綜采工作面在復雜條件下連續(xù)推進的技術(shù)研究

文/馮 堯

綜采工作面在復雜條件下連續(xù)推進的技術(shù)研究

文/馮 堯

為充分發(fā)揮綜采設備效能，就必須提高工作面單產(chǎn)和設備的使用率，實現(xiàn)工作面連續(xù)生產(chǎn)。從目前綜采生產(chǎn)實際情況來看，主要采取變雙翼采區(qū)為單翼采區(qū)、變走向長壁工作面為傾斜長壁工作面等形式，增加綜采設備一次安裝后的推進距離。這在一定程度上，改善了一些綜采工作面生產(chǎn)形勢，取得了較好的經(jīng)濟效果。但是，綜采工作面受斷層、陷落柱、褶曲、火成巖侵入和煤層傾角、厚度變化等地質(zhì)條件影響，限制了工作面直線連續(xù)推進的長度，并且礦井受井田邊界、保安煤柱、煤層群開采順序、老窯積水等制約，也不能加大綜采工作面直線連續(xù)推進的長度，從而限制了綜采工作面的幾何尺寸。冀中能源股份公司顯德汪礦二采區(qū)受井田邊界和老窯積水影響，采區(qū)邊界極不規(guī)則。該采區(qū)工作面通過采用傾斜長壁布置、扇形采煤、刀把式工作面對接等多種措施，在保證煤炭回收率的前提下，最大限度地實現(xiàn)工作面的連續(xù)推進，實現(xiàn)了礦井的高效安全開采。

一、工作面概況

1223工作面為二采區(qū)2#煤工作面，工作面傾斜上方為1221工作面采空區(qū)，西鄰1121、1125工作面采空區(qū)，東至新二采東翼運輸上山，下方尚未布置工作面。

兩巷均沿煤層頂板掘進，采用錨網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護，斷面規(guī)格4.2×2.6m（寬×下幫高），在1223運料巷里段及1223對接巷處發(fā)育薄煤帶，沿巷道走向發(fā)育175～180m，預計向工作面內(nèi)延伸12～24m。工作面中部扇形開采段巷道轉(zhuǎn)向角為87°，運料巷增長量為232m，外部扇形開采段巷道轉(zhuǎn)向角34°，運輸巷增長量為84m。如圖1所示。

圖1 1223工作面巷道布置示意圖

二、工作面對接

1223工作面上巷掘進期間揭露煤層變薄帶，通過采用刀把式工作面布置回收里段邊角煤。1223切眼安裝支架52架，工作面推進118m后與1223對接巷內(nèi)46架支架對接。

1.對接技術(shù)分析

綜采工作面的對接，實際上是推進工作面與對接巷液壓支架和刮板輸送機之間的對接。對接后，架間空頂間距大，極易造成冒頂，并加大了刮板輸送機對接和支架連溜子的工作量，如間距小，就有可能出現(xiàn)支架頭頂尾的抄袖現(xiàn)象。在推進過程中，顯德汪礦通過人為控制和調(diào)整，使得對接時對接巷第53架下邊緣與工作面第52架上邊緣間距為500mm；為避免對接后頂板出現(xiàn)臺階，對接時正常頂板的采高高差應控制在200mm以內(nèi)；為保證對接工作面滿足“三直一平”要求，對接刮板輸送機必須在走向和傾向上實現(xiàn)平滑過渡。

2.支架對接工藝

工作面機尾長度控制。為掌握對接時支架間隙，工作面推至距離對接巷50m時，在1223運料巷頂板上標一條平行于巷幫的紅線，紅線距離53架下邊緣垂直距離500mm。并在該紅線兩側(cè)200mm處，再畫兩條平行線作為支架方位控制線，便于控制。如圖2所示。

圖2工作面結(jié)尾控制示意圖

在此后的推進過程中，通過及時調(diào)整輸送機偽傾斜角度來保證支架位于2條控制線之間，確保順利對接。

工作面回采技術(shù)參數(shù)調(diào)整。對接巷第53架支架放置在巷道內(nèi)，支架支護高度為3m，為確保對接時支架錯差不超過側(cè)護板的2/3，工作面推至距離對接巷20m時，工作面機尾段采高需以3m為控制基準進行調(diào)整，上下幅度不大于200m。為實現(xiàn)刮板輸送機必須在走向和傾向上平滑過渡，工作面推至距離對接巷10m時，工作面機頭超前距離需按5～7m控制，工作面機尾段傾向角度調(diào)整為對接巷的平均角度13°。

圖3扇形開采帶采三角煤

3.對接效果

顯德汪礦由于提前制定好了對接計劃，并且準備工作充分，從到達對接位置，到對接完成開始試運轉(zhuǎn)，僅用一個小班約8h。對接結(jié)束后，52號架和53號架的水平間距為300mm，輸送機對接誤差為50mm，前后對齊一致。通過對接工作面長度達到147.5m，共有支架98架。

三、扇形開采

1.中部調(diào)采機尾

準備階段。重點是調(diào)整采面狀況，降低采高至2.4m，全面檢修支架立柱、側(cè)護等采面設備，為工作面正常調(diào)采做準備，此階段平行推進10～15m。

