哈拉溝煤礦22528綜采面調(diào)斜開采設(shè)計(jì)

宋立兵

（神東煤炭集團(tuán)公司哈拉溝煤礦，陜西省神木市，719315）

綜采工作面設(shè)備大、搬家倒面復(fù)雜，一般要求工作面為規(guī)則形狀，有利于發(fā)揮綜采設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。但是，在綜采工作面設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)受到多種因素的影響，比如地質(zhì)條件、開采邊界等。許多礦區(qū)開采邊界不規(guī)則，為盡可能回收邊角煤、提高煤炭資源回收率，許多礦區(qū)通過布置調(diào)斜工作面確保煤炭回采率最大化。哈拉溝煤礦22528綜采工作面位于礦井邊界，由于礦井邊界與工作面斜交，即礦井邊界與工作面兩平巷有一定的夾角。原計(jì)劃設(shè)計(jì)開切眼與工作面平巷垂直，采用旺格維利采煤法 （以下簡(jiǎn)稱旺采）對(duì)邊角煤進(jìn)行開采。但是，旺采回采率較低，而且增加巷道掘進(jìn)量，因此，改變?cè)O(shè)計(jì)方案，計(jì)劃采用綜采開采邊角煤，將開切眼布置為斜切眼。布置斜切眼后，計(jì)劃通過調(diào)斜技術(shù)保證工作面與平巷垂直，因此，必須設(shè)計(jì)合理的調(diào)斜方案，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以保證工作面的順利開采。

1 工作面概況

22528綜采面位于哈拉溝煤礦22煤層五盤區(qū)，工作面長(zhǎng)度為300m。煤層賦存穩(wěn)定，傾角為1°～3°，煤層平均厚度為5.3m，設(shè)計(jì)采高5.0m。

按照6.3 m 支架安裝設(shè)計(jì)要求開切眼寬8.7m，高4.4m。原設(shè)計(jì)22528綜采面開切眼與運(yùn)輸巷垂直，開切眼長(zhǎng)度為300m，設(shè)計(jì)布置176架支架；現(xiàn)將22528綜采面布置為斜切眼，斜切眼按照與運(yùn)輸巷成92°夾角掘進(jìn)，掘進(jìn)55 m 后，按照與運(yùn)輸巷成101.5°夾角掘進(jìn)與工作面回風(fēng)巷貫通，斜切眼長(zhǎng)度為305m，布置179架支架。具體斜切眼布置情況見圖1。

圖1 22528綜采面斜切眼布置圖

2 調(diào)斜方案設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)斜方法

目前，工作面調(diào)斜方法主要有實(shí)中心調(diào)斜和虛中心調(diào)斜兩種。實(shí)中心調(diào)斜工藝比較簡(jiǎn)單，且對(duì)設(shè)備的損壞小，但是由于旋轉(zhuǎn)段至調(diào)斜中心的移架步距逐步減小，調(diào)斜中心頂板反復(fù)支撐次數(shù)較多，頂板管理困難；虛中心調(diào)斜將旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置在工作面范圍以外，旋轉(zhuǎn)過程中工作面兩端均有一定的推進(jìn)，可在一定程度上緩解頂板與煤壁難以維護(hù)的困難，但是開采期間控制難度比較大。根據(jù)22528綜采面的實(shí)際，該工作面調(diào)斜角度不大，僅為11.5°，而且頂板條件較好，同時(shí)又是該礦第一次實(shí)施調(diào)斜開采，經(jīng)驗(yàn)不足，確定采用實(shí)中心調(diào)斜開采方式。先以圖1中A 點(diǎn)（22528綜采面斜切眼拐彎點(diǎn)）作為實(shí)中心調(diào)斜開采，即斜切眼與運(yùn)輸巷之間的夾角減小9.5°，A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼長(zhǎng)度為249.7m；再以B 點(diǎn) （22528綜采面與運(yùn)輸巷的交點(diǎn)）作為實(shí)中心調(diào)斜開采，即斜切眼與運(yùn)輸巷之間的夾角減小2°，即B 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼長(zhǎng)度305m，此時(shí)調(diào)斜完成。

2.2 調(diào)斜刀數(shù)

