煤炭是不可再生的資源，提高煤炭資源回收率具有重要的意義。近幾年來，山東兗州礦業（集團）有限責任公司及其下屬各礦對于在資源回收率方面存在的問題進行認真分析，進一步建立健全有利于提高資源回收率的體制機制，并與有關單位共同開展科技攻關，取得了顯著的效果。

　　1 依靠技術創新提高煤炭資源回收率

　　兗州礦業（集團）公司濟寧二號煤礦在復雜的地質條件下，依據地質條件合理選用不同類型的放頂煤支架，開展技術創新研發適應較薄煤層的綜采設備，實現多工藝開采，促進了煤炭資源回收率的穩步提高。

　　這個煤礦的主采煤層3煤的厚度為0～17.9m，變化非常大。有的時候一個工作面的煤層厚度竟然從2m變化到5m。為了能夠做到煤層厚的地方不丟煤、薄的地方全采出。他們與科研院校和生產廠家聯合攻關，開發出了適合2.5～5.5m不穩定煤層輕型液壓支架放頂煤綜采設備。4303放頂煤綜采工作面設計寬度為164.20m，采面長度為1116.75m，順槽揭露煤層厚度變化為1.3～5.3m。如果按照綜采設計僅可以回采煤量65.7萬t，而采用2.5～5.5m不穩定煤層輕型液壓支架放頂煤綜采設備以后，多采出煤炭7.2萬t，取得了很好的經濟效益。另一方面，這個煤礦的3煤層與3煤層的間距為0～50.7m，平均厚度為28.2m。他們嚴格按照開采程序，先采3煤后采3煤。雖然增加了開采的難度，但是多采出了煤炭資源。

　　3煤層為局部可采煤層，煤層的厚度為0～6.0m，平均2.1m，主要分布在礦井西部和中部，在東北和東部出現沉積缺失區。為了開采3煤，他們引進了中厚煤層小采高綜采設備，在二采區先后開采了2301工作面和2302工作面，總共采出煤炭93.5萬t。九采區3煤層的厚度僅為 1.2～2.2m，平均1.5m，煤層頂板中的泥巖和粉砂巖比較厚。根據其煤層偏薄的特點，這個礦與科研單位聯合研制出了適合1.2～2.2m中厚偏薄煤層的電牽引綜采設備，開采了9305工作面和9308 工作面，共采出煤炭26萬t。

　　2 提高綜采放頂煤工作面回采率的技術措施

　　兗州礦業（集團）公司興隆莊煤礦對提高綜采放頂煤工作面回采率的技術措施進行了總結。

　　①工作面設計要經過科學論證。必須按照正規的作業循環進行生產，區隊跟班管理人員、安監員及資源領導小組成員現場監督檢查。

　　②工作面出現斷層構造時要有合理的過斷層措施，最大限度減少底煤損失。過層滑構造及沖刷帶時注意頂板維護，架后及時剪網放煤，同時加強地質構造觀測與預報，以利指導工作面生產。

　　③工作面設備維修必須及時。進行現場檢查及抽查，使設備完好率達到最高標準。

　　④加強支架檢修力度，確保支架放煤系統完好。區隊建立嚴格的支架檢修制度，保證檢修班檢修時間，對損壞的尾梁、插板及千斤頂等大件及時更換，小件由當班放煤工更換。

　　⑤按規定要求放煤。煤層頂板壓力小、煤體硬度大、冒落性差，導致頂煤放不下來時，采取煤層注水、架后放震動炮對煤層進行松動，同時加強礦壓觀測。

　　⑥上下端頭支架及時剪網放煤。盡可能減少端頭支架頂煤損失。

　　⑦采用合理的放煤工序。堅持多輪、順序和均勻放煤，矸石含量超過1/3時停止放煤。頂煤厚度較大時，垮落的頂煤分2～3次放完；工作面放煤順序從一端或中部依次向另一端進行；在每一輪放煤工序中，控制各支架的一次放出量相近。

　　⑧選擇合理的放煤步距。要提高回采率應盡量做到放煤步距與頂煤冒落步距一致，否則不利于頂煤回收率和降低矸石混入率。

　　⑨對放煤操作工分批分期技術培訓，使放煤工作專職化，實行上崗合格證制度，堅持以放煤工序為中心，規定采煤區隊各生產班固定專人放煤，放煤工必須持證上崗，使放煤工合格持證率達到100%，不準空班。放煤工嚴格按照一刀一放和多輪間隔放煤，不能超放或少放，放煤后由放煤工負責拉后部輸送機，支架工只能在非放煤位置拉后部輸送機。

