老公營(yíng)子煤礦綜采工作面調(diào)斜方案探討

王中舉，孫 江

（內(nèi)蒙古平莊煤業(yè)<集團(tuán)>有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古赤峰024076）

根據(jù)多年煤礦生產(chǎn)的實(shí)踐表明，回采工作的重點(diǎn)在于對(duì)刮板輸送機(jī)的調(diào)控，其直接影響到回采工作是否可以正常、有序地進(jìn)行。如果刮板輸送機(jī)不能穩(wěn)定地控制，必然會(huì)導(dǎo)致綜采工作面上下安全出口距離不足甚至沒(méi)有安全出口、轉(zhuǎn)載機(jī)搭接困難等，當(dāng)刮板輸送機(jī)快速移動(dòng)時(shí)甚至?xí)?dǎo)致液壓支架咬架或者倒架，因此，本文以老公營(yíng)子煤礦I4（03）工作面回采至回風(fēng)順槽S26～S18點(diǎn)為研究對(duì)象，對(duì)調(diào)斜方案進(jìn)行確定。

1 工作面概況

I04（3）回采工作面，回采區(qū)位置位于+256m水平南皮帶巷西南。運(yùn)輸巷以22勘探線9110號(hào)鉆孔為界，回風(fēng)巷以I04（2）工作面運(yùn)輸巷為界。平均走向長(zhǎng)1281m，平均傾斜長(zhǎng)196m。

I04（3）工作面設(shè)備有：MG300/700-WD型采煤機(jī)；SGZ-764/630型刮板輸送機(jī)；SZZ764/200型轉(zhuǎn)載機(jī)；ZY 4600/17/38型液壓支架135部。

2 回采工藝分析

2.1 特殊回采階段說(shuō)明

現(xiàn)場(chǎng)回采模型如圖1所示。

如圖1所示，由于風(fēng)巷、機(jī)巷巷道傾角不規(guī)律變化造成煤層傾角連續(xù)變化，大致分為3個(gè)變化階段，需要對(duì)綜采工作面進(jìn)行調(diào)角施工，保證刮板輸送機(jī)穩(wěn)定。

圖1 S26～S16點(diǎn)回采模型

按照以往工作面回采經(jīng)驗(yàn)可知，此種情況下刮板輸送機(jī)較難控制，易于造成機(jī)頭部或者機(jī)尾部過(guò)長(zhǎng)，更有甚者機(jī)頭與機(jī)尾直接扎入兩巷煤壁造成安全出口堵塞。所以應(yīng)采取合理方案對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定控制。要對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)角，進(jìn)而確保刮板輸送機(jī)不上躥下跳，同時(shí)合理預(yù)控工作面長(zhǎng)度，根據(jù)綜采工作面的長(zhǎng)度變化確定增減溜槽和支架的數(shù)量。

2.2 方案優(yōu)選

（1）實(shí)中心調(diào)斜。所謂實(shí)中心調(diào)斜即將設(shè)備調(diào)斜的中心點(diǎn)定為刮板輸送機(jī)機(jī)尾或機(jī)頭部（見(jiàn)圖2），進(jìn)行調(diào)斜過(guò)程中中心部位不進(jìn)尺，僅僅作為旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)。正因如此，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)處沒(méi)有推進(jìn)度，容易造成頂板反復(fù)支撐，特別是針對(duì)I4（03）上隅角處壓力較大，頂板難于維護(hù)，采用此法調(diào)斜，需要在旋轉(zhuǎn)點(diǎn)附近煤壁處加強(qiáng)支護(hù)甚至補(bǔ)打高規(guī)格錨桿或向煤體注入粘合劑，支護(hù)工藝復(fù)雜。但此法中心點(diǎn)固定，工作面支架始終不出工作面，避免了增加溜槽和支架。

（2）虛中心調(diào)斜。即將刮板輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)的虛中心置于工作面之外的煤璧中，旋轉(zhuǎn)調(diào)斜過(guò)程分為若干扇形，每一個(gè)扇形都保持進(jìn)尺，盡旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)進(jìn)尺較少，降低了頂板管理難度。但虛中心調(diào)斜調(diào)斜難于控制刮板輸送機(jī)移動(dòng)到巷道，需要增加支架和溜槽，同時(shí)，調(diào)角較大時(shí)，會(huì)使刮板輸送機(jī)嚴(yán)重上竄，機(jī)頭部接貨困難，調(diào)架不及時(shí)極易造成擠架事故。刮板輸送機(jī)上竄過(guò)快，使機(jī)頭1#架上移，造成空頂面積大，須架設(shè)邁步抬棚，工藝較為復(fù)雜。