在調(diào)斜過程中，工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為：

式中：Sw——刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離，m；

St——刮板輸送機(jī)機(jī)頭推進(jìn)距離，m；

L——調(diào)斜工作面長(zhǎng)度，m；

α——調(diào)斜角度，（°）。

以A 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜的工作面長(zhǎng)度為249.7m，調(diào)斜角度為9.5°，中心點(diǎn)A 的推進(jìn)距離為0 m。以B 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜的工作面長(zhǎng)度為305m，調(diào)斜角度為2°，中心點(diǎn)B 的推進(jìn)距離為0 m。將各數(shù)據(jù)代入式 （1）計(jì)算得出以A 點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜過程中，工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為41.4m；以B 點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜過程中，工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾推進(jìn)距離為10.6m。

工作面所用采煤機(jī)的截深為0.865 m，因此，A 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜刀數(shù)為47刀，B 點(diǎn)為實(shí)中心調(diào)斜刀數(shù)為12刀，總共需要調(diào)斜開采59刀。

2.3 調(diào)斜循環(huán)轉(zhuǎn)角

按照調(diào)斜設(shè)計(jì)，每調(diào)斜循環(huán)的轉(zhuǎn)角為：

式中：α′——每刀調(diào)斜循環(huán)的轉(zhuǎn)角，（°）；

B——采煤機(jī)截深，m；

L——調(diào)斜工作面長(zhǎng)度，m。

將各數(shù)據(jù)代入式 （2）得A 點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角為0.2°，B點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角為0.17°。

2.4 調(diào)斜工藝流程

以A、B點(diǎn)為實(shí)中心進(jìn)行調(diào)斜開采，先調(diào)斜開采A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼，22528回風(fēng)巷側(cè)每刀按照一個(gè)采煤機(jī)截深推移刮板輸送機(jī)，中心點(diǎn)A 點(diǎn)不推移刮板輸送機(jī)，每次割完煤后將刮板輸送機(jī)調(diào)整成一條線，采煤機(jī)繼續(xù)割煤，共割煤47刀。然后調(diào)斜開采B 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的斜切眼，22528回風(fēng)巷側(cè)每刀按照一個(gè)采煤機(jī)截深推移刮板輸送機(jī)，中心點(diǎn)B 點(diǎn)不推移刮板輸送機(jī)，每次割完煤后將刮板輸送機(jī)調(diào)整成一條線，然后采煤機(jī)繼續(xù)割煤，割煤12刀，每刀所割的煤都是一個(gè)小三角形。

調(diào)斜開采工藝流程為采煤機(jī)司機(jī)從實(shí)中心 （A或B點(diǎn)）向機(jī)尾方向割煤，支架工跟著采煤機(jī)拉架，拉架后從實(shí)中心 （A 或B 點(diǎn)）向機(jī)尾方向推移刮板輸送機(jī)，必須保證從實(shí)中心到機(jī)尾刮板輸送機(jī)推移距離逐漸增加，直到在機(jī)尾位置時(shí)徹底將刮板輸送機(jī)推出。采煤機(jī)在機(jī)尾割完三角煤后向機(jī)頭方向返回時(shí)，支架工依然跟著采煤機(jī)拉架，從機(jī)尾向?qū)嵵行姆较蛲埔乒伟遢斔蜋C(jī)，必須保證機(jī)尾刮板輸送機(jī)徹底推出，從機(jī)尾到實(shí)中心刮板輸送機(jī)推移距離逐漸減小，直到實(shí)中心時(shí)不推移刮板輸送機(jī)。

由于實(shí)中心調(diào)斜開采時(shí)，工作面兩端進(jìn)尺變化較小，僅為一個(gè)采煤機(jī)截深 （即0.865 m），對(duì)推移刮板輸送機(jī)工的技術(shù)要求比較高，因此，在生產(chǎn)中跟班隊(duì)長(zhǎng)必須組織協(xié)調(diào)到位。

2.5 設(shè)備布置

按照斜切眼布置22528綜采面，斜切眼A 至B點(diǎn)的刮板輸送機(jī)與運(yùn)輸巷之間的夾角為92°，因機(jī)頭段刮板刮板輸送機(jī)為交叉?zhèn)刃妒?，且為固定裝置，只有通過轉(zhuǎn)載機(jī)水平方向調(diào)整2°，而22528綜采面選用的轉(zhuǎn)載機(jī)水平方向設(shè)計(jì)調(diào)整角度為4.5°，能夠解決A 至B 點(diǎn)的刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接布置問題。