　　⑩加強考核管理，制定合理的激勵措施提高工人對回收煤的責任心。每班由驗收員專職負責監督檢查放煤，發現少放或操作不當造成丟煤，要對放煤工進行經濟處罰。

　　3 提高綜放面回采率的生產管理途徑

　　兗州礦業（集團）公司鮑店煤礦在5307②綜放工作面回采過程中, 以人為本加強生產現場管理, 對提高煤炭回采率有一定的推廣應用價值。

　　5307②綜放面是該礦北翼五采區第七個區段的外段3層煤工作面，運輸順槽為實體巷道,軌道順槽為沿空巷道。工作面走向長度1115.5m, 傾斜長度186.5m, 煤層厚度7.80～8.90m。煤層傾角2.5°～17°, 煤層硬度系數f=3.1～3.9, 工業儲量237.6萬t。

　　他們根據地質條件及放煤情況, 結合礦壓觀測結果, 在現場優化設計和工作面設備配套；堅持以放煤工序為中心, 嚴格控制推進速度；進一步提高割煤工序質量；提高支架工和放煤工規范操作意識和操作技能；強化頂板管理措施, 實現工作面正常放煤；強化端頭支架和特殊地質構造的放煤工作；加強工作面回采率組織和監督管理。工作面共選用125組低位放頂煤支架對頂板進行全支護法管理,其中基本液壓支架ZFS6200/18/35型低位防頂煤支架118組、ZTF6500/19/32型放頂煤排頭支架7組﹝機頭3組、機尾4組﹞。軌道順槽超前支護使用3排1000mm×800mm十字頂梁與3排5棵單體液壓支柱配套支護。

　　在工作面回采過程中，根據頂板及兩幫壓力顯現情況及時加密支護。運輸順槽超前支護采用ZT24500/18/35型端尾支架組，與轉載機實現同步前移， 前移步距0.7m。軌道順槽超前支護距離不小于30m， 運輸順槽超前支護距離25m。該面煤厚一般8.46m，采高3.0m，放煤高度5.46m，采放比為1：1.82。放煤為鄰架操作，由頂板壓力、支架反復支撐、尾梁上下擺動、插板來回收縮等綜合方式放煤。工作面采用雙輪順序多頭放煤， 兩刀一放。工藝流程為割煤→移架→推前溜→拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜。

　　通過采取以上有關提高回采率的技術措施和生產管理途徑，5307②綜放面比其它同類條件下的回采率大大提高。

　　4 提高綜采放頂煤工作面回采率的技術管理途徑

　　兗州礦業（集團）公司楊村煤礦根據302綜采放頂煤工作面的開采地質條件及放煤情況，并結合工作面礦壓觀測結果，采取了有效的技術措施和生產管理途徑，使該工作面頂煤破碎不充分、煤矸塊度較大、后部放煤困難、回采率偏低的狀況有了顯著改善。

　　他們所采取的生產管理途徑如下：

　　①堅持以放煤工序為中心，嚴格控制推進速度。規定工作面嚴格按照正規循環組織生產，不能只搶割煤刀數，每個生產班以完成兩刀一放為主要工作量，確保工作面有良好的工程質量。為了保證液壓支架后面的頂煤有充分跨落、破碎的時間，同時根據該礦主運輸系統的實際提升能力，在正常情況下不要求組織采放平行作業。

　　②進一步提高割煤工序的質量，提高回采率。要求采煤機司機嚴格沿煤層底板割煤，確需留設底煤時須跟班區長同意；留設底煤厚度超過0.3m時，須經工區主管工程師同意。

　　③強化頂板管理措施，實現工作面正常放煤。超前造假頂是過較大斷層時治理大面積片幫冒頂的切實可行措施。造假頂時既要滿足采煤機通過的要求，又要保證煤壁側單體液壓支柱支設的可靠性。工作面使用 AM-50型采煤機時，前部輸送機溜槽前沿與前方單體液壓支柱間距應不小于1.4m。

