随着煤矿现代化的推进和科技的进步,综采已经成为了煤矿井下开采的主要技术。综采的主要技术优 势是采用液压支架直接支护工作面的顶板,极大地提 升了煤炭开采的效率。综采实现了煤炭开采的完全机 械化,实现了破煤、装煤、支护以及运煤的一体化。 与普采技术采用的单体液压支柱相比,液压支架的安 全性更高,但是这也降低了对综采技术的适应性,主 要体现为综采工作面的长度固定不变,液压支架的移 架是整体性的,这就导致在某些情况下需要对工作面 进行搬家,极大地降低了综采设备的开机率。因此, 提高综采工作面的回采效率对于保证其技术优势十分关键。本文将重点分析影响综采工作面回采效率的因 素,并提出了一些技术措施来提高回采效率。
1 综采工作面回采效率的影响因素
1.1 煤层赋存条件
在对煤层进行综采时,要求煤层厚度尽可能地小, 而且保持稳定,这是由综采的技术装备决定的,也就 是说,综采工作面要克服地质因素的不利影响。总的说,影响采工作面回采效率的地质因素可以分为 几类,如表 1 所示。由表 1 可知,影响综采工作面回采效率的因素主 要有水文地质构造、顶底板条件以及煤层赋存条件。 地质构造对综采影响非常大,例如在岩浆侵入带,综 采工作面不能推进,只能进行搬家,大大降低了回采效 率。当煤层底板较软时,液压支架会出现陷底现象,这 对回采是十分不利的。为了缓解这种情况,需要采取一 定的措施,例如铺设木板等。当煤层顶板不完整时,可 能出现冒顶现象,严重威胁安全生产。此外,当煤层厚 度和倾角变化较大时,还需要停机勘查。 因此,要想提高综采工作面回采效率,应该首先克 服地质条件的不利影响。针对这些不利的地质条件,要采取相应的辅助措施。
1.2 综采设备配套水平
综采技术对装备有着极高的依赖性,这就涉及到综 采设备的选型问题,即采煤机、刮板机以及液压支架的 配套问题。在矿井生产设计时,要根据矿井的实际生产 地质条件选择合适的综采设备,但是综采设备大多数时 候需要到厂家定做 (如图 1 所示),这就给综采设备选 型带来极大的困难。当采煤机的功率较小时,选择较 大的液压支架,可能造成液压支架移架困难。此外,在 选择液压支架时,如果液压支架的工作阻力不够,可能 会造成液压支架压架,这会严重影响到综采工作面的回 采效率。因此,要根据矿井的实际地质情况选择合适的采 煤机以及液压支架,这就要求有大量的现场观测数据, 这对于一些老矿区来说很容易做到,而对于一些新矿 区来说,需要进行实地测量。
1.3 接替水平
在正常情况下,综采工作面的推进速度一般较快, 而掘进速度在大多数情况下很难跟上。很多矿区存在 采掘接替紧张的问题,主要原因是很难大幅度提高掘 进的速度。在掘进中,需要面对各种复杂的地质状况, 并且要制订相应的处理措施,支护的速度很难跟上。 很多矿井为了保证接替水平,不得不降低工作面的推 进速度以适应掘进工作面的准备速度,这在很大程度 上限制了综采工作面的回采效率。 因此,要想从本质上提高综采工作面的回采效率, 就应该提高掘进工作面的速度,这就要求在掘进方面 取得一些技术上的突破。
2 提高综采工作面回采效率的措施
2.1 优化工作面的布置 减少搬家次数
由于综采工作面的设备比较多,而且比较重,搬 家一次需要花费大量的时间。为了提高综采的效率, 应该减少搬家的次数。对于一般的综采工作面而言, 搬一次家需要 20 d 之余,而对于大型的综采工作面, 搬家一次需要几个月,这对综采是十分不利的。 为了减少搬家的次数,应该合理地布置工作面, 使综采工作面的开采范围尽量较大。这就要求在设计 时根据井田的形状布置合适的工作面。当采区的走向 长度较短时,要尽可能地增加工作面的斜长,可能需 要购置较多的液压支架。此外,工作面布置不一定非 要拉直,对于一些区域,可以通过工作面调斜的方法 回采,以提高综采工作面对地质条件的适应性。