综放工作面顶煤回收工艺分析

2022-10-11

当前国内煤炭资源回收率与其他国家相比仍存在较大差距,一定程度上影响了煤矿企业的生产效益。为了解决该类问题,煤矿企业和相关单位必须加强对综放工作面顶煤回收工艺改进工作的重视,结合开采出现问题的原因进行调整,不断提高煤炭资源回收率,保障其整体工作质量。

1.煤炭资源回收率低的原因

就当前来说,国内煤炭资源回收率低的原因主要包括以下几方面,首先是国内的煤炭赋存条件相对较差,与先进产煤地区和国家相比,国内煤矿以井工矿为主,受瓦斯等自然灾害的影响比较严重。其次,国内对煤炭资源并不珍惜,对煤炭资源回收工作的重视不足,特别是中小型煤矿生产过程中,为了提高开采效率,减少不必要的支出,煤矿负责人大多选择易开采的煤炭存储区域开展后续工作,开采方式比较粗放,导致产生大量的煤炭资源浪费。最后,当前国内的煤炭生产技术和工艺与发达国家相比还存在一定差距,虽然煤炭开采技术不断改善,但是在精细化开采和顶煤回收等工作中发挥的作用相对较少,一定程度上影响了煤炭开采工作的整体质量。

2.顶煤损失分析

当前综放工作面采煤工作开展时,工作人员主要围绕机采和放顶两方面来开展工作,机采效率相对较高,可以实现百分之九十五以上的回收效率。但是放顶部分只能达到百分之七十的工作效率,一定程度上影响了煤炭资源回收工作合理开展。为此,相关单位必须加强对顶煤回收工作的重视,结合其损失原因开展后续工作,提高综放工作面顶煤回收管理效率。当前顶煤损失主要集中在以下几方面,首先是在煤炭初期开采过程中,为降低顶煤压碎冒落等的几率,保障矿井巷道支架安装等工作合理开展,工作人员一般会在掘进过程中铺设顶网和锚梁等设备,以此来保障煤炭开采安全。但是在后期,顶网上方的煤炭不能通过放煤口放出,只能留在矿井巷道中,将会导致一定量的损失。其次,在煤炭开采末期,为保证支架安全撤出和巷道整体安全,工作人员也会在距离停采线十二米左右的位置铺网,这一部分的煤炭也不能通过采煤口放出。再次,为了保证煤炭生产的安全性,避免对煤炭开采设备和相关设备等造成影响,工作人员也会在工作面两端口设置支架不放顶煤区域,以此保障其各项工作安全。最后,工作面放顶煤工艺应用过程中,受到已有的顶板岩石和煤层接触的影响,煤炭开采并不能按照已有方式进行,如果对该部分厚度的煤炭预估分析不到位,直接开展顶板开采工作,可能会导致煤层顶板在短时间内大量垮落,同时垮落的煤炭中还包含一定数量的煤矸石,煤炭的发热量会受到影响,影响煤炭回收工作合理开展。另一方面,在煤矸石没有将采空区填充完时,顶煤回收过程中产生的煤炭可能会直接调入煤炭采空区,但是工作人员并没有合理的方法将其取出来,这也会造成一定量的浪费。为了保证顶煤回收质量,工作人员在工作过程中必须加强对上述顶煤开采损失的重视,结合煤炭开采方法进行调整,减少不必要的损失,同时加强对煤炭采空区的重视,采取合理方式进行回填,减少因为采空区问题对煤炭回采造成的影响。

3.综放工作面顶煤回收工艺改进方向

(1)科学确定放煤步距

为保障煤炭开采工作质量和顶煤回收工作质量,工作人员必须加强对放煤步距的重视。实际工作开展过程中,工作人员应当结合顶板煤层运动的规律和工作面周期来对顶煤断裂的裂隙变形等进行合理分析,在此基础上,通过分析顶煤在运动过程中产生的松散体分布位置等数据源,结合已有的顶煤回收工作经验和支架顶梁长度等信息对其进行处理,在此基础上确定科学合理的放煤步距。工作人员在此过程中要加强对顶煤垮落角和放煤位置以及顶煤厚度等的重视,结合已有工作经验和工作要求等开展顶煤支架放置工作,保障其整体工作质量。一般来说,顶煤的垮落角一般在五十五度到六十五度之间,其垮落步距大约在零点六米到零点八米之间,也相对较小。为了保证顶煤回采质量,工作人员在现场施工过程中可以结合实际情况,选择使用边采边放等方式开展顺序作业,将放煤步距控制在零点八米左右,可以保障顶煤的垮落效果,顶煤回收率也会随之提高。