　　④加強端頭液壓支架放煤工作。根據頂板壓力顯現不明顯的特征，通過兩種方法增大端頭頂板壓力：一是加強巷道頂板聯網后，在端頭支架前方3m卸掉頂板和煤幫的錨桿托盤；二是采用1.2m的加長連桿，使過渡支架和端頭支架比中間支架拖后一刀進尺，有利于頂煤斷裂、破碎。⑤加強回采率監督。礦儲量管理人員深入現場觀測放煤情況，發現丟失底煤或放煤不徹底，及時發送丟煤通知書，促使工區限期整改。

　　5 提高綜放面回采率的技術途徑

　　兗州礦業（集團）公司鮑店煤礦分析綜放開采煤炭損失的原因，總結了提高回采率的經驗，找出了合理開采煤炭資源、保證穩產高產的途徑。

　　鮑店礦綜放面回收率為79.63%～80.59%，工作面煤炭損失量占儲量20%左右，而頂煤損失占總損失量75.21%～84.87%，影響工作面回采率的因素主要取決于放煤工藝。

　　提高回采率途徑包括：

　　①綜放面幾何參數優化。加大面長相對減少采區區段煤柱，加大推進長度相對減少采區停采煤柱；綜放面初、末采損失在既定條件下的損失總量基本不變，加大走向長度可使損失率降低；走向相同的同采高綜放面端頭丟煤量相近，加大面長也使損失率降低。

　　②工作面實現端頭放煤。配備具備放煤功能的排頭支架，減少端頭頂煤損失。

　　③選擇合理放煤步距。該礦認為整層綜放放煤步距為兩刀一放較合適。第一次移架時，采空區矸石與上部頂煤同時流向放煤口。第二次移架時，采空區矸石基本處于安息狀態，而上方大量松散頂煤隨支架前移落入放煤口上方，形成待放煤體。放煤時，頂煤隨插板收縮不斷流入輸送機，煤量小時再活動尾梁、加大放煤口，上部頂煤繼續放出。放煤步距太大或太小都會使頂煤損失過多、含矸過高。

　　④確定合理放煤方式。該礦常用的雙輪順序放煤，由于受鄰架放煤的影響，頂煤能二次垮落而被放出，大塊煤采取同時打開兩個以上放煤口的方式將之放出。

　　⑤減少頂煤大塊煤損失。采取煤層注水、注軟化劑、控制區內頂煤松動爆破等措施。

　　⑥減少工作面初采頂煤損失。采用開切頂巷技術，將頂煤沿工作面方向切斷，形成懸臂梁，便于頂煤垮落。

　　⑦減少末采損失。綜放面沿底板停采可減少頂底煤損失。

　　6 地質條件復雜礦井提高資源回收率的有效措施

　　兗州礦業（集團）公司濟寧二號煤礦強化過斷層技術措施，減少斷層丟煤。

　　①斷層與工作面推進方向近平行。這類斷層是比較理想的，能減少過斷層影響時間，但頂板管理難度最大。下降盤先揭露斷層很容易造成片幫冒頂，要特別加強支護，遇到斷層逐步提刀，盡量少割底或不割底，2303綜放面過落差9.5m斷層時影響40組支架。進入影響區后加強支護，斷層面附近12°提刀，加大放煤力度，多采出煤炭0.4萬t。上升盤先揭露斷層時提前3倍落差距離剎刀割底找對盤煤層，可大幅度減少三角煤丟失。1307綜采面過落差2.0m斷層時提前6m剎刀，斷層面與對盤煤層頂板對接，多采出煤炭0.2萬t。

　　②斷層與工作面推進方向近垂直。這類斷層對生產影響時間最長，長距離伴隨工作面，但影響支架數量最少，對頂板控制有利。落差小時沿下降盤底板回采，可不丟資源；落差大時頂板易破碎，沿上升盤底板回采，斷層斷開煤層時割底板回采，盡量減少資源損失。3301面揭露斷層27條，其中14條是這種斷層，堅持沿底板和少量破頂過斷層，多采出煤炭2.8萬t。

