用改正后的统计产量来代替计算产量是比较切合实际的计算方法。1 综采放顶煤工作面回采率的计算（1）工作面可采储量（Qs，t）：式中 a工作面走向实测长度（不包括切眼），m；b工作面实测长度（不包括上、下巷道宽度），m；M工作面实测平均厚度，m；煤的容重，t/m3。（2）工作面采出煤量的计算放顶煤综采工作面的实际采
4、出煤量，在不能测算实际采出煤量时，可以采用统计产量代替，但需要进行水分、灰分和矸石量改正。实际采出煤量（Q1，t）：式中 Q2统计产量，t； y1煤样水分，%； y2原煤全水分，%； y3原煤灰分，%； y4煤样灰分，%； y5矸石灰分，%； y6原煤含矸率，%。（3）工作面煤量总损失量（Q3，t）：（4）工作面回采率的计算工作面回采率（ Sf）：工作面煤炭损失率（Sf）：2放顶煤综采采区煤炭回采率计算采区回采率（Sp，%）：式中 Q1改正后的采区产量，t；Qs采区可采储量，t。采区煤炭损失率（Sp，%）：采区采出煤量（QT）为采区内各工作面实测产量与采区巷道掘进煤量的总和，其计算方法如下：式
5、中 Q2i巷道掘进出煤量，t；Q1i采区工作面改正煤量总和，t。巷道掘进煤量可用下式计算：式中 Ai煤巷断面积，m2；Li各煤巷长度，m。放顶煤综采采区的煤炭损失主要有：工作面内各类煤炭损失，如工作面初采、末采损失量，工作面端头、端尾损失量，支架放煤口脊背损失量以及其他各种工艺过程中的煤炭损失量等。还有工作面以外的各类煤柱损失，其他不可预见的损失。在实际统计煤量时，往往出现统计产量与计算产量间有严重差别，即采出煤量出现涨吨现象，涨吨量抵消回采中的各类损失，造成工作面回采率偏高。因此，对统计产量一般应除以1.1倍的涨吨系数。三、综放开采工艺煤炭损失分析量及其特点综放开采时煤炭回收率偏低主要是由两
6、方面的因素引起的：（1） 放顶煤开采设计决定的损失（2） 放煤工艺造成的煤炭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。任何井工开采方法都不可能将井下煤炭资源百分之百地采出来，总是有一部分损失。采煤方法不同，其损失量的构成也不同。综采放顶煤是一种特殊的采煤工艺，它的损失量的构成与传统的开采方法不同，有以下几种：1.初采顶煤损失量初采损失为顶煤初次垮落以前顶煤无法回收以及直接顶垮落前顶煤只能回收一部分所造成的损失。初采损失由两部分组成：一是顶煤在工作面离开切眼后不能及时垮落而丢失的部分；二是顶煤开始垮落后、直接顶垮落前有一部分顶煤落在采空区里无法回收而丢失的 部分。在顶煤初次垮落以
7、前，高度为h1的顶煤全部丢失。当顶煤初次垮落步距为s1时，其损失量按下式计算：式中 N1顶煤初次垮落前的损失量，t； s1顶煤初次垮落步距，m； l工作面长度，m； h1顶煤厚度，m； 煤体的容重，t/m3。在顶煤全部垮落而直接顶尚未垮落的情况下，当支架移动一个放煤步距s后，高为h1的顶煤，垮落后其横截面积可以表示为h1*s。由于直接顶尚未垮落，顶煤垮落后按安息角呈自然堆积，此时冒落的顶煤尚未形成放落漏斗，只能放出堆积体积线以上的落煤，其下部分全部丢失。其损失量按下式计算：式中 N2顶煤初次垮落后至直接顶垮落前的顶煤损失量，t； s2直接顶初次垮落步距，m； b支架掩护梁长度，m； 散煤自然安
8、息角。则工作面的初采损失为：；图1 顶煤初采损失计算图为了给支架安装创造条件，防止开切眼顶煤冒落，掘进时就铺设顶网，其长度等于开切眼的长度，宽度6-7m。这一部分煤由于金属网的阻挡，不能从天窗放出而丢弃。其损失量占采区总损失，最大为4.66%，最小为2.48%，平均为4%；占采区回采率的1%左右。2.末采顶煤损失量末采损失量与顶煤的物理特性无关，只与顶煤的厚度和工作面长度有关：式中 s3工作面停采前不放煤的推进距离，m。工作面到达停采线以前，为了保证支架拆除时的顶煤完整性，距停采线12m时，开始铺顶网，不放顶煤，直到停采线止，这一部分煤也不能采出。其损失量占采区总损失的4.01%，占采区回采率
9、的1%以上。3工作面两端顶煤损失量综放工作面两端一般各有2架过渡支架不放煤，所造成的顶煤损失量可按下式计算：式中 s0工作面走向推进长度，； 顶煤放落角； n1工作面端头不放煤支架数。为维护工作面上下端头和运输设备的安全，工作面两端各有两架不放顶煤。按每端2.5m计，共有5m不放顶煤，其损失量平均占采区总损失的7%左右，占采区回采率的2%左右。图2 端头损失计算图4工作面上、下顺槽顶煤损失量为了保持巷道顶板的完整性，掘进顺槽时，在支架与顶板之间铺有一层金属网，为强化工作面端头支架创造条件。因此，两巷顶煤全部损失。5脊背损失量在相邻两支架的天窗之间，有一个类似三角状的煤带，煤带大小与支架结构有关