初次調(diào)采階段。以上下兩巷推進度比例7∶1調(diào)采，此階段調(diào)采過程中，工作面長度從147m延長到157m，需要在工作面機尾逐步增加6臺支架。本階段重點工作是精確計算工作面長度，在運料巷準確位置提前放置支架，從而實現(xiàn)工作面連續(xù)推進。

重點調(diào)采階段。機尾加架結(jié)束后，運料巷推進至第一處拐點，工作面開始大幅度調(diào)采機尾。此階段調(diào)采過程中，工作面長度變化頻繁，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合相關水文地質(zhì)資料，在確保運料巷上幫安保煤柱寬度的前提下，為減少機尾縮短、延長的工序，同時盡可能多的開采煤炭資源，采用帶采的方式回收上部三角煤，如圖3所示。本階段重點工作是加強工作面支架的調(diào)整力度，嚴防出現(xiàn)咬架倒架現(xiàn)象。

調(diào)整階段。運料巷推進至第二處拐點后，工作面開始以上下兩巷推進度比例6∶1調(diào)采，采線推至機頭超前10m后，工作面進入正?；夭呻A段。此階段調(diào)采過程中，工作面長度從159m縮短到147m，需對機尾進行連續(xù)縮溜減架作業(yè)，縮溜子中部槽7節(jié)，減架7架。

2.外部調(diào)采機頭

1223工作面外部回采過程中，需調(diào)采機頭，調(diào)采結(jié)束后工作面長度由146m縮短至137m，考慮到采用傳統(tǒng)的機尾出支架縮短工作面在實際操作中存在較大難度，首次在機頭進行了連續(xù)推溜出支架作業(yè)。

1223工作面所采2#煤屬三軟煤層，巷道壓力大，機頭出支架存在較多制約條件。首先，運輸巷有皮帶、刮板輸送機等運輸設備，占據(jù)巷道大部分空間，尤其是在刮板輸送機機頭位置，設備尺寸大、幫鼓嚴重，巷道擴幫工程量大；其次，運輸巷軌道質(zhì)量差，絞車功率小，不能達到運輸液壓支架的要求。顯德汪礦針對以上問題，首先加大運輸巷擴臥力度，將工作面人數(shù)壓縮到最低，全部跟機作業(yè)，保證巷道的尺寸滿足出支架要求。其次對下巷運輸支架線路的絞車，鋼絲繩等進行詳查，道軌的軌枕由原來鐵軌枕改為木軌枕，并進行加密，增加道軌的承載力和平整度，確保完好。并在運輸巷里段施工絞車窩，安裝兩臺絞車，完善出支架的運輸系統(tǒng)。

3.技術(shù)措施

頂板管理。調(diào)采期間由于工作面一端推進度很小，應力集中，頂?shù)装鍓毫Ρ容^大，采取超前加密支護和排木垛方式有效控制機頭頂板；帶采上部三角煤期間，1223運料巷與工作面交叉點準備供人員跨越刮板輸送機的過橋，運料巷超前支護的跑馬梁掛到支架前方。跑馬梁一梁兩柱，跑馬梁距運料巷內(nèi)支架距離不大于0.5m；調(diào)整階段縮短工作面，出支架一端推進過程中提前在支架頂梁上沿工作面傾向交替上2.4m長料，利用相鄰支架頂梁托住長料，維護出架后機尾空頂。

通風管理。重點調(diào)采階段，機尾帶采上部三角煤深度不超過6m時，在工作面與運料巷交叉點懸掛導風簾實現(xiàn)機尾通風。帶采深度超過6m時，在1223運料巷安裝一臺5.5KW對旋風機，向機尾帶采段供風，風機使用專用供電線路，自動導向，風機電源與工作面及其回風流所有電器設備實現(xiàn)風電、瓦斯電閉鎖。

調(diào)采質(zhì)量管理。掌握現(xiàn)場情況，及時調(diào)整調(diào)采比例和采煤機吃刀長短。工作面大角度調(diào)采，易出現(xiàn)支架跟不上輸送機的擺動，從而導致倒架咬架現(xiàn)象發(fā)生。顯德汪礦堅持每班機組跑通刀、每刀調(diào)整支架，避免了出現(xiàn)支架推移桿與輸送機不垂直現(xiàn)象。

4.調(diào)采各階段的進度統(tǒng)計和分析

本次工作面兩次扇形開采期間各經(jīng)歷了四個階段，各階段的進度及調(diào)采比例見下表。

1223工作面歷時88天順利通過兩個扇形開采區(qū)，圓滿完成了調(diào)采計劃。顯德汪礦通過采取一系列有效措施保證了調(diào)采期間日產(chǎn)3200噸左右高產(chǎn)水平，并通過帶采多回收了約2000多噸的上部三角煤。

四、結(jié)語

實踐證明，扇形開采、工作面對接是實現(xiàn)綜采工作面連續(xù)開采的良好途徑，它減少了工作面的搬家次數(shù)，增大了工作面連續(xù)推進長度。同時，通過在調(diào)采期間精確掌握工作面長度、采用帶采方式回收上部三角煤等有效措施，大幅提高了工作面的經(jīng)濟技術(shù)指標。

（作者單位：冀中能源股份公司顯德汪礦）

（責任編輯：周 瓊）

調(diào)采進度表