兖州矿区提高煤炭资源回收率有措施

煤炭是不可再生的资源，提高煤炭资源回收率具有重要的意义。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿对于在资源回收率方面存在的问题进行认真分析，进一板链提升机步建立健全有利于提高资源回收率的体制机制，并与有关单位共同开展科技攻关，取得了显著的效果。

  &n自动喂料机bsp; 1 依靠技术创新提高煤炭振动放矿机资源回收率

    兖州矿业（集团）公司济宁连续输送机二号煤矿在复杂的地质条件下，依据地质条件合理选用不同类型的放顶煤支架，开展技术创新研发适应较薄煤层的综采设备，实现多工艺开采，促进了煤炭资源回收率的稳步提高。

    这个煤矿的主采煤层3煤的厚度为0～17.9m，变化非常大。有的时候一个工作面的煤层厚度竟然从2m变化到5m。为了能够做到煤层厚的地方不丢煤、薄的地方全采出。他们与科研院校和生产厂家联合攻关，开发出了适合2.5～5.5m不稳定煤层轻型液压支架放顶煤综采设备。4303放顶煤综采工作面设计宽度为移动皮带输送机164.20m，采面长度为1116.75m，顺槽揭露煤层厚度变化为1.3～5.3m。如果按照综采设计仅可以回采煤量65.7万t，而采用2.5～5.5m不稳定煤层轻型液压支架放顶煤综采设备以后，多采出煤炭7.2万t，取得了很好的经济效益。另一方面，这个煤矿的3煤层与3煤层的间距为0～50.7m，平均厚度为28.2m。他们严格按照开采程序，先采3煤后采3煤。虽然增加了开采的难度，但是多采出了煤炭资源。

    3煤层为局部可采煤层，煤层的厚度为0～6.0m，平均2.1m，主要分布在矿井西部和中部，在东北和东部出现沉积缺失区。为了开采3煤，他们引进了中厚煤层小采高综采设备，在二采区先后开采了2301工作面和2302工作面，总共采出煤炭93.5万t。九采区固体物料输送3煤层的厚度仅为1.2～2.2m，平均1.5m，煤层顶板中的泥岩和粉砂岩比较厚。根据其煤层偏薄的特点，这个矿与科研单位联合研制出了适合1.2～2.2m中厚偏薄煤层的电牵引综采设备，开采了9305工作面和9308 工作面，共采出煤炭26万t。

&nb电机振动给料机sp;   2 提高综采矿用刮板输送机放顶煤工作面回采率的技术措施

    兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿对提高综采放仓壁振动器顶煤工作面回采率的技术措施进行了总结。

    ①工作面设计要经过科学论证。必须按照正规的作业循环进行生产，区队跟班管理人员、安监员及资源领导小组成员现场监方形振动筛督检查。

    ②工作面出现断层构造时要有合理的过断层措施，最大限度减少底煤损失。过层滑构造及冲刷铸石刮板输送机带时注意顶板维护，架后及时剪网放煤，同时加强地质构造观测与预报，以利指导工作面生产。

&nbs给料盘p;   ③工作面设备维修必须及时。进行现场检查及抽查，使设备完好率达到最高标准。

    ④加强支架检修力度，确保支架放煤系统完好。区队建立严格的支架检修制度，保证检修班检修时间，对DY型移动式输送机损坏的尾梁、插板及千斤顶等大件及时更换，小件由当班放煤工更换。

    ⑤按规定要求ZS系列振动长方分筛机放煤。煤层顶板压力小、煤体硬度大、冒落性差，导致顶煤放不下来时，采取煤层注水、架后放震动炮对煤层进行松动，同时加强矿压观测。

    ⑥上下端头支架及时剪网放煤。尽可能减少端头支架顶煤损失。

    ⑦采用合理的放煤工序。坚持多轮、顺序和均匀放煤，矸石含量超过1/3时停止放煤。顶煤厚度较大时，垮落的顶煤分2～3次放完；工作面放煤顺序从一端或中部依次向另一端进行；在每一轮放煤工序中，控制各支架的一次放出量相近。