　　③斷層與工作面推進方向成夾角。這是遇到最多的斷層。如斷層向運輸順槽方向延伸，在工作面機頭側提前5～10個支架漂刀或臥刀，反之向機尾方向提前漂刀或臥刀。11303面過落差5.0～2.8m正斷層，斜穿整個工作面，在工作面延展260m。斷層先揭露下盤。揭露斷層前30m開始機尾的20個支架沿10°開始提刀，推進到斷層位置割底約1m再向前推進，機頭方向提前20組支架先漂刀，依次向前推進。斷層面始終割底1m左右。斷層附近仍能放煤，斷層上升盤煤炭沒有損失，下降盤也相應減少了損失，多采出煤炭0.8萬t。

　　7 采空區殘煤回收裝置提高頂煤回收率

　　為了提高綜采放頂煤開采的頂煤回收率，兗州礦業（集團）公司南屯煤礦研制出一種采空區殘煤回收裝置，經過在9301綜采放頂煤工作面的實際使用，取得了良好的效果，值得大力推廣。

　　這種采空區殘煤回收裝置是一個利用鋼板焊接而成的鋼制框架，拖裝在后部輸送機采空區側的一邊，與后部輸送機共用一個動力源，可跟后部輸送機一起移動。該裝置由連接板、后溜托板和蓋板3個部分組成，其核心部件是后溜托板。低位綜采放頂煤開采時的采空區殘煤有兩種分布形態，一種是壓實厚度為 300～500mm的純煤帶，約占采空區煤量的44.5%，另一種是煤矸混合帶。后部輸送機前移后，其與煤層底板之間在放煤區域和頂煤冒落的運動范圍內產生了一個300mm左右的高度差。在放煤以后的后部輸送機向前移動過程中，這個高度差便使得后部輸送機與采空區的煤矸冒落帶之間形成了一個死角空間。該死角空間一是被本架未放出的頂煤充填，二是被鄰架在放煤過程中因為瞬間煤量過大而外溢的頂煤充填，三是被液壓支架尾梁上新冒落的頂煤充填，從而變成死角煤。每一個放煤循環均是如此，慢慢地就在采空區形成了一個純煤帶。由此，他們發現要消除這個純煤帶，就必須消除死角空間的存在。最簡單有效的辦法就是利用某種裝置將這個死角空間預先占據，使得那兒無法存留煤炭。

　　由于新研制的這種裝置能夠跟著后部輸送機同時向前移動，并始終能占據著后部輸送機與采空區之間在放煤范圍之內的的死角空間，無論是散落的頂煤、外溢的頂煤還是新冒落的頂煤都無法進入到死角空間，所以采空區殘煤回收裝置能提高頂煤回收率。

　　8 楊村煤礦305工作面提高開采上限研究

　　兗州礦業（集團）公司楊村煤礦自1998年開采3層煤以來，先后開采了九個工作面，并成功地將301、307和302三個工作面的開采上限提高到26m，取得了綜放全厚開采和限厚開采的成功經驗。在此基礎上，由進一步開展了對復雜地質條件下薄基巖區3層煤305工作面提高開采上限的試驗研究，實現了復雜地質與水文地質條件下厚煤層薄基巖區提高開采上限的安全采煤。

　　他們通過打鉆、物探等手段查清了工作面內的地質及水文地質條件，取得了相鄰工作面冒落帶發育高度等參數，從而可以合理制定工作面綜放開采方案，安全解放防水煤柱資源，為提高3層煤其它工作面開采上限積累了經驗。

　　根據觀測資料，預計305工作面綜放全厚開采的防砂煤柱尺寸為36m，因此305工作面提高開采上限研究區域的開采方案為：

　　①對于巖柱厚度36～80m的深部區域，采用全厚放頂煤開采，按照對三含富水性的評價，該區留設防砂煤柱開采是可行的。

　　②對于皮帶巷側基巖柱32m和軌道巷側基巖柱30m兩處至36m巖柱段區域，需進行工作面放頂煤采煤工藝的調整，適當控制放煤高度，以保證達到留設防砂煤柱開采的要求。

　　③根據上述分析預計，在基巖柱34～36m段采高應控制在5.86m，在基巖柱32～34m段采高控制在5.5m以下。具體沿工作面煤壁線方向自工作面中部至軌道順槽80m范圍內，由全放逐步過渡到隔一架放三架、隔一架放兩架、隔一架放一架；沿工作面推進方向在基巖柱36～32m段，由隔一架放一架、隔一架放兩架逐步恢復至全放，直至停采線位置。

