专题-提高煤炭采出率的技术探索与实践.doc

1、专题部分 第109页提高煤炭采出率的技术探索与实践摘要：为提升采出率并保护环境，文章介绍正常煤层赋存区的干净开采和“三下”煤层赋存区特殊开采时可供选择的几种采煤工艺。关键词：煤炭采出率；特殊开采；影响因素；地质条件；回采工艺Abstract：To enhance the recovery rate and protect the environment，the article describes several kinds of recovery methods that can be selected for the clean recovery of normal coal bed are

2、a and the special recovery at “three under” coal area.Keywords：coal mining ratio；special recovery；influence factor；geological condition；mining technique一、我国煤炭采出率标准研究自2004年来，我国煤炭原煤产量持续增长1，我国煤炭资源采出率没有得到相应提高，煤炭资源损失严重。以2007年为例，我国煤矿平均资源采出率为30，而美国、澳大利亚、德国、加拿大等发达国家，资源采出率能达到70一802国煤炭采出率低下的一个重要原因，就是我国现行的煤炭采出

3、率标准分类简单，指导性较差。针对于此，本文系统分析了影响采出率的因素，并根据地质因素建立了新的煤炭采出率标准。1现行煤炭采出率标准分析在不同的经济发展时期，我国政府制订了不同的煤炭采出率标准。其中比较重要的有：(1)1998年3月，由煤炭部颁布的生产矿井煤炭资源回采率暂行管理办法中规定：设计能力90kta以上煤矿矿井的采区采出率，执行以下标准：薄煤层不低于85；中厚煤层不低于80；厚煤层不低于75；水力采煤不低于70。设计能力90kta以下、30kta以上煤矿矿井，采区采出率不低于65；设计能力小于30kta的煤矿矿井，采区采出率不低于503。(2)2006年1月1日开始执行的煤炭工业矿井设计

4、规范中规定的矿井采区采出率为：厚煤层不应小于75；中厚煤层不应小于80；薄煤层不应小于85。水力采煤的采区采出率，厚煤层、中厚煤层、薄煤层分别不应小于70，75和80。可以看出，目前我国国家颁布的煤炭采出率标准，主要是依据“煤层厚度”制订的。而实际上，“煤炭采出率”既是衡量其采掘效果的重要指标，也是衡量煤矿采煤工作的综合性指标，许多因素都能影响煤炭采出率。例如，煤炭采出率会受到煤层倾角、顶底板状况等地质因素的影响。而现行的采出率标准没有对这些因素的影响予以分析，不能根据具体的地质赋存条件准确确定采出率标准。这会导致核算开采采出率产生偏差，也无法准确解释实际开采采出率偏高或偏低的现象。采出率标准

5、不合理，就不能准确测算数据，并会给监管过程留下漏洞。以此为据进行奖惩，不能实现有效约束和激励，或者挫伤煤炭企业提高采出率的积极性，亦或导致大量煤炭资源无谓浪费4。2煤炭采出率影响因素分析若要确定准确的采出率标准，就必须分析影响采出率水平的因素。而要准确界定煤炭采出率的影响因素，必须分析煤矿生产过程中的各种煤炭损失，以及导致这些损失的原因。（1）煤炭损失总体上看，煤矿开采过程中产生的煤炭损失可分为3类：面积损失量、厚度损失量和落煤损失。而在不同的阶段，产生煤炭损失的原因也不同，归纳如下：地质勘探和矿井设计阶段发生的煤炭损失矿井设计阶段包括煤层地质勘探、划分井田边界、设计建井方案、进行采区设计等工

6、作。此阶段发生的煤炭损失主要有：正常的设计损失量，如维护巷道所必需设置的永久性保护煤柱、“三下一上”压煤、由于地质构造而产生的永久性保护煤柱等；设计方案不合理而造成的损失，如建井方案不合理导致的面积损失、工业广场布局分散致使压煤量增加、采区设计不合理导致边角煤增多等；地质勘探报告存在偏差而产生面积损失，如对煤层赋存情况勘探不充分致使将可采储量错误地确定为不可采储量等。这3类损失中，第1类是受限于地质、开采技术因素而产生的正常损失。第2，3类是由于人为因素而造成的非正常损失。正常损失难以避免，而非正常损失则可通过加强管理、改进技术、采用先进设备等方法来加以避免。需要注意的是：保护煤柱产生的损失量

