一、項目背景
據(jù)我國自推廣應(yīng)用低位綜放開采綜放工作面近400多個資料統(tǒng)計，平均回采率為79%。研究結(jié)果表明，長壁綜放工作面的煤炭損失主要由3個方面構(gòu)成：一是工作面的初采和末采期間，由于不能放煤或不能充分放煤而引起的損失;二是工作面兩端過渡支架和端頭支架不能放煤而引起的損失;三是放煤工藝等引起的采空區(qū)殘煤損失。對于第一方面的煤炭損失，通過采取將切眼沿采空區(qū)邊沿或斷層線布置、雙切眼布置、對切眼上方頂(板)煤進(jìn)行預(yù)爆破處理和沿底收尾，盡可能縮短鋪網(wǎng)距離，來縮小末采不放煤距離等措施，已初步得以解決，并通過優(yōu)化工作面設(shè)計，使其在煤炭構(gòu)成中進(jìn)一步減小;對于第二方面的煤炭損失，通過改進(jìn)支架設(shè)計，調(diào)整工作面三機(jī)配套和端頭支架具有放煤機(jī)構(gòu)等措施的應(yīng)用，該部分的煤炭損失量也已有所降低;對第三方面的煤炭損失，雖通過確定合理的放煤步距、放煤工藝和合理的采放比等措施，但工藝引起的采空區(qū)殘煤損失仍未有效地得以解決。采空區(qū)殘煤損失占工作面煤炭可采總量的5%以上，占工作面煤炭總損失率的64.5%，是工作面煤炭損失的主要問題。
二、研究內(nèi)容
1.采空區(qū)底部浮煤分布狀態(tài)
研究結(jié)果表明，丟失在采空區(qū)底板上的煤炭的分布有兩種基本形態(tài)，即純煤帶和煤矸混合帶(如圖2)，而且在沿工作面推進(jìn)方向和沿工作面傾斜方向上無明顯的分布差異。
2.采空區(qū)底部浮煤形成機(jī)理
在采空區(qū)底板平面上有一個共同點是各處的丟煤靠底板都有250--500mm厚的純煤帶(圖3為頂煤丟失高度變化曲線)，這部分丟失煤炭幾乎不含矸石，約占老塘采空區(qū)丟失煤炭的40--60%，是開采量的4.5%左右，是丟失煤炭的主體。純煤帶之上為煤矸混合帶，其厚度變化較大，呈波浪狀，且煤矸混合比例無規(guī)律，這部分丟失煤主要應(yīng)是放煤口間斷放煤、放煤口關(guān)閉早晚不一和頂煤冒放運動不連續(xù)等原因所致，是由放煤后期煤矸運動規(guī)律不同和塊度不同所決定的，如上位頂煤的冒落塊度要明顯大于下位頂煤，運動過程中的運動阻力增大，形成平衡的條件增多，在此條件下，冒落的小塊矸石就首先通過大塊頂煤與頂煤之間的擠壓間隙或大塊頂煤與大塊矸石間的擠壓間隙先于頂煤到達(dá)放煤口，形成矸石堆積和煤矸混合。
純煤帶則是在工作面放煤結(jié)束后，支架上頂煤、采空區(qū)矸石處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)后部輸送機(jī)前移后，在后部溜槽與采空區(qū)煤矸之間形成一個死角空間如圖4(左)，該死角空間隨著支架的前移和放煤，將由下頂煤體充填，形成存煤死角，即死角煤如圖4(右)。
該死角煤的煤炭來源主要有三個：一是本架頂煤，放煤工人在放煤時難以準(zhǔn)確調(diào)整放煤口的大小和位置，使放煤口位置與后槽的位置不相適應(yīng)，加之煤流的自行發(fā)散作用，使部分頂煤向后溜槽外的采空區(qū)側(cè)散落，充填死角空間。二是移架落煤，后部輸送機(jī)前移后，支架前移時，由于頂煤受力狀態(tài)的變化，有部分頂煤沿支架尾梁下落，充填死角空間。三是鄰架頂煤，鄰架放煤時，由于瞬間煤量過大，后部輸送機(jī)上的煤在運行過程中外溢，充填死角空間。
三、采空區(qū)浮煤高位鋼板式回收裝置
1.現(xiàn)狀分析
在工作面割煤和后部刮板輸送機(jī)前移后，在后部刮板輸送機(jī)后即老塘留有一個與步距基本相等的空溝，在液壓支架尾梁擺動放頂煤時，必須先把緊靠采煤機(jī)切割頂部的頂煤放出，將后部刮板輸送機(jī)前移在采空區(qū)留的空溝填滿后，并形成45°的自流斜坡后，才能使液壓支架頂部上方的煤炭反流入后部刮板輸送機(jī)。
2.裝置結(jié)構(gòu)
技術(shù)人員通過研究，設(shè)計了在每個后部刮板輸送機(jī)后側(cè)面拖掛一個與綜放面開采步距基本相等的物體方案，其高度與后部刮板輸送機(jī)等高，能夠緊隨后部刮板輸送機(jī)前移的框體。該框體取名為FH裝置，為鋼制的采空區(qū)浮煤回收裝置。FH裝置主要由三部分組成，即連接板、后溜托板和蓋板。如圖5和圖6。
3.基本參數(shù)
寬度：800 mm;
長度：1500 mm;
高度：300mm;
適應(yīng)放煤步距：800 mm;
適應(yīng)溜槽長度：1500 mm;
適應(yīng)溜槽高度：300 mm;
總重量：207Kg。
4.浮煤回收原理
連接板由連接面板、筋板和軸座組成，焊接在后部輸送機(jī)的溜槽上，長1000mm，寬264mm。起到后部輸送機(jī)與后溜托板的連接作用。
后溜托板是一個用鋼板焊接而成的鋼制框架，由面板、筋板、立柱和底靴等組成，是FH裝置的核心。高度與后部輸送機(jī)等同(如SGZ—764/400型為300 mm，寬度540 mm(與連接板寬度之和等于放煤步距800 mm)，長1500mm，通過軸座與焊接在后部輸送機(jī)上的連接板連接形成一個整體，拖裝在后部輸送機(jī)靠采空區(qū)側(cè)的一邊，跟后部輸送機(jī)一起移動。
5.應(yīng)用效果
FH回收裝置在井下進(jìn)行了工業(yè)性試驗，回收效果很好，采底部基本全為石塊，基本沒有丟失的煤炭。