(2)对支架受力状态进行调整

综放工作面的支架受力状态和最终的顶煤放出量之间存在较为密切的联系,需要相关单位加强重视,及时对支架受力状态进行调整,使其可以长时间出于最佳支护状态,对提高放煤质量具有重要意义。经过实际观察可以发现,在综采工作面开展顶煤回采的过程中,当支架处于水平位置时,顶煤垮落的速度略高于标准速度,因而其垮落过程中可能会有一部分掉入煤炭采空区,产生一定量的损失。而在前柱高于后柱的情况下,顶煤下沉相对比较缓慢,可以沿着倾斜的顶梁逐渐落到工作面的后部,也不会对放煤口位置和尾梁活动空间等造成影响。但是工作人员在应用该方式时应当加强对前后煤柱高度差距控制的重视,当高度差超过一定范围时可能会出现其它问题,需要相关人员及时调整,一般将其高度差控制在十五到二十厘米比较合适。为了保证其工作质量和顶煤回采工作的安全性,工作人员在工作过程中一定要加强对工作规范的重视,不能随意抬卧底,否则将会对水平面的稳定性造成影响,可能会导致工作面上方的梁臂因为受力变化等出现断裂问题,继而使得顶梁和尾梁的相对位置发生变化,形成拱形结构,而由于该类结构相对稳定,因而可能会对顶煤垮落量造成影响,继而导致放煤量低于预期,严重影响其工作质量。为此,工作过程中采煤机操作人员和相关人员等必须加强对支架所处平面的重视,结合顶煤工作规律等开展后续工作,使得顶煤按照预期计划自然垮落,提高顶煤回收效率。

(3)加强对放煤顺序的重视

为了保障顶煤回收工作合理开展,工作人员必须加强对放煤顺序的重视,从保障顶煤开采安全的角度出发,结合煤矸混合段的厚度来开展多轮放煤工作,利用放煤时间差和支架工作时间等对其进行合理控制,保障每轮的煤炭垮落效果。在此基础上,通过对升降支架的位置进行调整,可以对破碎的顶煤进行多次开采,提高放煤量,保障其整体工作质量。同时工作人员要加强对升降支架使用方式的重视,结合其工作规律来开展后续维护工作,保障管道安全。同时,工作人员也应当结合输送管道特点进行针对性的维护和更换,保障其工作稳定性,逐渐提高顶煤回采质量。

(4)部分充填采煤技术

在顶煤回采工作开展过程中,全面充填技术需要对采空面进行全面的填充,这样才能保证其工作质量,合理承受上方的压力,该类方式可以保障顶煤回采工作安全高效开展,但是其应用过程中将会使用大量的填充材料,产生不必要的经济支出,一定程度上影响了煤矿企业的经营效益。为此,工作人员可以选择使用部分填充方法来对采空区进行填充,除了使用填充材料之外,还可以选择使用构筑体等材料,可以有效保证其工作质量,使用的填充材料明显减少,可以减少该过程的资金投入,可以增加煤炭开采的整体收益。为此,工作人员必须加强对部分填充使用时间和具体位置的重视,结合不同采空区的实际情况,选择使用注浆填充和条带式填充等多样化的填充方法进行调整,可以有效保障其填充质量。在应用条带式填充方法的过程中,工作人员主要选择胶凝材料来开展后续工作,该类材料和其它填充材料一起支撑上部压力,出现地面沉陷等问题的几率将会逐渐下降。而在冒落区工作开展过程中,工作人员主要使用填充材料和煤矸石等开展采空区填充工作,也可以保障其工作质量。随着顶煤回采工艺不断改进,其应用的充填采煤技术也会逐渐发展。为了保障顶煤回采质量,降低采空区对顶煤损失量和工作安全等造成的影响,工作人员需要在工作过程中不断探索新的煤炭填充方式,结合岩层移动规律等进行调整,可以有效提高其综合工作质量。就当前来说,国内的煤炭填充工作在开展过程中还存在一定的问题,需要相关工作人员加强重视,从出现频率较高的问题出发,结合采煤需求和已有资源来开展采煤工艺调整等工作,保障采煤和充填等工作以合理方式开展。同时,煤矿企业也应当加强对顶煤回采工艺和充填采煤技术之间联系的重视,结合不同煤炭开采区域的实际情况进行调整改造,不断探索新的填充材料,保障顶煤回采质量。