　　305工作面通過采用全厚放頂煤和限厚開采等采煤工藝，成功地將防砂煤柱提高到32.5m，共解放防水煤柱43.2萬T，說明原設計方案是正確可行的。305工作面現場實測資料及取得的關鍵參數不僅對本礦井3層煤其它工作面提高開采上限具有重要的指導意義，而且對相鄰的興隆莊煤礦和鮑店煤礦松散含水層下采煤亦具有廣泛的參考價值。

　　9 厚含水松散層河流下提高防砂煤巖柱開采

　　兗州礦業（集團）公司楊村礦開展了厚含水松散層河流下采煤方法的研究，了解“兩帶”發育情況，掌握地面移動與變形規律，為解放類似條件下“三下”壓煤資源提供了寶貴的資料。

　　TD304工作面采寬38m，采長290m。泗河由北向南穿過工作面，其河床寬540~550m，堤頂寬3~4m，邊坡為1：3，堤高5m左右，土質為砂質粘土與粉砂土。參照其它礦區類似條件下的開采經驗，考慮到本礦區第四系底粘局部缺失，為安全起見初次試驗開采2m和3m煤厚的防砂煤柱垂高分別取20m和30m。該工作面試采40天，平均推進速度7.25m/d，采用ZF3200/16.5/25Z放頂煤液壓支架，支架高 1650~2500mm，采高2.3m，沿煤層底板綜采，只采不放，最小基巖采厚比為10~21。在距切眼80m的工作面中部布置“兩帶”孔L1，在距切眼136m的工作面中部布置另一個“兩帶”孔L2，兩孔施工均是在工作面剛采完，在覆巖移動的動態過程中打穿冒裂區的。L1孔全孔取芯，L2孔進入第四系下組（孔深137.63m）以下全部取芯。

　　為了掌握地表堤體的移動變形規律，在工作面穿過的西堤位置設置了觀測線，測線總長586m，堤頂西側堤肩共設置22個測點。工作面平均采深 235m，基巖柱厚度為23.5~48.6m，采用條帶式限厚（2.3m）綜采，工作面涌水量很小，地表西堤沒有出現裂縫破壞。行家們指出：“兩帶”孔觀測結果為類似條件下開采時確定防水和防砂煤巖柱尺寸提供了重要依據；采用此種開采方法，可以為本礦解放3層煤防水煤柱（15~50m）資源100萬t以上，延長了礦井的服務年限。

　　10 合理平衡采掘關系提高回采巷道利用率

　　兗州礦業（集團）公司濟寧二號煤礦通過幾年的實踐，總結出了一系列過斷層的方法，達到了充分利用巷道、減少成本、提高回采率、降低回采過斷層難度的目的。

　　該礦年產4Mt/a。現開采第一水平，采用長壁綜采和普通綜采的開采工藝。由于礦井的中小斷層十分發育，給開采帶來較大的難度。在斷層多的情況下，如果不提前對斷層進行處理，就會使回采大面積揭露砂巖，采煤機難以推進，不得不在工作面放炮處理或者提前停面，帶來安全隱患，嚴重制約生產。

　　在實際生產中，他們根據采煤機的截割能力，發現采煤機截割煤泥巖對生產影響不大，并且不會帶來安全隱患。為此，采取“破底留頂”的過斷層方案，即在距斷層一定距離時提前臥底，按一定的坡度施工，使巷道頂板在斷層位置避開砂巖頂板。過斷層的原則是：為使回采工作面不出現大面積砂巖，掘進時不破斷層上下盤的砂巖頂板，提前變坡截割底板泥巖；軌道順槽為滿足輔助運輸的需要，巷道變坡坡度不大于12?，變坡點曲率半徑不小于50m；運輸順槽為滿足膠帶運輸的需要，變坡點曲率半徑不小于200m；盡量將找煤巷道設在半煤巖中，減少全煤巷道。過斷層的安全保障措施如下：提前10m縮小循環進尺，每循環截割 0.8m，減少空頂距離和空頂時間，及時進行支護。提前10 m加打錨索，間排距2×1.6m，錨索緊跟迎頭，必須打入穩定砂巖1m以上。提前10m在錨網梁支護的同時，增加架棚加強支護，架棚為12#礦用工字鋼棚，棚距800mm，滯后迎頭1.6m；頂煤破碎時，架棚緊跟迎頭。錨梁網、架棚聯合支護延伸到過斷層面后的頂板穩定段，但不得少于10m。