10、，这部分煤不易从天窗中放出，被遗弃在采空区中。因放煤工艺，该项损失是不可避免的，其损失量约占采区总损失的1%左右，占采区回采率的0.5%。6工作面放煤工艺损失量放煤工艺造成的顶煤损失构成比较复杂，主要有脊背损失、矸石混入过多而失去采出意义造成的损失、大块煤矸卡口造成的损失等。其影响因素有煤层硬度、采放比、顶煤节理裂隙发育程度、煤层上覆岩层结构、工作面仰俯斜角度、选用架型、循环放煤步距、放煤方式、后部输送机高度、放煤工的熟练程度和责任心等。这一煤量尚无办法计算，但在某一个工作面的实际回采率确定后，工作面总损失量中减去上述几种损失为工艺损失。经实际观测，顶煤在放出过程中，顶板岩石和煤层接触面并不总
11、是截然分开的，而是发生了混合，形成了一个煤、岩混合段。这个混合段的厚度现还无法测定，且与顶煤的可冒性、直接顶的厚度以及放煤操作方法有关。这项损失量是放顶煤的重要损失量，对回采率的影响极大。其损失量平均占采区总损失量的35%左右，占采区回采率的11%。因此，如何降低工作面放顶煤工艺损失量是提高放顶煤回采率的关键。四、提高综放回采工作面回采率的途径1选择可放性好的煤层煤层具有可放性,是实现综放开采的先择条件。一些回收率较低的综放面都是顶煤冒落滞后或块度大,即煤层可放性较差。在上综放以前,应对综放开采的可行性进行论证,按煤层可放性分级方法,确定可放性,对可放性较差的煤层,应采取辅助落煤措施,如厚煤层
12、可在顶层采一层煤体提前高压注水软化切眼顶板爆破,即人工切顶等。2适当加大工作面的几何尺寸根据各煤层的地质条件、设备配备、人员素质等情况，适当加大工作面的尺寸，可以相对减少初、末采及端头损失率，是提高工作面回采率的有效途径。一般以工作面长200m，走向长1500m。也可以适当扩大。（1）加长工作面长度在没有端头过渡支架的综放面,上下端头不放煤的架数是固定的,加长工作面长度可以减少丢煤比例。（2）加长工作面走向工作面走向加长可减少工作面的搬家次数,从增加回采率考虑,可以减小初采和临采丢煤的比例。大幅度增加工作面连续推进长度综采工作面搬家一次费时费工,因此,在倾斜长壁巷道布置时,应积极采用跨越式的往
13、复式回采,从而大幅度增加工作面连续推进的长度,减少搬家次数。3合理选择放煤工艺沿工作面长度方向上任意处都能够进行放煤，因此存在着放煤顺序和放煤口同时开启的数目问题。一般常用的方式有：单轮、多口、顺序、不等量放煤方法，多轮、分段、顺序、等量放煤方法和多轮、间隔、顺序、等量放煤方法等几种。这几种方法基本上都能使煤岩接触面保持沉降均匀。最佳的放煤工艺应是回采率高、含矸率低，而改进放煤工艺使之更合理，可以提高回采率、降低含矸率。（1）多轮顺序均匀放煤放煤顺序按1号、2号、3号、支架顺序进行放煤，每次放出顶煤量的1/21/3；第一轮放完后，再从1号支架开始放第二轮，然后放第三轮并把顶煤全部放完。一般情况
14、下，放采比较小时，即小于3时，采用双轮放完煤即可；当放采比较大时，即大于3时，采用三轮放完的较多。这种放煤顺序能使煤岩分界面均匀下降，可得到回采率高和含矸少的效果。这种程序要求操作水平高，放煤速度较慢。从目前情况看，主要应用于大采高的急倾斜水平分层放顶煤工作面，而缓倾斜厚煤层放顶煤工作面很少采用，主要原因是放煤速度太慢。（2）单轮间隔顺序均匀放煤放煤顺序是按1号、3号、5号支架顺序进行放煤，放完后再以2号、4号、6号支架顺序放煤，见矸关门。为了加强放煤速度，也可以两个放煤工相隔一定距离同时放煤，一人放单号支架，另一个人迟后放双号支架。这种放煤工艺适用于放采比不大的工作面。由于放煤速度快，回采率
15、较高，矸石混入量也较少，所以实际采用的较多，如阳泉矿业集团的几个矿就是采用此放煤工艺。（3）单轮顺序放煤此放煤工艺是放完第1号支架，再放2号支架，依次顺序将每个放煤口的煤全部放完。这种工艺放煤速度快，但是有一不足，即不是混矸严重就是丢煤太多。解决的办法是通过使用低位放顶煤支架来改善回采率和矸石的混入状况，同时建立洗煤厂来提高煤质。如潞安矿业集团的五阳矿和王庄矿就是如此。（4）单轮顺序折返补放式放煤先放第1号支架，见矸后关门，改放2号支架，待见矸后折返回头补放1号支架，将1号支架第一次未放净的残留余煤经放2号支架活动落下的煤补放干净，然后跳过2号支架而放3号支架，见矸后关门再折返补放2号支架，将2号支架第一次未放净的残留余煤经过补放1号和3号左右两架松动下的2号支架架顶余煤补放干净，之后再放4号支架。这样依序放4号、5号、6号、，每向前放一架，即返回补放前一架，使每一架放煤后都进行一次补放。如果想加快放煤速度，可两人或三人分
