儲(chǔ)量挖潛礦井旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的研究應(yīng)用

文/趙海波

儲(chǔ)量挖潛礦井旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的研究應(yīng)用

文/趙海波

唐山林西礦業(yè)有限公司因儲(chǔ)量枯竭，于2006年6月實(shí)施了破產(chǎn)重組，重組后的企業(yè)為了有效挖掘潛能，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)行了采煤方法技術(shù)改革，實(shí)施綜采、綜掘的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。但由于儲(chǔ)量的限制，不能布置長(zhǎng)走向距離工作面，使綜采技術(shù)得不到有效發(fā)揮，為此林西礦業(yè)公司立足于研究應(yīng)用先進(jìn)的綜采技術(shù)，最大限度延長(zhǎng)工作面走向，減少搬家倒面的次數(shù)，綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)研究應(yīng)用，提高了綜采效率。2009年在1093-2面實(shí)施了綜采工作面的旋轉(zhuǎn)開采，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、1093-2工作面概況

1.設(shè)計(jì)構(gòu)想

由于1093-2工作面位于礦井F1斷層?xùn)|側(cè)，走向有較大的變化，對(duì)此改變巷道方向，盡可能地延長(zhǎng)走向。工作面布置如圖1所示：

2.工作面情況

工作面位于林西礦業(yè)公司東1000采區(qū)，接近開平主向斜構(gòu)造塊區(qū)域，工作面沿走向布置。煤層平均傾角21°，煤層厚度平均3m。直接頂為含礫中砂巖，直接底為粉砂巖。上風(fēng)道851m，下運(yùn)道690m，面長(zhǎng)80m。安裝液壓支架53組。采用MXG-350雙滾筒采煤機(jī)，ZY3200-13/32型液壓支架，SGZ-730/320刮板輸送機(jī)。

二、旋轉(zhuǎn)的選擇與計(jì)算

1.旋轉(zhuǎn)方式的選擇與分析

由于工作面在距邊眼、上風(fēng)道550m處、下運(yùn)道420m處向下掰了18°，使工作面不能正常推進(jìn)，如重開切眼則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)上不合理，需采用旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)回采。因下運(yùn)道采用10.4m2拱型支架支護(hù)，頂板破碎，如按實(shí)際巷道拐彎點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)，頂板難于維護(hù)，因此決定采用虛中心旋轉(zhuǎn)。

2.旋轉(zhuǎn)參數(shù)及程序

（1）旋轉(zhuǎn)虛中心的確定。根據(jù)林西礦的實(shí)際情況及以往的成功經(jīng)驗(yàn)，提前調(diào)斜距離定為16m，即下運(yùn)道推進(jìn)16m，上風(fēng)道推進(jìn)50m，下運(yùn)道與上風(fēng)道推進(jìn)的比例為1∶3，即下運(yùn)道每進(jìn)一刀，上風(fēng)道需進(jìn)3刀，才能完成整個(gè)旋轉(zhuǎn)。由于工作面支架上竄下滑難以控制，增加了管理難度，決定距下運(yùn)拐彎點(diǎn)16m開始進(jìn)入虛旋轉(zhuǎn)，完成一個(gè)循環(huán)后，采用實(shí)中心完成一個(gè)循環(huán)，后割一通刀。整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程始終以機(jī)頭為基準(zhǔn)來(lái)控制支架的上竄下滑，使小面出現(xiàn)在機(jī)尾。

（2）旋轉(zhuǎn)相關(guān)參數(shù)的確定。 D=（L-d1-d2）/W+f，式中D—每循環(huán)割煤刀數(shù)（虛中心）；L—工作面傾斜長(zhǎng)度，取80m；d1、d2—工作面采煤機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾長(zhǎng)度，取4.5m；W—工作面運(yùn)輸機(jī)彎曲長(zhǎng)度，15m；f—循環(huán)割煤通刀數(shù)，取 2刀；經(jīng)計(jì)算，D=7，長(zhǎng)短刀數(shù)比為1∶3。

（3）工作面調(diào)斜過程中每次調(diào)斜架數(shù)。工作面運(yùn)輸機(jī)彎曲段長(zhǎng)度最小要大于15m，為使全面在調(diào)面過程中支架的各種參數(shù)基本保持一致，必須使各進(jìn)刀點(diǎn)即拐點(diǎn)之間的距離相等，因此將工作面53架分為3段，其進(jìn)刀拐點(diǎn)依次是18組、36組、53組，每次調(diào)斜架數(shù)為18組。