    ⑧选择合理的放煤步距。要提高回采率应尽量做到放煤步距与顶煤冒落步距一致，否则不利于顶煤回收率和降低矸石混入率。

    ⑨对放煤操作工分批分期技术培训，使放煤工作专职化，实行上岗合格证制度，坚持以放煤工序为中心，规定采煤区队各生产班固定专人放煤，放煤工必须持证上岗，使放煤工合格持证率达到100%，不准空班。放煤工严格按照一刀一放和多轮间隔放煤，不能超放或少放，放煤后由放煤工负责拉后部输送机，支架工只能在非放煤位置拉后部输送机。

    ⑩加强考核管理，制定合理的激励措施提高工人对回收煤的责任心。每班由验收员专职负责监督检查放煤，发现少放或操作不当造成丢煤，要对放煤工进行经济处罚。

    3 提高综放面回采率的生产管理途径

    兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿在5307②综放工作面回采过程中, 以人为本加强生产现场管理, 对提高煤炭回采率有一定的推广应用价值。

    5307②综放面是该矿北翼五采区第七个区段的外段3层煤工作面，运输顺槽为实体巷道,轨道顺槽为沿空巷道。工作面走向长度1115.5m, 倾斜长度186.5m, 煤层厚度7.80～8.90m。煤层倾角2.5°～17°, 煤层硬度系数f=3.1～3.9, 工业储量237.6万t。

    他们根据地质条件及放煤情况, 结合矿压观测结果, 在现场优化设计和工作面设备配套；坚持以放煤工序为中心, 严格控制推进速度；进一步提高割煤工序质量；提高支架工和放煤工规范操作意识和操作技能；强化顶板管理措施, 实现工作面正常放煤；强化端头支架和特殊地质构造的放煤工作；加强工作面回采率组织和监督管理。工作面共选用125组低位放顶煤支架对顶板进行全支护法管理,其中基本液压支架ZFS6200/18/35型低位防顶煤支架118组、ZTF6500/19/32型放顶煤排头支架7组﹝机头3组、机尾4组﹞。轨道顺槽超前支护使用3排1000mm×800mm十字顶梁与3排5棵单体液压支柱配套支护。

    在工作面回采过程中，根据顶板及两帮压力显现情况及时加密支护。运输顺槽超前支护采用ZT24500/18/35型端尾支架组，与转载机实现同步前移， 前移步距0.7m。轨道顺槽超前支护距离不小于30m， 运输顺槽超前支护距离25m。该面煤厚一般8.46m，采高3.0m， 放煤高度5.46m，采放比为1：1.82。放煤为邻架操作，由顶板压力、支架反复支撑、尾梁上下摆动、插板来回收缩等综合方式放煤。工作面采用双轮顺序多头放煤， 两刀一放。工艺流程为割煤→移架→推前溜→拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜。

    通过采取以上有关提高回采率的技术措施和生产管理途径，5307②综放面比其它同类条件下的回采率大大提高。

    4 提高综采放顶煤工作面回采率的技术管理途径

    兖州矿业（集团）公司杨村煤矿根据302综采放顶煤工作面的开采地质条件及放煤情况，并结合工作面矿压观测结果，采取了有效的技术措施和生产管理途径，使该工作面顶煤破碎不充分、煤矸块度较大、后部放煤困难、回采率偏低的状况有了显著改善。

    他们所采取的生产管理途径如下：

    ①坚持以放煤工序为中心，严格控制推进速度。规定工作面严格按照正规循环组织生产，不能只抢割煤刀数，每个生产班以完成两刀一放为主要工作量，确保工作面有良好的工程质量。为了保证液压支架后面的顶煤有充分跨落、破碎的时间，同时根据该矿主运输系统的实际提升能力，在正常情况下不要求组织采放平行作业。

    ②进一步提高割煤工序的质量，提高回采率。要求采煤机司机严格沿煤层底板割煤，确需留设底煤时须跟班区长同意；留设底煤厚度超过0.3m时，须经工区主管工程师同意。

    ③强化顶板管理措施，实现工作面正常放煤。超前造假顶是过较大断层时治理大面积片帮冒顶的切实可行措施。造假顶时既要满足采煤机通过的要求，又要保证煤壁侧单体液压支柱支设的可靠性。工作面使用 AM-50型采煤机时，前部输送机溜槽前沿与前方单体液压支柱间距应不小于1.4m。