斜切眼A 至B 點(diǎn)之間的刮板輸送機(jī)與A 點(diǎn)至22528回風(fēng)巷之間的刮板輸送機(jī)成9.5°的夾角，因此，布置刮板刮板輸送機(jī)時(shí)必須在A 點(diǎn)區(qū)段過渡9.5°，刮板輸送機(jī)的每節(jié)刮板水平方向設(shè)計(jì)最大調(diào)整角度1°，因考慮到后期安裝及回采問題，通過19節(jié)刮板輸送機(jī)刮板進(jìn)行調(diào)節(jié)，每節(jié)調(diào)整0.5°即能滿足設(shè)備布置，如圖2所示。

圖2 輸送機(jī)角度變化段

2.6 回風(fēng)巷斷面擴(kuò)幫

原設(shè)計(jì)開切眼長(zhǎng)300m，將工作面調(diào)斜后開切眼長(zhǎng)305m，工作面由305m 變至300m 過程中需回撤3臺(tái)支架。支架回撤困難，現(xiàn)將工作面布置成300m 長(zhǎng)度，對(duì)22528回風(fēng)巷側(cè)進(jìn)行擴(kuò)幫，保證工作面寬305m，從而避免回采期間回撤支架。擴(kuò)幫段為三角形，兩邊長(zhǎng)50m，一邊4.4m，因22528回風(fēng)巷已掘至22528開切眼，可使用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行擴(kuò)幫。

為防止擴(kuò)幫處巷道斷面大造成頂板事故，在22528回風(fēng)巷擴(kuò)幫處增加一架支架，并采用單體液壓支柱和錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。22528綜采面回風(fēng)巷側(cè)推移5m 后，作業(yè)人員從擴(kuò)幫處進(jìn)入采空區(qū)對(duì)工作面進(jìn)行強(qiáng)制放頂，在工作面調(diào)直以后將擴(kuò)幫處支架回撤。

3 技術(shù)措施

（1）工作面調(diào)斜時(shí)，在巷道煤壁上用白色噴漆將分段號(hào)標(biāo)明，調(diào)斜開采時(shí)嚴(yán)格按區(qū)段推進(jìn)。

（2）為保證刮板輸送機(jī)平直，每割煤一刀必須進(jìn)行拉線，按線控制刮板輸送機(jī)的推移距離，以保證每刀的進(jìn)尺都符合要求。

（3）調(diào)斜過程中為控制刮板輸送機(jī)上竄下移，應(yīng)嚴(yán)格掌握推移刮板輸送機(jī)的順序，如發(fā)現(xiàn)刮板輸送機(jī)開始有向回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷上竄下移的趨勢(shì)，要反向推移刮板輸送機(jī)。如反向推移刮板輸送機(jī)不能控制刮板輸送機(jī)上竄下移時(shí)，可在回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷與煤壁之間設(shè)置頂杠，以控制刮板輸送機(jī)的上竄下移。

（4）盡量保持刮板輸送機(jī)距運(yùn)輸巷煤壁距離，以避免對(duì)運(yùn)輸巷進(jìn)行擴(kuò)幫，但當(dāng)回風(fēng)巷或運(yùn)輸巷由于刮板輸送機(jī)的上竄下移出現(xiàn)割不透的情況時(shí)，要及時(shí)放炮處理，以防造成刮板輸送機(jī)搭橋事故。

（5）調(diào)斜過程中，嚴(yán)禁工作面中部支架滯后，以防造成擠支架、拉架困難現(xiàn)象。

（6）調(diào)斜工作中要嚴(yán)格保證工程質(zhì)量。到每個(gè)分段點(diǎn)時(shí)要確保工作面的支架、刮板輸送機(jī)、煤壁都處在一條直線上，為下一區(qū)段調(diào)斜工作打好基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

（1）22528綜采工作面采取實(shí)中心調(diào)斜開采方法，共需調(diào)斜開采割煤59刀保證工作面與平巷垂直，兩調(diào)斜中心點(diǎn)的循環(huán)轉(zhuǎn)角分別為0.2°和0.17°。

（2）通過調(diào)整轉(zhuǎn)載機(jī)和刮板刮板輸送機(jī)布置角度能夠滿足調(diào)斜開采設(shè)備布置要求。通過機(jī)尾增加一臺(tái)支架及補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，保證調(diào)斜開采期間擴(kuò)幫處頂板支護(hù)到位。

（3）采用實(shí)中心調(diào)斜開采方法及針對(duì)性的管理措施，22528綜采面可以多回收煤炭資源4.2萬t。但是調(diào)斜開采技術(shù)難度大，必須保證運(yùn)輸設(shè)備的有效搭接，而且擴(kuò)幫地點(diǎn)頂板必須采取有效支護(hù)措施。

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