7、非常巨大。但是，考虑到安全、技术等因素，又必须留置一定的保护煤柱。因此，必须加强矿井设计阶段的管理工作，努力提高设计方案的科学性，在保障安全的前提下，尽量减少保护煤柱损失量。另外，由于地质勘探报告和设计方案是矿井建设的基础，所以设计损失一旦发生就难以补救，而且难以追究相应责任。因此，必须加强勘探和矿井设计的管理工作，准确勘探煤层及地质情况，科学设计建井方案和采区布置方案，从源头上减少煤损失5。采区准备阶段产生的煤炭损失采区准备阶段的主要工作是采区巷道的掘进及维护，在这些工作中，可能产生的煤炭损失有：采区巷道的永久性保护煤柱；由于开掘采区巷道而实际发生的煤炭损失，如在掘进煤层上山或煤层下山时由于

8、煤层厚度等因素而产生厚度损失；由于不正确的掘进而实际产生的煤炭损失，如错误操作导致冒顶、透水等事故所产生的煤炭损失。在3类损失中，第1类属于正常损失；第2类损失中有正常和非正常损失；第3类则是由于人为因素而造成的非正常损失。煤炭开采阶段产生的煤炭损失从工作面切眼至停采线的回采过程中，可能产生的煤炭损失包括：地质因素造成的损失，如因煤厚、顶底板稳定性差等原因造成的厚度损失，及采用跳采方法处理采煤过程中遇到的断层、褶皱等地质构造时产生的面积损失等；采煤过程中发生的落煤损失；与采煤技术和采煤设备相关的煤炭损失，如采用放顶煤技术进行开采时产生的煤炭损失；由于采煤设备选用不当产生的煤炭损失，如因受采煤设

9、备限制无法一次采全高而丢掉的顶底煤；不正确开采造成的损失，如因违规操作引起冒顶事故产生的面积损失、因采煤机司机操作不熟练而产生的厚度损失、未到终采线就终止回采而造成的面积损失等。上述各种煤炭损失中，因地质因素所引发的损失，基本属于正常损失；因技术、设备、人为因素产生的损失，均属于非正常损失6。（2）煤炭采出率的因素基于上述煤炭损失分析，将影响煤炭采出率的因素分为3类：煤层赋存及地质条件因素、采煤方法因素、管理因素。煤层赋存及地质条件因素煤层赋存是煤炭资源的自然存在状态，煤层赋存条件是决定煤炭采出率高低的首要因素，其直接决定了开采的难易程度，并会影响回采工艺、市场需求、煤炭消费等各种因素。将影响

10、煤炭采出率的地质因素归纳如下：煤层厚度受限于采煤技术和设备，煤层越厚，采出率越低。煤层的稳定性煤层厚度变化较大，经常出现煤层变薄、尖灭的现象，就会降低采出率。煤层倾角煤层倾角不仅对工作面布置方式，还对顶底板的支护产生影响。一般，煤层倾角越大，采出率越低。顶底板稳定程度顶底板越不稳定，就需要留置护顶或护底煤，产生的损失越大，采出率越低。煤层深度煤层埋藏越深，产生的矿压越大，开采难度越大，采出率越低。煤质结构块状结构的煤炭资源损失较少，而粉末状的煤炭损失量增大J。地质构造煤田的地质构造越复杂、越不稳定，开采的难度越大，采出率越低。采煤方法因素采煤方法包括开采方法、回采工艺、工作面布置方式等因素。开

11、采方法对采出率的影响井工开采是我国普遍使用的采煤方法。按照回采工艺和开采设备的不同，井工开采又分为炮采、普采、高档普采、综采、水力采煤等。总体上看，开采方法越先进，采出率越高。如比较落后的炮采，其落煤损失很大，采出率非常低。由于水力采煤技术还不成熟，其采出率较低。煤层的赋存条件决定了露天开采具有高采出率，一般能达到90以上。回采工艺对采出率影响总体上看，回采工艺越成熟，采出率越高。在我国，长壁采煤方法是应用范围较广、时间较长的一种采煤方法。其中又分为单一长壁采煤法(一次采全高)、倾斜分层采煤法等。我国倾斜分层采煤工艺尤为成熟，其采出率比放顶煤工艺要高10左右7。放顶煤开采产生的采出率差别较大，