圖2 實(shí)中心調(diào)斜

（3）實(shí)中心與虛中心結(jié)合調(diào)斜。即采用1∶2或者1∶3進(jìn)行對(duì)工作面調(diào)斜，長(zhǎng)短刀隔煤相結(jié)合，每個(gè)作業(yè)循環(huán)都至少有一刀煤割通全工作面，保證全工作面均有推進(jìn)度，割煤循環(huán)中短刀為主，不至于令刮板輸送機(jī)快速移動(dòng)。此法具備兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)控靈活，調(diào)斜過(guò)程中，刮板輸送機(jī)會(huì)單方向移動(dòng)或過(guò)快移動(dòng)，在此過(guò)程中，液壓支架相應(yīng)地進(jìn)行尾梁方向調(diào)整，使液壓支架方箱式中保持與刮板輸送機(jī)垂直，避免出現(xiàn)倒架、咬架現(xiàn)象。

本文研究回采段歷經(jīng)3個(gè)調(diào)斜過(guò)程，工藝變?cè)捿^頻繁，調(diào)整角度較大，頂板維護(hù)困難，故采用實(shí)中心與虛中心結(jié)合調(diào)斜的方法。本次調(diào)斜以風(fēng)巷機(jī)尾端為近旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)中心以保證刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)的順利搭接出貨，同時(shí)制定方案，加強(qiáng)旋轉(zhuǎn)中心處頂板管理。

3 調(diào)斜方案

3.1 調(diào)斜參數(shù)計(jì)算

根據(jù)工作面的實(shí)際情況，此調(diào)斜過(guò)程分為3個(gè)階段，首先確定第一階段工作面回采至（S24-T 16）工作面的調(diào)斜角度，根據(jù)老公營(yíng)子煤礦優(yōu)化后的調(diào)角超前距離經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：S——工作面傾角為β時(shí)，使刮板輸送機(jī)穩(wěn)定的超前距離，m；

L——工作面長(zhǎng)度，m；

β——工作面傾角，（°）。

又知：

式中：Δh——S26-T 17段高差，m。

即 β=15°，S=39m。

偽斜工作面角度α為：

式中調(diào)斜至S26-T 17段工作面長(zhǎng)度變化為199.8m。取整數(shù)200m。

工作面超前距離為39m，偽斜角度為11.48°時(shí)，回采工作面刮板輸送機(jī)穩(wěn)定，回采正常。

回采工作面S18-T 14、S16-T 12段調(diào)斜參數(shù)和S24-T 16調(diào)斜過(guò)程相同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 3段工作面調(diào)斜參數(shù)

3.2 調(diào)斜方案的確定

（1）采用采礦學(xué)給出的抹刀計(jì)算公式雖然可以精確得出具體每次割刀所調(diào)整的角度，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，受其他因素影響，很難與計(jì)算結(jié)果一致，造成施工混亂。根據(jù)老公營(yíng)子煤礦的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，此次調(diào)斜方案采用1∶2長(zhǎng)短刀割煤進(jìn)行調(diào)整工作面?zhèn)涡苯嵌?，以工作面超前距離和工作面刮板輸送機(jī)及支架的穩(wěn)定性為參考依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案調(diào)整，設(shè)備有變換可以連續(xù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)備穩(wěn)定可以暫時(shí)正常回采。