    ④加强端头液压支架放煤工作。根据顶板压力显现不明显的特征，通过两种方法增大端头顶板压力：一是加强巷道顶板联网后，在端头支架前方3m卸掉顶板和煤帮的锚杆托盘；二是采用1.2m的加长连杆，使过渡支架和端头支架比中间支架拖后一刀进尺，有利于顶煤断裂、破碎。⑤加强回采率监督。矿储量管理人员深入现场观测放煤情况，发现丢失底煤或放煤不彻底，及时发送丢煤通知书，促使工区限期整改。

    5 提高综放面回采率的技术途径

    兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿分析综放开采煤炭损失的原因，总结了提高回采率的经验，找出了合理开采煤炭资源、保证稳产高产的途径。

    鲍店矿综放面回收率为79.63%～80.59%，工作面煤炭损失量占储量20%左右，而顶煤损失占总损失量75.21%～84.87%，影响工作面回采率的因素主要取决于放煤工艺。

    提高回采率途径包括：

    ①综放面几何参数优化。加大面长相对减少采区区段煤柱，加大推进长度相对减少采区停采煤柱；综放面初、末采损失在既定条件下的损失总量基本不变，加大走向长度可使损失率降低；走向相同的同采高综放面端头丢煤量相近，加大面长也使损失率降低。

    ②工作面实现端头放煤。配备具备放煤功能的排头支架，减少端头顶煤损失。

    ③选择合理放煤步距。该矿认为整层综放放煤步距为两刀一放较合适。第一次移架时，采空区矸石与上部顶煤同时流向放煤口。第二次移架时，采空区矸石基本处于安息状态，而上方大量松散顶煤随支架前移落入放煤口上方，形成待放煤体。放煤时，顶煤随插板收缩不断流入输送机，煤量小时再活动尾梁、加大放煤口，上部顶煤继续放出。放煤步距太大或太小都会使顶煤损失过多、含矸过高。

    ④确定合理放煤方式。该矿常用的双轮顺序放煤，由于受邻架放煤的影响，顶煤能二次垮落而被放出，大块煤采取同时打开两个以上放煤口的方式将之放出。

    ⑤减少顶煤大块煤损失。采取煤层注水、注软化剂、控制区内顶煤松动爆破等措施。

    ⑥减少工作面初采顶煤损失。采用开切顶巷技术，将顶煤沿工作面方向切断，形成悬臂梁，便于顶煤垮落。

    ⑦减少末采损失。综放面沿底板停采可减少顶底煤损失。

    6 地质条件复杂矿井提高资源回收率的有效措施

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿强化过断层技术措施，减少断层丢煤。

    ①断层与工作面推进方向近平行。这类断层是比较理想的，能减少过断层影响时间，但顶板管理难度最大。下降盘先揭露断层很容易造成片帮冒顶，要特别加强支护，遇到断层逐步提刀，尽量少割底或不割底，2303综放面过落差9.5m断层时影响40组支架。进入影响区后加强支护，断层面附近12°提刀，加大放煤力度，多采出煤炭0.4万t。上升盘先揭露断层时提前3倍落差距离刹刀割底找对盘煤层，可大幅度减少三角煤丢失。1307综采面过落差2.0m断层时提前6m刹刀，断层面与对盘煤层顶板对接，多采出煤炭0.2万t。

    ②断层与工作面推进方向近垂直。这类断层对生产影响时间最长，长距离伴随工作面，但影响支架数量最少，对顶板控制有利。落差小时沿下降盘底板回采，可不丢资源；落差大时顶板易破碎，沿上升盘底板回采，断层断开煤层时割底板回采，尽量减少资源损失。3301面揭露断层27条，其中14条是这种断层，坚持沿底板和少量破顶过断层，多采出煤炭2.8万t。

