縮小堆煤空間提高綜放工作面頂煤回收率

李俊杰

（晉城煤業(yè)集團(tuán) 成莊礦，山西 晉城 048021）

縮小堆煤空間提高綜放工作面頂煤回收率

李俊杰

（晉城煤業(yè)集團(tuán) 成莊礦，山西 晉城 048021）

系統(tǒng)地分析了綜采放頂煤工作面煤炭損失，提出了通過縮小堆煤空間的方法來提高綜采放頂煤工作面頂煤回收率，總結(jié)分析了其在成莊煤礦應(yīng)用效果和成功經(jīng)驗(yàn)。

綜放工作面；頂煤；回收率；技術(shù)途徑

我國自推廣綜放開采以來，平均回采率為79%，較高的在85%以上，較低的在80%以下，約有半數(shù)綜放工作面的回采率在80%～85%之間，僅有25%左右的綜放工作面回采率達(dá)到85%～89%，仍有26.1%的綜放工作面回采率低于80%，其中尚有14.4%的綜放工作面回采率低于75%，表明提高綜放工作面回采率的工作仍是綜放開采技術(shù)管理工作的重要內(nèi)容。而采空區(qū)頂煤損失約占工作面煤炭可采量的5%以上，占工作面煤炭總損失量的64.5%，是工作面煤炭損失的主要問題。為此，因此進(jìn)一步提高頂煤回收率是煤礦企業(yè)綜放開采所面臨的最主要問題。

1 綜放開采煤炭損失分析

低位綜放開采工藝的回收率能否進(jìn)一步提高，一直是煤礦的重點(diǎn)研究課題。近幾年的研究結(jié)果表明，長壁綜放工作面的煤炭損失主要由三個方面構(gòu)成：一是工作面的初采和末采期間，由于不能放煤或不能充分放煤而引起的損失；二是工作面兩端過渡支架和排頭支架不能放煤而引起的損失；三是放煤工藝等引起的采空區(qū)頂煤損失。

目前成莊礦所采用的就是綜采放頂煤開采技術(shù)，對于第一方面的煤炭損失，通過采取將切眼沿采空區(qū)邊緣或斷層線布置、雙切眼布置、對切眼上方頂(板)煤進(jìn)行預(yù)爆破處理和沿底收尾、盡可能縮短鋪網(wǎng)距離來縮小末采不放煤距離等措施，已初步得以解決，并通過優(yōu)化工作面設(shè)計，使其在煤炭損失構(gòu)成中的比例進(jìn)一步減小。對于第二方面的煤炭損失，通過改進(jìn)支架設(shè)計，調(diào)整工作面三機(jī)配套(輸送機(jī)電機(jī)垂直布置，降低機(jī)頭機(jī)尾高度和控制寬度)等措施的應(yīng)用，該部分的煤炭損失量也已有所降低。對第三方面的煤炭損失，雖采取了確定合理的放煤步距、放煤工藝和合理的采放比等措施，但工藝引起的采空區(qū)頂煤損失一直沒有得到有效解決。

2 成莊礦提高綜放工作面頂煤回收率的主要技術(shù)及實(shí)施

設(shè)計開發(fā)一套有效縮小后溜后部空間的裝置，能夠做到制造加工簡單，安裝簡便，使用中不影響正常的生產(chǎn)作業(yè)，維修更換容易，搬家轉(zhuǎn)運(yùn)方便，能夠盡量多的回收到頂煤，從而創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益；在提高頂煤回收率的前提下，不會對原來的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生不利影響。

2.1 設(shè)計裝置遵循的原則

重量輕，在單個溜槽上安裝一套縮小堆煤空間的裝置所增加的重量不大于100kg；和原設(shè)備配合好，全套縮小堆煤空間的裝置在使用過程中不產(chǎn)生干涉，不會造成影響正常生產(chǎn)的情況發(fā)生，不額外增加動力源，運(yùn)行可靠；制造簡單，性價比高，原料來源廣，制造費(fèi)用低；效率高，全套縮小堆煤空間的裝置所提高的回采率將在2%～3%。

2.2 縮小堆煤空間裝置的設(shè)計和使用

首先從連接方式上著手，解決皮帶部分與后溜的連接強(qiáng)度和適應(yīng)性問題。結(jié)合4308面后溜與拉后溜千斤的連接方式，經(jīng)過多次試驗(yàn)、變形與改進(jìn)，確定了在后溜槽幫上焊接兩個鏈槽（見圖1），皮帶部分通過一個雙環(huán)鏈（鏈環(huán)規(guī)格φ30×108）與鏈槽連接，達(dá)到以下目的：第一，鏈槽是焊接在后溜槽幫上的，而且鏈槽與后溜的材質(zhì)相同，確保了焊接的可靠性；第二，鏈槽通過變形后，尺寸較原來的小很多，并且與皮帶部分的連接只有兩個環(huán)，保證了頂煤回收裝置拖在采空區(qū)的長度不超過1 m，與放煤步距相當(dāng)；第三，鏈槽與圓環(huán)鏈的聯(lián)接方式屬于軟聯(lián)接，在工作面出現(xiàn)起伏、后溜發(fā)生彎曲的情況下都有很強(qiáng)的適應(yīng)性，不會頻繁出現(xiàn)失效的情況。

