綜采工作面旋轉開采應用技術實踐

程福平

(淮北礦業(yè)集團亳州煤業(yè)股份公司，安徽 渦陽 233600)

·技術經(jīng)驗·

綜采工作面旋轉開采應用技術實踐

程福平

(淮北礦業(yè)集團亳州煤業(yè)股份公司，安徽 渦陽 233600)

介紹了亳州煤業(yè)股份公司“Z”形布置的1037綜采工作面，在生產(chǎn)中經(jīng)歷了以機頭為中心甩機尾開采和以機尾為中心甩機頭開采兩種旋轉開采方式，針對不同的開采方式采用了不同的應對措施，成功進行了二次旋轉回采，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。為復雜地質條件下不規(guī)則塊段綜采工作面布置和開采提供了理論和實踐依據(jù)。

綜采工作面;旋轉開采;不規(guī)則塊段;效益

淮北礦業(yè)集團亳州煤業(yè)股份公司在1037工作面的生產(chǎn)中，經(jīng)歷了以機頭為中心甩機尾開采和以機尾為中心甩機頭開采兩種旋轉開采方式。由于措施得力，都取得了成功，在旋轉開采期間保證了工作面正常生產(chǎn)，沒因旋轉開采而影響單產(chǎn)，同時積累了經(jīng)驗。

1 地質概況

亳州煤業(yè)股份公司103采區(qū)1036及1037工作面設計為依附北翼(東)膠帶機大巷、北翼(東)軌道大巷、北翼(東)回風巷構建主要生產(chǎn)系統(tǒng)，3條大巷均布置在10煤頂板中，機、風巷外段與北翼(東)膠帶機大巷直接貫通，通過回風聯(lián)巷與北翼東回風大巷貫通，通過車場與北翼東軌道大巷貫通。1036及1037工作面采用機、風“兩巷”布置方式;機、風巷平行布置示意圖見圖1。

圖1 機、風巷平行布置示意圖

當1037面機巷施工至約300 m時，遇斷層DF08－45，落差5 m，通過打鉆，探明前方60 m處還有斷層DF08－47，落差10 m，因此可判明原1037工作面，外段可采，而里段無法開采。再加上根據(jù)風巷現(xiàn)場揭露的斷層判斷，1036工作面外段不可采，而1036里段是可以開采的。如按原方案布置1037工作面則需要過大斷層、改造費用高、工期長，回采價值不大，而1036工作面只有里段可采，掘進工程量大。針對此種情況優(yōu)化設計將1036工作面里段和1037外段合并為一個工作面，形成“Z”形采煤工作面?；夭蛇^程中調整工作面方向時采用二次旋轉回采的方法進行調整。工作面外圍巷道不變，在機巷遇斷層DF08－45處改方位角:方位α=63°為方位α=28°施工，風巷也根據(jù)機巷方位作相應調整見圖2。

圖2 風巷調整后示意圖

2 旋轉開采技術實踐

2．1 旋轉方法的確定

旋轉方法可分為實中心旋轉和虛中心旋轉兩種，實中心旋轉與虛中心旋轉在實際回采過程中有較大的差別，實中心旋轉時工作面一端固定不動，而采用虛中心旋轉時，工作面機風巷須按一定的比例進行甩采。由于旋轉角度較大，同時旋轉過程中工作面還要延長，旋轉時間較長，如采用實中心旋轉，機頭處長時間不推進，頂板、煤壁難以維護，因此，1037工作面兩次旋轉方法均定為虛中心旋轉。當煤機割完旋轉前的最后一刀時，圍繞旋轉中心，機、風巷按一定比例進行旋轉，輸送機機頭保持一定的前移量，直至到達預定旋轉位置為止。

按每個調斜循環(huán)的轉角α不超過1．5°的要求，確定輸送機上拐點的最小間距為:

式中:B―采煤機截深m，取0．6。

為便于及時調整旋轉期間的支架狀態(tài)，對旋轉回采做到過程控制，精細流程，需要確定每個調斜循環(huán)的割煤刀數(shù)N:

式中:

L―工作面長度，此處取旋轉期間工作面平均長度120 m。

在每次旋轉過程中，調斜一個循環(huán)所需的循環(huán)數(shù)為4，每循環(huán)的通刀數(shù)為1，調斜3短1長。

2．2 初次旋轉開采

第一次旋轉開采是以機頭為虛中心，甩采機尾回采，這種甩采方式比較多見。

2．2．1 施工方案

工作面機巷推至距拐點位置10 m時，機、風巷按照1∶4比例進行甩面，即機頭進1 m，機尾進4 m，分段對機尾進行加刀，當風巷推至超前機巷3 m位置時甩面結束，工作面正常推進，機尾延長段使用DZ3．15單體配合限位梁四、五排走向管理，機尾每延長500 mm即加補一棚。

2．2．2 初次旋轉開采技術

1)合理控制加刀位置，工作面機頭、20、40、60號架為分次加刀位置，加刀順序為60架、40架、20架、機頭，移車彎曲段長度不得小于15 m。

2)甩面回采期間，拉架時使用側護板配合單體調整支架狀態(tài)，防止出現(xiàn)擠架、咬架、爬架現(xiàn)象。

3)加強甩面期間工作面輸送機的管理，確保工作面輸送機保持平、直，抵車時及時將車取直，同時加強甩面回采期間的礦壓監(jiān)控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa

2．3 二次旋轉開采

第二次旋轉開采是以機尾為虛圓心，甩機頭開采的，這種旋轉開采方式比較少見，其最大的難點是在旋轉開采的過程中，容易出現(xiàn)運輸機機頭不夠長，運輸機和轉載機不能正常搭接的情況，從而無法出煤。所以，旋轉開采前，必須提前對工作面進行刷幫。

2．3．1 施工方案

1)提前對拐點位置進行刷幫，經(jīng)計算，拐點前后向上、下幫各刷20 m，向上幫刷幫最多為6 m，轉載機分兩段均長為24 m，確保其能順利通過。

2)甩采前，先反向甩機尾，使機頭下竄2 m，減少機頭刷幫工程量，工作面機尾推過風巷拐點位置10 m時，風、機巷按照1∶4比例進行甩面，即機頭進4 m機尾進1 m，分段對機頭進行加刀，當機巷推至超前風巷2 m位置時甩面結束，機尾延長段使用DZ3．15單體配合限位梁四、五排走向管理，棚檔500 mm。見圖3。

圖3 甩采開采推進示意圖

2．3．2 工作面甩面技術

1)甩面回采期間，根據(jù)現(xiàn)場情況及時對機巷靠車，保證工作面刮板輸送機搭接合理。

2)加強甩面期間工作面輸送機的管理，確保工作面輸送機保持平、直，抵車時及時將輸送機取直，同時加強甩面回采期間的礦壓監(jiān)控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa。

3 技術創(chuàng)新點分析

3．1 開始甩采的位置和比例的確定

旋轉開采前及旋轉開采期間要控制好工作面兩端的推進點，及工作面與兩巷的夾角，控制好運輸機上下竄動的范圍，防止工作面運輸機和支架超出工作面范圍。

開始甩采的位置至關重要，不能提前也不能滯后，1037工作面首次旋轉開采是在機頭距拐點10 m時開始甩采的，這就是通常說的提前量;在開始甩前，先反向甩采，使運輸機上竄400 mm，這是為了防止正式甩采時出現(xiàn)機頭過長現(xiàn)象。第二次旋轉開采是在風巷過拐點10 m后開始的，開始甩采前使機頭向下竄入機巷2 m，這樣避免了旋轉開采過程中機頭短的現(xiàn)象出現(xiàn)。正式甩采比例為開始甩采時機頭、機尾分別距離拐點的比值，如開始甩采機頭距拐點10 m，機尾距拐點40 m，則甩采的比例為1∶4;旋轉開采的角度越大，比例越大，待機頭、機尾均過了兩巷的拐點時，則需加大甩采的比例，如第二次旋轉開采過拐點前甩采比例為1∶4，則過拐點后的比例為1∶6，這是為了使工作面盡快甩正，防止運輸機下竄，造成機頭長的現(xiàn)象，工作面甩正，則停止甩采。