    ③断层与工作面推进方向成夹角。这是遇到最多的断层。如断层向运输顺槽方向延伸，在工作面机头侧提前5～10个支架漂刀或卧刀，反之向机尾方向提前漂刀或卧刀。11303面过落差5.0～2.8m正断层，斜穿整个工作面，在工作面延展260m。断层先揭露下盘。揭露断层前30m开始机尾的20个支架沿10°开始提刀，推进到断层位置割底约1m再向前推进，机头方向提前20组支架先漂刀，依次向前推进。断层面始终割底1m左右。断层附近仍能放煤，断层上升盘煤炭没有损失，下降盘也相应减少了损失，多采出煤炭0.8万t。

    7 采空区残煤回收装置提高顶煤回收率

    为了提高综采放顶煤开采的顶煤回收率，兖州矿业（集团）公司南屯煤矿研制出一种采空区残煤回收装置，经过在9301综采放顶煤工作面的实际使用，取得了良好的效果，值得大力推广。

    这种采空区残煤回收装置是一个利用钢板焊接而成的钢制框架，拖装在后部输送机采空区侧的一边，与后部输送机共用一个动力源，可跟后部输送机一起移动。该装置由连接板、后溜托板和盖板3个部分组成，其核心部件是后溜托板。低位综采放顶煤开采时的采空区残煤有两种分布形态，一种是压实厚度为300～500mm的纯煤带，约占采空区煤量的44.5%，另一种是煤矸混合带。后部输送机前移后，其与煤层底板之间在放煤区域和顶煤冒落的运动范围内产生了一个300mm左右的高度差。在放煤以后的后部输送机向前移动过程中，这个高度差便使得后部输送机与采空区的煤矸冒落带之间形成了一个死角空间。该死角空间一是被本架未放出的顶煤充填，二是被邻架在放煤过程中因为瞬间煤量过大而外溢的顶煤充填，三是被液压支架尾梁上新冒落的顶煤充填，从而变成死角煤。每一个放煤循环均是如此，慢慢地就在采空区形成了一个纯煤带。由此，他们发现要消除这个纯煤带，就必须消除死角空间的存在。最简单有效的办法就是利用某种装置将这个死角空间预先占据，使得那儿无法存留煤炭。

    由于新研制的这种装置能够跟着后部输送机同时向前移动，并始终能占据着后部输送机与采空区之间在放煤范围之内的的死角空间，无论是散落的顶煤、外溢的顶煤还是新冒落的顶煤都无法进入到死角空间，所以采空区残煤回收装置能提高顶煤回收率。

    8 杨村煤矿305工作面提高开采上限研究

    兖州矿业（集团）公司杨村煤矿自1998年开采3层煤以来，先后开采了九个工作面，并成功地将301、307和302三个工作面的开采上限提高到26m，取得了综放全厚开采和限厚开采的成功经验。在此基础上，由进一步开展了对复杂地质条件下薄基岩区3层煤305工作面提高开采上限的试验研究，实现了复杂地质与水文地质条件下厚煤层薄基岩区提高开采上限的安全采煤。

    他们通过打钻、物探等手段查清了工作面内的地质及水文地质条件，取得了相邻工作面冒落带发育高度等参数，从而可以合理制定工作面综放开采方案，安全解放防水煤柱资源，为提高3层煤其它工作面开采上限积累了经验。

    根据观测资料，预计305工作面综放全厚开采的防砂煤柱尺寸为36m，因此305工作面提高开采上限研究区域的开采方案为：

    ①对于岩柱厚度36～80m的深部区域，采用全厚放顶煤开采，按照对三含富水性的评价，该区留设防砂煤柱开采是可行的。

    ②对于皮带巷侧基岩柱32m和轨道巷侧基岩柱30m两处至36m岩柱段区域，需进行工作面放顶煤采煤工艺的调整，适当控制放煤高度，以保证达到留设防砂煤柱开采的要求。

    ③根据上述分析预计，在基岩柱34～36m段采高应控制在5.86m，在基岩柱32～34m段采高控制在5.5m以下。具体沿工作面煤壁线方向自工作面中部至轨道顺槽80m范围内，由全放逐步过渡到隔一架放三架、隔一架放两架、隔一架放一架；沿工作面推进方向在基岩柱36～32m段，由隔一架放一架、隔一架放两架逐步恢复至全放，直至停采线位置。