對于使用裝置中的易損件收煤皮帶（見圖2），根據(jù)成莊礦現(xiàn)有皮帶的型號，選定了PVG2000S型皮帶，帶寬1 400 mm（與后溜槽寬度1 503 mm相近），并且有大量更換下來的廢皮帶，這就為制造收煤皮帶提供了充足的原料并且降低了制造成本。收煤皮帶形式，見圖2。

用于收煤皮帶的夾板由16 mm厚鋼板制造，并且在與皮帶的接觸面上通過點(diǎn)上不規(guī)則的密集焊點(diǎn)以增大與皮帶的摩擦力，從而減小了由螺桿提供給皮帶的拉力，提高了皮帶的使用壽命。夾板與皮帶的緊固聯(lián)接是使用兩排呈錯位布置的15條m20×100螺栓（配用m20防松螺母），并且螺栓由下往上穿，避免防松螺母磨損導(dǎo)致皮帶脫落。

2.3 裝置的使用工藝特點(diǎn)

鏈槽采用整體鑄造成型，焊接在后溜槽幫上，整體強(qiáng)度極高（與溜槽相當(dāng)）；夾板是選用16 mm厚鋼板制造，在進(jìn)入正常使用后夾板被煤覆蓋，大塊矸、炭不會對夾板造成直接沖擊，因此夾板也不容易損壞。

收煤皮帶與夾板在地面組裝好，整體下井安裝，方法如下：將圓環(huán)鏈插入鏈槽，再將一根銷穿過圓環(huán)鏈，裝上擋圈和開口銷即可完成。安裝工藝簡單。

整個回收裝置的井下維護(hù)量基本上只有更換收煤皮帶，損壞的收煤皮帶連同夾板一起上井進(jìn)行更換皮帶和螺栓，不出現(xiàn)人員進(jìn)入尾梁維修的情況，一是考慮到安全問題，二是井下作業(yè)環(huán)境限制。

整個裝置初期投入較大，但后期基本上只有螺栓、皮帶等易損件更換所產(chǎn)生的費(fèi)用，并且兼顧了修舊利廢（皮帶是報廢皮帶、圓環(huán)鏈來自SGZ764/630刮板輸送機(jī)淘汰下來的大鏈）。

圖1 后溜槽幫設(shè)計示意圖

圖2 易損收煤皮帶設(shè)計示意圖

2.4 使用回收裝置效果

成莊礦在2320、4305工作面安裝使用頂煤回收裝置開始回采，在同一階段內(nèi)，與處于正?；夭傻?2316、3305、3309、4308、5303 五個綜放工作面進(jìn)行比較，由于這五個工作面都采用放頂煤工藝，采高均為6 m，具有可比性。我們比較了如下兩個數(shù)據(jù)：一是從試采到走出切眼的時間內(nèi)的單位進(jìn)尺煤量；二是正常回采的單位進(jìn)尺煤量。

通過計算，2320和4305面的單位進(jìn)尺煤量平均水平較其他五個面的平均水平高出0.2655t，換句話說，一個走向長度200 m的面，每推進(jìn)1 000 m，采用縮小堆煤空間裝置要比不采用的時候多出53100 t煤。2008年，成莊礦五個放頂煤工作面切眼的平均長度191m，進(jìn)尺共4258.72m，如果將頂煤回收裝置普及到所有五個放頂煤工作面，按照目前的效率將多出21.59萬t煤，提高回收率2.57%。該裝置在回采工作面使用效果明顯，為成莊礦區(qū)的綜放工作面開采提供了一個新的途徑。

3 結(jié)論

通過對采用縮小堆煤空間的裝置提高頂煤回收率的實(shí)踐和探索，可以有效提高頂煤綜放工作面頂煤回收率。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)具體條件適當(dāng)調(diào)整其工藝參數(shù)，以取得最佳效果。

[1]孟憲銳，李建民.現(xiàn)代放頂煤開采技術(shù)理論與實(shí)用技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001．

[2]賈光勝，樊運(yùn)策.綜放開采頂煤冒放性研究[A].第二屆全國放頂煤開采理論與實(shí)踐研討會論文集[C].1995.

[3]樊運(yùn)策.綜放開采技術(shù)概論[A].放頂煤開采技術(shù)研究中心.綜放開采技術(shù)研討會[C].1993.

Shrinking Coal Stack Space to Increase Recovery Rate of Roof Coal

LI Jun-jie
(Chengzhuang Mine,Ji ncheng CoalGroup,Ji ncheng Shanxi048021,Chi na)

In the light of perspectives and approaches fromsystemengineering, large-scale system construction and its procedure of ten-million-ton mine are discussed. The paper not only proposes the construction range,but also presents systemanalysis procedures

ten-million-ton;large-scale system;construction

TD823.9

A

1672-5050（2010）12-0070-03

編輯：劉新光

2010-09-27

李俊杰（1971—），男，山西襄垣人，本科，工程師，從事煤礦采掘技術(shù)工作。