12、但整体上低于倾斜分层采煤工艺。房柱式采煤要预留大量的支撑煤柱，因此，其采出率相当低，最高可达5060，回收煤柱时可以提高到7075。管理因素既包括煤炭企业内部开展的煤炭采出率管理工作，也包括上级管理部门对煤炭企业采出率的监管工作。员工素质对煤炭采出率的影响采煤工作是一项具有危险陛而专业性较强的工作，所有员工都要具备较高的专业素质。一方面要端正工作态度，从地质勘探、采区设计、布置巷道，到工作面现场开采，每一个职工都要具备吃苦耐劳的精神和一丝不苟的工作态度；另一方面专业人员要熟练掌握专业技能，只有熟练掌握专业技能的工人，才能灵活处理采煤工作中出现的一些问题，以避免危险，减少浪费。煤矿企业应从2个方

13、面提高员工素质：加强员工的素质培训工作，建立科学的培训体系，持续培训员工的专业技能，以减少误操作带来的煤炭损失；建立健全考核制度，以考核促进培训。监管工作对煤炭采出率的影响现实中，提高采出率往往会增加生产成本，因而会阻碍煤炭企业选择高采出率的开采方案。这就需要加强煤炭采出率的监管工作，通过权力干涉提高采出率。首先，无论是煤炭企业内部，还是上级主管部门，都要形成科学的煤炭采出率核算方法和核算制度。其次，煤炭企业内部要成立专项管理部门，并要明确各部门任务和责任。最后，要形成公正的奖惩制度，通过奖优惩劣减少人为因素产生的浪费。上述煤炭采出率影响因素可归纳为表18。表1煤炭采出率影响因素汇总表1也可用

14、作煤炭采出率评价指标体系。煤矿企业可用此评价指标体系，分析本单位影响煤炭采出率水平的原因，以制定最有效的提高煤炭采出率的措施。3建新的煤炭采出率标准煤层赋存及地质条件是客观影响因素，同时还直接或间接影响采煤方法和管理工作。而制定煤炭采出率标准的目的，就是为了约束和激励生产行为，以达减少资源浪费的目的。因此，应以煤层赋存及地质因素为依据制定煤炭采出率标准。在进行了大量调研和数据建模分析的基础上，建立了新的煤炭采出率水平标准8。如表2、表3所示。表2井工开采工作面及采区采出率要求表3井工开采矿井采出率要求二、提高煤炭采出率技术1煤层赋存区干净开采技术加大采区走向长度和倾斜长度，以减少采区煤柱。因地

15、质条件限定两翼推进距离短时，可布置单翼开采。对于工作面布置，可根据断层产状和煤层赋存形态，灵活布置走向长壁、伪斜长壁。煤层倾角小的，也可布仰采或者俯采；煤层倾角小于l2度的，可布置对拉工作面或背拉工作面(即二面三巷)10。采取跨上山方式和无煤柱方式开采。实行跨上山方式开采，能大幅度减小上山煤柱煤量的丢失。无煤柱开采，实行工作面问无断层相隔的沿空布巷或留3m小煤柱布巷。为避免送道受采动动压影响，可布置跳采。推行词面、伸长面、缩短面的技术，以适应复杂的地质构造。合理选择采煤方法，对中厚(1335m)煤层提倡综合机械化开采。煤厚大于35m而小于45m时，优先采用大采高一次采全高综采技术；对于50m左右煤层，随支架设计和制造水平提高及现场对大采高管理技术的掌握，不应一味考虑综放，而应推广一次采全高；煤厚大于50m时，宜在综合考虑生产效率和煤炭资源采出率基础上择优采用分层综采技术，采用综放开采技术；对于10以上的厚煤层，应先沿顶板采一层并铺设底网，再沿底板进行综放开采，铺网能起到隔矸的作用。研究断层、边角煤回收与残采技术。对于复杂地质条件下的断层、边角残余块段煤柱应探索断层等地质构造与水灾害、煤与瓦斯突出间的关系，减少断层煤柱留设，同时，可能采用联合开采方法，采用灵活性大、适应性