    305工作面通过采用全厚放顶煤和限厚开采等采煤工艺，成功地将防砂煤柱提高到32.5m，共解放防水煤柱43.2万T，说明原设计方案是正确可行的。305工作面现场实测资料及取得的关键参数不仅对本矿井3层煤其它工作面提高开采上限具有重要的指导意义，而且对相邻的兴隆庄煤矿和鲍店煤矿松散含水层下采煤亦具有广泛的参考价值。

    9 厚含水松散层河流下提高防砂煤岩柱开采

    兖州矿业（集团）公司杨村矿开展了厚含水松散层河流下采煤方法的研究，了解“两带”发育情况，掌握地面移动与变形规律，为解放类似条件下“三下”压煤资源提供了宝贵的资料。

    TD304工作面采宽38m，采长290m。泗河由北向南穿过工作面，其河床宽540~550m，堤顶宽3~4m，边坡为1：3，堤高5m左右，土质为砂质粘土与粉砂土。参照其它矿区类似条件下的开采经验，考虑到本矿区第四系底粘局部缺失，为安全起见初次试验开采2m和3m煤厚的防砂煤柱垂高分别取20m和30m。该工作面试采40天，平均推进速度7.25m/d，采用ZF3200/16.5/25Z放顶煤液压支架，支架高1650~2500mm，采高2.3m，沿煤层底板综采，只采不放，最小基岩采厚比为10~21。在距切眼80m的工作面中部布置“两带”孔L1，在距切眼136m的工作面中部布置另一个“两带”孔L2，两孔施工均是在工作面刚采完，在覆岩移动的动态过程中打穿冒裂区的。L1孔全孔取芯，L2孔进入第四系下组（孔深137.63m）以下全部取芯。

    为了掌握地表堤体的移动变形规律，在工作面穿过的西堤位置设置了观测线，测线总长586m，堤顶西侧堤肩共设置22个测点。工作面平均采深235m，基岩柱厚度为23.5~48.6m，采用条带式限厚（2.3m）综采，工作面涌水量很小，地表西堤没有出现裂缝破坏。行家们指出：“两带”孔观测结果为类似条件下开采时确定防水和防砂煤岩柱尺寸提供了重要依据；采用此种开采方法，可以为本矿解放3层煤防水煤柱（15~50m）资源100万t以上，延长了矿井的服务年限。

    10 合理平衡采掘关系提高回采巷道利用率

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿通过几年的实践，总结出了一系列过断层的方法，达到了充分利用巷道、减少成本、提高回采率、降低回采过断层难度的目的。

    该矿年产4Mt/a。现开采第一水平，采用长壁综采和普通综采的开采工艺。由于矿井的中小断层十分发育，给开采带来较大的难度。在断层多的情况下，如果不提前对断层进行处理，就会使回采大面积揭露砂岩，采煤机难以推进，不得不在工作面放炮处理或者提前停面，带来安全隐患，严重制约生产。

    在实际生产中，他们根据采煤机的截割能力，发现采煤机截割煤泥岩对生产影响不大，并且不会带来安全隐患。为此，采取“破底留顶”的过断层方案，即在距断层一定距离时提前卧底，按一定的坡度施工，使巷道顶板在断层位置避开砂岩顶板。过断层的原则是：为使回采工作面不出现大面积砂岩，掘进时不破断层上下盘的砂岩顶板，提前变坡截割底板泥岩；轨道顺槽为满足辅助运输的需要，巷道变坡坡度不大于12?，变坡点曲率半径不小于50m；运输顺槽为满足胶带运输的需要，变坡点曲率半径不小于200m；尽量将找煤巷道设在半煤岩中，减少全煤巷道。过断层的安全保障措施如下：提前10m缩小循环进尺，每循环截割0.8m，减少空顶距离和空顶时间，及时进行支护。提前10 m加打锚索，间排距2×1.6m，锚索紧跟迎头，必须打入稳定砂岩1m以上。提前10m在锚网梁支护的同时，增加架棚加强支护，架棚为12#矿用工字钢棚，棚距800mm，滞后迎头1.6m；顶煤破碎时，架棚紧跟迎头。锚梁网、架棚联合支护延伸到过断层面后的顶板稳定段，但不得少于10m。

