堅(jiān)硬頂板大采高綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應(yīng)用

李勝

摘 要：文章以新疆焦煤集團(tuán)1890煤礦16122綜采工作面開采實(shí)踐為依據(jù)，論述了堅(jiān)硬頂板大采高綜采工作面在旋轉(zhuǎn)開采回采過程中，遇到的一些技術(shù)難題和采取了行之有效的技術(shù)方案，為堅(jiān)硬頂板大采高綜采工作面在旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)方面總結(jié)出了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)硬頂板；綜采工作面；回采工藝；技術(shù)管理

1890煤礦位于艾維爾溝礦區(qū)東南部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬噸/年，井田內(nèi)可采煤層以焦煤為主，肥煤次之，屬低硫、低磷、高發(fā)熱量，是優(yōu)質(zhì)的煉焦配煤。礦井的水文地質(zhì)條件為復(fù)雜類型，由于井田內(nèi)的煤層走向由東西轉(zhuǎn)向南北形成一個(gè)90°的轉(zhuǎn)彎褶曲，無法布置一個(gè)非常規(guī)整的采煤工作面。經(jīng)過多次技術(shù)方案研究討論，形成以下主要技術(shù)方案：

1 優(yōu)化工作面設(shè)計(jì)

為解決一采區(qū)北冀原設(shè)計(jì)布置的4個(gè)工作面，搬家次數(shù)頻繁，效率低下的問題，根據(jù)煤層賦存特征，在理論分析的基礎(chǔ)上，將原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，采取大角度旋轉(zhuǎn)聯(lián)合開采方式，將90度弧線進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)分解成4次旋轉(zhuǎn)進(jìn)行開采，使工作面設(shè)計(jì)走向長度增加到2054m。

根據(jù)設(shè)計(jì)的工作面傾斜長度120m，工作面傾角為8°～21°，按照調(diào)斜經(jīng)驗(yàn)公式s=L×tg（0.11α+0.016α2）（式中 S―偽斜超前距離，m；L―工作面傾斜長度，m；α―煤層傾角，度。）可求出工作面推進(jìn)至調(diào)斜段，回風(fēng)巷滯后運(yùn)輸巷的距離為19.76m，為了保證工作面在調(diào)斜過程中，能夠順利通過膠帶輸送機(jī)機(jī)頭拐彎段，必須先將工作面往下調(diào)整到前后巷道的共切圓的弧線上，此時(shí)便是工作面開始調(diào)斜的位置。通過計(jì)算，調(diào)斜前工作面下滑的距離為3.8m、可保障1m的行人安全距離，根據(jù)公式s=L×tg（0.11α+0.016α2）可知，確保工作面不下滑不上竄回風(fēng)巷滯后運(yùn)輸巷的距離為19.76m，為了能使工作面下滑3.8m，我們要把回風(fēng)巷滯后的距離縮短，與此同時(shí)，工作面?zhèn)涡倍葧?huì)不斷發(fā)生變化，由于工作面不等長，在推進(jìn)過程中工作面的長度是個(gè)變量，在計(jì)算上我們把斜長假定不變斜長為120m時(shí)工作面下滑1.1m，此時(shí)工作面的偽斜角為1°，即工作面每推進(jìn)19.76m，工作面下滑的距離為1.1m，保持偽斜1°推進(jìn)。16122綜采工作面在調(diào)采過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)整，實(shí)行機(jī)尾多進(jìn)，機(jī)頭割通少進(jìn)的調(diào)采原則，采用長、短刀穿插割煤的工藝解決了綜采工作面多次搬家倒面的技術(shù)難題。

2 調(diào)整工作面旋轉(zhuǎn)開采期間的深孔放頂參數(shù)

在頂板管理方面，工作面旋轉(zhuǎn)開采過程中，如果堅(jiān)硬頂板控制不好，采空區(qū)懸頂面積會(huì)逐漸增大，工作面控頂區(qū)域內(nèi)壓力高度集中，會(huì)引發(fā)沖擊地壓，造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞和人身傷害事故，而且容易使采空區(qū)內(nèi)集聚的瓦斯瞬間涌出，極易造成瓦斯事故。因此，我們對(duì)堅(jiān)硬頂板超前深孔預(yù)裂爆破參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。

（1）對(duì)老頂切斷孔的頂端裝藥高度h上，以巖石爆破冒落后將采空區(qū)充填滿為目的，根據(jù)巖石冒落后碎脹系數(shù)取1.3、回采高度取4m，則：1.3×h上=4+ h上，h上≈13.3m，考慮頂板巖層內(nèi)淋水的影響，取h上=13m。

（2）對(duì)端頭切斷孔頂端裝藥高度h上，考慮頂板冒落后形成自然平衡拱的兩端高度將低于老頂切斷孔的處理高度，并考慮頂板巖層內(nèi)淋水的影響，取h上=9m。

（3）炮孔下端裝藥高度應(yīng)保障炮孔爆破不影響回采工藝要求，保證工作面不漏頂、不片幫，保證炮孔有足夠的充填堵塞長度，根據(jù)上述原則確定如下：端頭切斷孔下端裝藥高度取h下=5m（距煤層面）

（4）為提高爆破效果，循環(huán)放頂區(qū)預(yù)爆破炮孔均與工作面斜交一定角度，端頭切斷孔水平轉(zhuǎn)角：取α=15°（與巷軸線夾角）

（5）設(shè)計(jì)炮孔頂端裝藥高度h上=9m，炮孔下端裝藥高度h下=5m，炮孔水平轉(zhuǎn)角α=15°（與回風(fēng)巷軸線夾角），炮孔在巷道軸線上的投影長度L投=20m，煤層傾角α=10?，計(jì)算炮孔參數(shù)：

通過對(duì)技術(shù)參數(shù)調(diào)整，采空區(qū)的懸頂?shù)玫搅擞行Э刂?，保證了工作面正常推進(jìn)。另外，工作面在調(diào)采過程中，機(jī)頭推進(jìn)緩慢，機(jī)尾必須要快速推進(jìn)，此時(shí)工作面的切頂線在不斷變化，工作面的循環(huán)放頂步距也需要不斷進(jìn)行調(diào)整。還有工作面上半部推進(jìn)速度很快，在超前壓力傳導(dǎo)作用下，煤壁容易片幫，尤其是工作面機(jī)尾段煤壁片幫嚴(yán)重，必須要降低采高，工作面中上部采高不宜超過3.5m，同時(shí)還要制定安全技術(shù)措施，確保工作面調(diào)采過程的施工安全。

3 結(jié)語

16122綜采工作面經(jīng)過一年多的開采，在旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應(yīng)用方面，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，拓寬了綜采工作面的適用范圍，延長了礦井的服務(wù)年限，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下提高資源回收，尤其是稀缺煤種的資源回收方面，有很好的推廣價(jià)值。經(jīng)過技術(shù)分析：采用旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)后，減少了工作面搬家次數(shù)，工作面可以連續(xù)開采，礦井實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。同時(shí)，提高了資源回收率，工作面提高采出率3.24%，新增直接經(jīng)濟(jì)效益1167萬元。

參考文獻(xiàn)

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[2]莊學(xué)安，臧傳偉，莊威.短壁工作面采場堅(jiān)硬頂板強(qiáng)制放頂技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42（11）：14-16.

（作者單位：新疆焦煤集團(tuán)1890煤礦）