（2）為準(zhǔn)備工作面回采至S24-T 16段，提前進(jìn)行偽斜控制。第一刀煤機(jī)組由機(jī)頭通刀割煤至機(jī)尾，此時(shí)工作面所有支架不進(jìn)行推溜作業(yè)，所有支架帶架到位成一排直線，注意找好工作面直線度。機(jī)組空刀走行到機(jī)頭，上滾筒停在12號(hào)架位置，12號(hào)架70號(hào)架推溜，12號(hào)全缸推溜至70號(hào)逐漸0推進(jìn)度以保證架子直線度。機(jī)組由機(jī)頭割煤至70號(hào)架，機(jī)組返回機(jī)頭，12號(hào)架至100號(hào)推溜,接近100號(hào)架逐漸調(diào)整推進(jìn)度為0，機(jī)組返回機(jī)頭，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。（3）抹刀調(diào)斜過(guò)程由3部分組成，如圖4所示，回采至S24-T 16段調(diào)斜段，偽斜角逐漸增到11.48°，超前距離逐漸增到大39m，S18-T 14、S16-T 12段機(jī)巷超前距離和偽斜角度由抹刀控制下分別減小，工作面進(jìn)行回轉(zhuǎn)。在S26-T 17調(diào)斜完成的基礎(chǔ)上，后兩個(gè)階段調(diào)斜變成反向回轉(zhuǎn)，故在后兩個(gè)階段采用2∶1長(zhǎng)短刀割煤進(jìn)行調(diào)整工作面?zhèn)涡苯嵌饶ǖ斗绞胶蜕鲜龇桨敢恢?，旋轉(zhuǎn)中心不變，減少機(jī)頭推進(jìn)度。

4 調(diào)斜期間的現(xiàn)場(chǎng)安全管理

圖4 3階段調(diào)斜過(guò)程示意圖

4.1 工作面長(zhǎng)度變化管理

3個(gè)回采階段進(jìn)行過(guò)程中，工作面長(zhǎng)度隨著抹刀的進(jìn)行不斷在196～200m進(jìn)行變化，見(jiàn)表1，S26-T 17段工作面長(zhǎng)度由196m變化為200m，應(yīng)增加2節(jié)溜槽，因施工難易度決定液壓支架數(shù)量不變，當(dāng)工作面風(fēng)巷控頂距超過(guò)3m時(shí)，立即架設(shè)“四對(duì)八根”π型鋼梁，加強(qiáng)上隅角頂板管理，防止冒頂，上下隅角及時(shí)進(jìn)行人工強(qiáng)制放頂，并打好關(guān)門柱。當(dāng)工作面變短，機(jī)尾伸出煤壁2m時(shí)可回撤一節(jié)刮板輸送機(jī)，直至全部回撤完。

4.2 液壓支架管理

伴隨著抹刀作業(yè)的開(kāi)始，隨時(shí)關(guān)注頂?shù)装遄兓闆r，S26-T 17段由于單向抹刀造成刮板輸送機(jī)上行，每一個(gè)割刀循環(huán)割通刀時(shí)利用側(cè)護(hù)板對(duì)工作面液壓支架進(jìn)行調(diào)整架向1次，工作面采高由最初設(shè)計(jì)的3.6m降低到3.2m，以便液壓支架更好的接頂，及時(shí)調(diào)架與降低采高相結(jié)合避免出現(xiàn)倒架咬架現(xiàn)象。

4.3 刮板輸送機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)安全管理

控制刮板輸送機(jī)除抹刀外，還與底板介質(zhì)有關(guān)，不同的底板摩擦系數(shù)同，所以在調(diào)斜過(guò)程中根據(jù)刮板輸送機(jī)上下隨時(shí)調(diào)整抹刀方案，當(dāng)刮板輸送機(jī)下竄距離過(guò)大時(shí)應(yīng)加大對(duì)機(jī)巷的機(jī)巷的進(jìn)尺，調(diào)整抹刀方案1∶2變?yōu)?∶3或者1∶4，利用單體支柱對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行調(diào)整，保證正常接煤不撒貨。在刮板輸送機(jī)穩(wěn)定的前提下，盡量不要更改抹刀方案，確保設(shè)備穩(wěn)定。

5 總結(jié)

為確?；夭晒ぷ鞯捻樌M(jìn)行，對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)角施工，充分考慮回采過(guò)程中設(shè)備的安全使用，根據(jù)制定的方案，對(duì)高差連續(xù)變化回采段進(jìn)行調(diào)斜工程，最終順利回采。同時(shí)也對(duì)老公營(yíng)子煤礦的回采工作提出了更高的要求，采用虛中心與實(shí)中心相結(jié)合的回采方案并結(jié)合老礦調(diào)斜經(jīng)驗(yàn)公式能有效解決老礦回采工作中刮板輸送機(jī)上躥下跳這一難題，是對(duì)高差連續(xù)變化段回采工作的一次嘗試。

[1] 徐永圻.采礦學(xué)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003：157-159.

[2] 于鎖恩.綜采工作面調(diào)斜開(kāi)采[J].煤炭技術(shù)，2006，25（11）：17.