    11 综放面硬顶煤深孔预裂爆破增大回收率

    兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿为了解决1310综放工作面顶煤回收率低的问题，回采前在轨道顺槽中对该面200m范围内进行了深孔预裂爆破，并结合静压注水，提高了顶煤的可放性，从而达到增大顶煤回收率、减少采空区自燃发火的目的。

    随着放顶煤工作面的推进，采场会出现直接顶的垮落、基本的初次来压和周期来压；由于放顶煤工作面一次放落的高度较大，所以导致直接顶的厚度增加；顶煤的采出率越高、直接顶的厚度越大，出现内因力场的可能性及内因力场所伸展的范围都比分层开采条件下大得多。因此，从有利于放落顶煤和回收的角度来说，只要能保证工作面内的安全，内因力场的范围大一些为好。为最大限度扩大内应力场的范围，对于不具备顶煤超前破坏的采场，可以采用预注水软化煤层、超前预裂等措施人为控制内因力场，从而达到较好破碎顶煤的目的。

    该矿此次深孔预裂爆破的方法如下：在超前工作面50m以外分别向煤层顶煤中打控制孔和爆破孔，采用单排孔、长短结合交错布置的布孔方式，即爆破孔距离为16m、爆破孔与控制孔间距为8m、长短孔布距为4m。1310综采放顶煤工作面轨道顺槽的深孔预裂爆破完成后，煤层中的水分由3.022%加大到4.866%，回采率由原先的81.7%提高到86.1%，即工作面平均推进1m可增加效益9893.6元；而且，综放面内架前及巷道没有发生较大折帮、冒顶事故，实现了安全生产。

    专家们指出：由于运输顺槽中有胶带运输系统，采煤工作面在正常生产时一般情况下只能在轨道顺槽进行深孔预裂爆破；如果能同时在运输顺槽进行预裂爆破的话效果会更好。

    12 杨村矿首采综放面限厚开采提高资源回收率技术

    兖州矿业（集团）公司杨村煤矿3层煤首采综放工作面通过分区段阶梯式限厚开采，首次将兖州矿区水体下的综放开采上限提高到28m，从防水煤柱内安全采出煤炭22.3万t，预计全矿还可以进一步解放防水煤柱储量352万t。这一成功经验，达到了控制覆岩破坏高度即提高开采上限的目的，对该矿3层煤水体下采煤具有直接的推广应用价值，对兖州矿区乃至全国类似条件下的放顶煤开采都有着一定的借鉴作用。

    杨村矿301工作面采用综合机械化放顶煤开采，在推过断层以后即全面进入（50～80m）防水煤柱段。根据设计方案，该区段完全符合全厚放顶煤留设防砂煤柱开采条件，因此8.0m厚的煤层进行全厚放顶煤开采，但是采放厚度控制在7.1m以下。工作面进入（28～59m）限厚放煤区段的时候，根据工作面开采情况良好、涌水量小的特点，将限厚开采区段推进到40m岩柱厚度，因此在40～50m煤柱段仍然进行全厚放顶煤开采，但是采厚控制在6.4m以下，并且严禁超限放煤。在35～40m煤柱段进行隔2架放4架限厚放顶煤，采厚控制在6.0m左右；在30～35m煤柱段，进行隔2架放2架限厚放顶煤，采厚控制在4.0m左右，并且保证匀速推进；在28～30m煤柱段只采不放，采厚控制在3.0m左右。

    专家们认为：这项成果在兖州矿区首次应用瞬变电磁法对同一工作面的深部（防水煤柱区）和浅部（防砂煤柱区）进行覆岩高度探测，获得了覆岩破坏规律的宝贵参数，为合理确定防水、防砂煤柱尺寸提供了可靠的依据；此次试采探索出了一条在厚含水层及小基岩柱条件下特厚煤层综放开采的技术途径，为水体下采煤提供了一种新的可行的充分解放压滞煤量、提高资源回收率的经验。