在旋轉(zhuǎn)過程中，以機(jī)頭為基準(zhǔn)，使采面?zhèn)涡奔哟?，采面延長(zhǎng)，在上機(jī)頭處采用單體液柱和1.2m絞接頂梁支護(hù)延長(zhǎng)段采面。

三、旋轉(zhuǎn)過程的控制措施

1.從提前調(diào)面開始，選用虛中心短刀斜切，先零后整的方法進(jìn)行回采，具體工藝：采煤機(jī)分別在36、18、1組上行割煤，下行跑空刀，由下往上移刮板輸送機(jī)，拐點(diǎn)處多到10~15m，以便順好茬，實(shí)現(xiàn)1∶3的目標(biāo)。然后割一通刀，將面調(diào)直，把架子調(diào)整改好，再如此循環(huán)往復(fù)，直到旋轉(zhuǎn)完畢。

2.調(diào)架及控制支架上竄措施。調(diào)面期間，嚴(yán)格按要求施工，采煤機(jī)割完每一個(gè)拐點(diǎn)從上往下利用側(cè)護(hù)板和單體液壓柱將支架尾部往上調(diào)30mm，逐架進(jìn)行。

3.調(diào)面期間刮板輸送機(jī)下滑的控制措施。每次移架、推刮板輸送機(jī)從下往上進(jìn)行，同時(shí)在機(jī)頭處用兩棵單位柱打好戧柱，控制溜子下滑幅度。

4.調(diào)面過程中若出現(xiàn)擠架、咬架、調(diào)斜時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整，并割通刀，全面推刮板輸送機(jī)移架，在移架過程中認(rèn)真調(diào)整；調(diào)面過程中支架最大仰角不得超過7°，支架傾斜角不得大于5°。

5.工作面上端無(wú)支架段采用1.2m絞接雙楔金屬頂梁和2.5m單體液壓柱支護(hù)，柱距0.5m，排距1.2m，實(shí)施3~4排控頂。

6.回采參數(shù)收集與生產(chǎn)指導(dǎo)。采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)管理人員每班對(duì)工作面狀況進(jìn)行采集，每10架取一組數(shù)，主要指標(biāo)有：推刮板輸送機(jī)千斤頂?shù)姆较?，平衡千斤頂伸出量，采高，機(jī)頭、機(jī)尾到上下幫的距離，電機(jī)到上下幫的距離，技術(shù)區(qū)長(zhǎng)接到參數(shù)后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，靈活安排施工方法，以控制工作面支架、刮板輸送機(jī)調(diào)面情況。每周將工作面交給公司回采副總，對(duì)調(diào)斜情況進(jìn)行分析，宏觀控制工作面旋轉(zhuǎn)。

四、效果分析

1.旋轉(zhuǎn)過程

1093-2工作面按設(shè)計(jì)2009年12月7日開始旋轉(zhuǎn)，到2010年1月10日完成了旋轉(zhuǎn)，下運(yùn)道推進(jìn)了20m，上風(fēng)道推進(jìn)了50m，安全順利地完成了旋轉(zhuǎn)開采。

2.效果

從旋轉(zhuǎn)過程來(lái)看，理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)差別不大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工有較好的指導(dǎo)作用，確保了轉(zhuǎn)采成功。

3.經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過工作面旋轉(zhuǎn)開采，增加了工作面走向長(zhǎng)度，減少了搬家倒面的次數(shù)，多出煤炭1.6萬(wàn)噸，按每噸600元計(jì)算，可創(chuàng)效益960萬(wàn)元，減少了重開切眼和搬家費(fèi)用70萬(wàn)元，總計(jì)1030萬(wàn)元。

五、結(jié)論

1093-2工作面順利通過了旋轉(zhuǎn)開采，為儲(chǔ)量挖潛礦井實(shí)施綜采提高經(jīng)濟(jì)效益給予了技術(shù)支撐，而采用虛中心設(shè)計(jì)，完全避免了調(diào)斜期間的咬架、倒架、擠架現(xiàn)象，以回采參數(shù)表及工作面及時(shí)填圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，隨時(shí)調(diào)整，為今后采煤工作面的回采提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

唐山開灤林西礦業(yè)有限公司)

李元)