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探讨综放工作面后溜如何实现回收率的提升

2020-09-16 319 上传者：管理员

摘要：综采工作面低位放顶煤技术在我国应用已经有三十多年的历史,但是后溜放煤后再往前拉后溜进入下一个循环时会形成一道沟壑,顶煤会填满这道沟壑,填满沟壑的这一部分煤无法进行回收,针对此问题,以王庄煤矿7106低位综放工作面为例,提出了一种后溜浮煤回收方法,实施后取得了较好的应用效果。

关键词：
后溜浮煤
回收率
沟壑
矿业工程
综放工作面
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我国的低位综采放顶煤技术经过三十多年的发展,目前已经处于世界领先水平,全国范围内综放工作面的数量和产量都居于较高水平,但是如何提高综放工作面回收率,仍然是煤矿从业者一直在研究的课题。目前公认的走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤工作面回收率的损失主要存在于以下四个方面[1]:一是在工作面初采期间,由于顶板初次来压没有显现,不能放煤或不能充分放煤;二是在工作面收尾期间,煤墙和顶板都上网和钢丝绳,也不能放煤;三是在回采过程中,工作面端头和端尾不能放煤;四是在后溜放煤过程中进入到下一个循环时,后溜溜槽帮后面形成一道沟壑,下一个循环开始放煤时需要将这个沟壑填充后才能将煤流入后溜,即后溜浮煤损失。本文针对第四方面引起的损失,提出了一种提高回收率的方法并得到较好的应用。

1、工作面概况

王庄煤矿7106工作面位于该矿71采区,地面标高900～902m,工作面标高496～524m。该工作面北为实体煤,南为实体煤,西为8101已采工作面及8102综采工作面,东为井田边界。工作面采用走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。整体上看,该工作面是一个南北走向的单斜构造,煤层倾角在1～5°之间,所采3号煤层厚度稳定,煤层下部夹矸最厚的一层为0.2m,总煤厚为6.2m,容重为1.42t/m3。7106工作面进风巷长1481m(可采长度为600m),回风巷长1481m(可采长度为600m),运巷长1486m(可采长度为600m);工作面切眼长240m;工业储量126.8万t,设计采出量117.9万t;采高(3±0.1)m,循环进度0.8m,顶煤平均高度3.2m,底分层回收率为98%,顶煤回收率为85%,一采一放为一个循环,一个循环产量为1544t。该工作面属高瓦斯矿井,煤层具有爆炸性,为不易自燃煤层,地压正常,地温正常,煤质类型为低磷、低硫、中灰、具粘性、高发热量的优质动力用煤。

2、后溜放煤丢失原因分析

综采放顶煤工作面,后溜放煤完成一个循环之后,如果放煤工将后溜煤放得太彻底,就会将顶板大块矸石落入后溜,一方面混入矸石影响煤质及发热量,另一方面后溜连续出现矸石会对设备造成一定的损伤。按照放煤标准架架见矸原则,每一架放煤完成一个循环之后,收起尾梁,伸出插板(插板与后溜溜槽帮间距在300～500mm之间),对后溜进行遮掩,防止大块矸石落入后溜。下一个循环开始前需要将后溜拉过来,拉过后溜之后,溜槽帮后面会形成一道沟壑,此沟壑的纵向长度为一放煤步距长度,即0.8m,高度与溜槽帮高度一致。下一个循环开始,采煤机割煤后,在移架过程中会有浮煤首先填充到后溜所形成的沟壑中,在放煤过程中,落煤在所填充的沟壑上形成三角形煤堆(槽帮以上部分),此三角形煤堆大致形状为一等腰三角形,底边长为一放煤歩距,即0.8m;煤体自然形成的两个斜坡,坡度约为40°,放下来的煤体随着该坡度流入后溜。针对在移架和放煤过程中流入沟壑填充沟壑的这一部分煤的损失,我们经过反复思考和试验,本着简单实用原则设计了一种后溜回收浮煤装置,将填充沟壑的这部分煤进行回收。

3、后溜回收浮煤装置和应用

该装置由回收的废旧胶带和夹板及链环制作而成,胶带设计成1700mm长和1000mm宽,两个溜槽之间两边均可搭接100mm长,宽超过一个放煤步距800mm,在溜槽帮上搭接100mm,后面还多出100mm,这样使流煤全部落到胶带上。再用扁铁作为夹板夹到胶带上,扁铁上焊有两个链环,后溜溜槽帮上也焊接两个链环,胶带上的链环和溜槽帮上的链环用销子穿起来(见图1),这样拉后溜时就能拖着胶带往前行走,初次拉架放煤时,后溜溜槽帮后的煤全部落在胶带上,拉后溜后就不会形成之前的沟壑,也就不存在填充沟壑的煤,在胶带上的落煤形成一个自然的三角形,下一个循环开始移架时落煤就自动流入后溜中,胶带上该部分煤就一直随着一个一个循环往前移动,这样就把需要填充沟壑的那一部分煤基本全部回收了(通过观察发现,放完煤后在拉后溜过程中,胶带上堆煤在形成自然三角形过程中会在采空区方向损失一定的煤量,即在槽帮以上部分的长方形煤体中,回收了存在的三角形煤体和流入后溜的部分煤体,即回收了该部分3/4)。

通过在7106工作面安装该装置后,综采队在采煤一个月之后专门做了跟踪调查,发现放煤完成一个循环后每架后面会有一个自然的三角形煤堆,停电闭锁后溜,随即选取四架支架,进入后溜挖开后,发现四架胶带都在,达到了预期的效果。三个月后再次做了追踪调查,胶带均在,说明该装置连接稳定而且耐磨,性能良好;又取煤样进行了化验,和工作面煤墙的煤进行了比较(见表1),回收的煤质良好;从经济上衡量,既不用浪费人力,也不用损耗电能,投资很少,而且该装置应用后不影响后溜哑铃销检修和更换,安装方便,非常实用。

图1回收装置及连接方法实物

表1煤质化验结果

4、后溜回收浮煤回采率的计算

1)回收浮煤平均厚度可由下式计算:

h=Η+34Dtanα2

式中:h为浮煤平均厚度,m;H为后溜溜槽帮高度,取H=300mm;D为放煤步距,800mm;α为松散煤体自溜角,40°。

经计算:h=300+3/4×800×0.42/2=426mm=0.426m。

2)工作面后溜浮煤回收率P的计算。

回收率值P与工作面切眼长度、煤层厚度等数值有关,下面计算按综放工作面切眼长为240m,老塘浮煤回收长度为210m,松散煤的容重为0.9t/m3,工作面煤层厚度为6.2m,工作面煤体容重为1.42t/m3,工作面推进长度设为L,则:P=L×210×0.426×0.9/L×240×6.2×1.42=3.81%

即顶煤回收率提高了3.81%。

5、结语

王庄煤矿7106低位综放工作面后溜浮煤回收装置的应用,不仅提高了顶煤回收率,且回收的浮煤各项指标均合格,经济效益显著。该装置设计简单、投资小,有极大的推广应用价值。

参考文献：

[1]王永信.浅谈提高综采放顶煤回收率的途径[J].矿业安全与环保,2000(S1):141-144.

李刚.综放工作面后溜提高回收率的方法与应用[J].煤,2020,29(09):82-83.