3．2 加刀位置的確定

加刀的位置確定好后，就能保證工作面始終成直線，避免出現(xiàn)工作面彎曲或咬架、擠架現(xiàn)象發(fā)生。加刀的位置的確定方法主要是根據(jù)甩采的比例和工作面長度來確定，例如1037工作面兩次甩采的比例均為1∶4，工作面長度120 m，則加刀的位置在機頭向上或機尾向下30 m、60 m、90 m、120 m，從機頭向上機尾向下依次加刀，加完3刀后再進1整刀，即機頭進1刀，機尾進4刀。旋轉開采過程中盡量保證從加刀位置向上開始移架，則可以避免擠架、咬架現(xiàn)象發(fā)生。

3．3 轉載機過拐點的管理

1037綜采工作面兩次旋轉開采都經(jīng)歷了轉載機過拐點，使用的SZZ－830/200型轉載機長度48 m，且為一整體，無法彎曲，過拐點時需對巷道進行刷幫，旋轉開采的角度越大，刷幫的寬度就越大。1037工作面旋轉開采的角度為36°，轉載機不可能直接通過拐點，需要對巷道進行刷幫，但如果轉載機整體通過，則需對巷道進行大幅度刷幫，造成巷道跨度大，最大跨度可達12 m，拐點前后刷幫范圍長達25 m，現(xiàn)場拐點處為U型鋼棚支護，頂板為煤頂，且巷道掘進時發(fā)生過漏頂，壓力顯現(xiàn)較大，不具備大范圍刷幫條件，經(jīng)分析，最后確定，將轉載機拆為兩段，每段24 m，這樣對巷道拐點前后刷幫5 m，巷道最大跨度7．6 m就能滿足要求。實際只用了2個小班轉載機就通過了拐點，減少了影響生產(chǎn)時間。

3．4 工作面延長段的管理

旋轉開采時工作面會出現(xiàn)延長現(xiàn)象，支架及運輸機不夠長，以機尾為虛圓心甩機頭時機頭支架不夠長，以機頭為虛圓心甩采則會出現(xiàn)機尾不夠長，如在機頭或機尾延長段增加支架，難度比較大，且旋轉開采結束后工作面還會縮短，再拆除支架難度也很大，且影響生產(chǎn)時間較長。經(jīng)分析，采用在機尾延長段單體加棚采煤，用單體配合鉸接頂梁支護頂板，延長段長度小于6 m時，采取人工向運輸機攉煤，延長段超過6 m時，適當延長工作面輸送機出煤，在機頭出現(xiàn)延長段，則以刷幫或做小巷的方法處理延長段。

4結論

1037工作面“Z”形布置旋轉開采技術的應用，比兩巷直線布置多回收煤炭資源12萬t，同時減少巷道掘進工程量，提高了綜采工作面的連續(xù)推進長度和對復雜地質條件的適應性，為復雜條件下不規(guī)則塊段布置綜采工作面提供了理論和實踐依據(jù)。

Practice of Rotating M ining Technology in Fully M echanized W orking Face

Cheng Fu－ping

I Introduces the 1037 fully mechanized mining face of"Z"shaped arrangement in Bozhou coal company，in production has been two rotary mining ways by the head as the center swing tail mining and the tail as the center swing head mining．According to different mining ways used to response measures，successfully conducted twice rotation mining，gained good economic benefits and social benefits．For the layout and mining in fully mechanized working face under the irregular block of complicated geological conditions provided the basis of theory and practice．

Fully mechanized coal mining face;Rotation mining;Irregular block;Benefits

TD823．97

A

1672－0652(2012)09－21－03

2012－07－29

程福平(1982—)，男，安徽淮北人，2009年畢業(yè)于安徽省淮北職業(yè)技術學院，助理工程師，主要從事采煤技術管理工作(E －mail)cfp316@qq．com