　　11 綜放面硬頂煤深孔預裂爆破增大回收率

　　兗州礦業（集團）公司鮑店煤礦為了解決1310綜放工作面頂煤回收率低的問題，回采前在軌道順槽中對該面200m范圍內進行了深孔預裂爆破，并結合靜壓注水，提高了頂煤的可放性，從而達到增大頂煤回收率、減少采空區自燃發火的目的。

　　隨著放頂煤工作面的推進，采場會出現直接頂的垮落、基本的初次來壓和周期來壓；由于放頂煤工作面一次放落的高度較大，所以導致直接頂的厚度增加；頂煤的采出率越高、直接頂的厚度越大，出現內因力場的可能性及內因力場所伸展的范圍都比分層開采條件下大得多。因此，從有利于放落頂煤和回收的角度來說，只要能保證工作面內的安全，內因力場的范圍大一些為好。為最大限度擴大內應力場的范圍，對于不具備頂煤超前破壞的采場，可以采用預注水軟化煤層、超前預裂等措施人為控制內因力場，從而達到較好破碎頂煤的目的。

　　該礦此次深孔預裂爆破的方法如下：在超前工作面50m以外分別向煤層頂煤中打控制孔和爆破孔，采用單排孔、長短結合交錯布置的布孔方式，即爆破孔距離為16m、爆破孔與控制孔間距為8m、長短孔布距為4m。1310綜采放頂煤工作面軌道順槽的深孔預裂爆破完成后，煤層中的水分由3.022%加大到4.866%，回采率由原先的81.7%提高到86.1%，即工作面平均推進1m可增加效益9893.6元；而且，綜放面內架前及巷道沒有發生較大折幫、冒頂事故，實現了安全生產。

　　專家們指出：由于運輸順槽中有膠帶運輸系統，采煤工作面在正常生產時一般情況下只能在軌道順槽進行深孔預裂爆破；如果能同時在運輸順槽進行預裂爆破的話效果會更好。

　　12 楊村礦首采綜放面限厚開采提高資源回收率技術

　　兗州礦業（集團）公司楊村煤礦3層煤首采綜放工作面通過分區段階梯式限厚開采，首次將兗州礦區水體下的綜放開采上限提高到28m，從防水煤柱內安全采出煤炭22.3萬t，預計全礦還可以進一步解放防水煤柱儲量352萬t。這一成功經驗，達到了控制覆巖破壞高度即提高開采上限的目的，對該礦3層煤水體下采煤具有直接的推廣應用價值，對兗州礦區乃至全國類似條件下的放頂煤開采都有著一定的借鑒作用。

　　楊村礦301工作面采用綜合機械化放頂煤開采，在推過斷層以后即全面進入（50～80m）防水煤柱段。根據設計方案，該區段完全符合全厚放頂煤留設防砂煤柱開采條件，因此8.0m厚的煤層進行全厚放頂煤開采，但是采放厚度控制在7.1m以下。工作面進入（28～59m）限厚放煤區段的時候，根據工作面開采情況良好、涌水量小的特點，將限厚開采區段推進到40m巖柱厚度，因此在40～50m煤柱段仍然進行全厚放頂煤開采，但是采厚控制在6.4m以下，并且嚴禁超限放煤。在35～40m煤柱段進行隔2架放4架限厚放頂煤，采厚控制在6.0m左右；在30～35m煤柱段，進行隔2架放2架限厚放頂煤，采厚控制在4.0m左右，并且保證勻速推進；在28～30m煤柱段只采不放，采厚控制在3.0m左右。

　　專家們認為：這項成果在兗州礦區首次應用瞬變電磁法對同一工作面的深部（防水煤柱區）和淺部（防砂煤柱區）進行覆巖高度探測，獲得了覆巖破壞規律的寶貴參數，為合理確定防水、防砂煤柱尺寸提供了可靠的依據；此次試采探索出了一條在厚含水層及小基巖柱條件下特厚煤層綜放開采的技術途徑，為水體下采煤提供了一種新的可行的充分解放壓滯煤量、提高資源回收率的經驗。

 來源：資源網