扇形開(kāi)采、邊采邊加支架在大采高工作面的運(yùn)用

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摘 要：鐵法煤業(yè)集團(tuán)大隆煤礦二水平南一1206綜采工作面，將工作面走向按一定角度旋轉(zhuǎn)的采煤方法。通過(guò)調(diào)角開(kāi)采可以不搬遷設(shè)備，增加工作面可采儲(chǔ)量，同時(shí)采用邊采邊加面的工藝，實(shí)現(xiàn)了重量為38.4噸的ZY10000/27/56型液壓支架邊采邊加，使工作面長(zhǎng)度由238米遞增至255米，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益3191萬(wàn)元。更多獲得煤炭回采量，緩解工作面的接續(xù)緊張狀況，保持工作面生產(chǎn)的連續(xù)性，并有利于回收“邊角”煤柱，提高礦井的回采率，真正實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)增效的目的。

關(guān)鍵詞：扇形開(kāi)采；邊采邊加；新工藝；綜采工作面；增加可采儲(chǔ)量

1 概述

本工作面所采煤層為二水平南一采區(qū)12層煤，為復(fù)合煤層，煤質(zhì)一般。煤層最大厚度為5.30m，最小為4.10m，平均厚度為4.70m。煤層局部含多層夾石，單層夾石最大厚度為0.70m，最小為0m，夾石累計(jì)平均厚度為0.47m。本工作面上覆南一907、南一906、南一905工作面，均已回采完畢，采動(dòng)活動(dòng)已穩(wěn)定，對(duì)下伏12煤層的開(kāi)采無(wú)影響。12煤層下伏13煤層，13煤層最大煤厚3.81m，最小為2.08m，平均厚度3.28m；層間距最大厚度為4.50m，最小為0.70m，平均厚度為2.30m。

工作面設(shè)計(jì)機(jī)尾超前機(jī)頭143m，根據(jù)本工作面地質(zhì)條件和設(shè)備型號(hào)，為了多回收邊角煤炭資源，將本工作面設(shè)計(jì)成邊采邊加面。需采用新工藝進(jìn)行扇形開(kāi)采、邊采邊加面的工藝，加設(shè)支架10組，以創(chuàng)造更高的效益。

2 扇形開(kāi)采的必要性

扇形開(kāi)采采煤法是指以工作面運(yùn)順中某一點(diǎn)中心，將工作面走向按一定角度進(jìn)行扇形的采煤方法。通過(guò)調(diào)角開(kāi)采可以不搬遷設(shè)備，增加工作面可采長(zhǎng)度和可采儲(chǔ)量，更多獲得煤炭回采量，緩解工作面的接續(xù)緊張狀況，保持工作面生產(chǎn)的連續(xù)性，并有利于回收“邊角”煤柱，提高礦井的回采率，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，增強(qiáng)工作面的復(fù)雜地質(zhì)條件下的適應(yīng)性，更好土發(fā)揮綜合機(jī)械化的效能，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

3 扇形開(kāi)采、邊采邊加的方法

3.1 扇形開(kāi)采的施工方法

工作面短刀割178個(gè)尾，20個(gè)頭，短刀割煤進(jìn)度0.8m/刀，機(jī)尾共進(jìn)尺142.4m，機(jī)頭共進(jìn)尺16m。

采煤機(jī)短刀割煤由工作面割至機(jī)尾，割兩個(gè)尾之后退至120號(hào)支架處再返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾之后退至100號(hào)支架處再返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾后退至80號(hào)支架處再返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾后再退至60號(hào)支架處返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾后再退至40號(hào)支架處返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾后再退至20號(hào)支架處返回機(jī)尾割煤，割兩個(gè)尾后再割至機(jī)頭，割一個(gè)頭后再返回機(jī)尾割煤為一個(gè)循環(huán)，每循環(huán)推一個(gè)頭。每循環(huán)采煤機(jī)割到工作面的位置根據(jù)工作面頂板情況適當(dāng)調(diào)整。工作面在割煤過(guò)程中，逐漸拉底，每遍幫拉底量為50mm，沿煤層頂板割煤，工作面采高不得低于4.8m。初采時(shí)控制好采高，采高不大于5.3m，機(jī)頭（尾）10架與兩順順好。采煤機(jī)割煤時(shí)，注意觀察頂板、煤壁情況，發(fā)現(xiàn)片幫、掉頂要及時(shí)拉移超前支架并打出伸縮梁、護(hù)幫板，對(duì)幫頂進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

3.2 扇形開(kāi)采的頂板維護(hù)方式

要使綜采工作面的破碎頂板不破碎， 一是不動(dòng)支架， 這是不可能的；二是快速割煤， 盡快移架。每循環(huán)采煤機(jī)割到工作面的位置根據(jù)工作面頂板情況適當(dāng)調(diào)整，杜絕冒頂。

3.3 設(shè)備配備情況

3.4 工作面示意圖（見(jiàn)圖1）

3.5 扇形開(kāi)采的注意事項(xiàng)

扇形開(kāi)采期間要加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)，降低故障率，特別是保證泵站可靠運(yùn)行，泵壓保證不低于30MPa，工作面液壓系統(tǒng)完好，無(wú)漏液、竄液現(xiàn)象。

扇形開(kāi)采時(shí)控制好采高，不小于4.8m，機(jī)頭（尾）10架與兩順順好。采煤機(jī)割煤時(shí)，注意觀察頂板、煤壁情況，發(fā)現(xiàn)片幫、掉頂要及時(shí)拉移超前支架并打出伸縮梁，對(duì)幫頂進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

綜采工作面扇形開(kāi)采時(shí)，推進(jìn)方向始終發(fā)生變化，這樣造成支架的推進(jìn)方向與輸送機(jī)并不垂直，有一定的夾角，而每次割煤、推溜、移架后，都會(huì)造成兩者之間有不同的夾角。所以在工作面進(jìn)行扇形開(kāi)采的過(guò)程中，及時(shí)使用側(cè)護(hù)板及液壓缸調(diào)整支架狀態(tài)，保證支架不倒架，不咬架，支架給足初撐力。需要定期調(diào)整支架推進(jìn)方向，使之盡量與工作面推進(jìn)方向保持一致。

4 邊采邊加的方法

4.1 邊采邊加的施工方法

支架就位：

支架就位時(shí)，通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備的液壓缸配合連接環(huán)、Φ30×108mm鏈條、特殊連接頭（專(zhuān)用工具穿別銷(xiāo)）與預(yù)就位支架推移框架、相鄰支架固定連接，相鄰支架必須給足初撐力，將預(yù)就位支架緩慢降下至脫離頂板位置為止，停止降架，動(dòng)作液壓缸將支架循環(huán)拉移，或?qū)㈩A(yù)就位支架接設(shè)液壓管路后利用自身推移框架循環(huán)伸縮（或配合液壓缸）自移至預(yù)就位位置，實(shí)現(xiàn)就位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，需要調(diào)整支架位置時(shí)，按照上述方式利用預(yù)就位支架后側(cè)尾架做固定點(diǎn)（給足初撐力），使用液壓缸與尾架推移框架配合將支架拉移至需要位置。將支架升起接頂，給足初撐力，以有效支護(hù)頂板。

回采過(guò)程中必須及時(shí)利用加長(zhǎng)推移橫梁、Φ30×108mm鏈條、連接環(huán)或單體、液壓缸往前移架（機(jī)尾待延支架），避免滯后過(guò)多造成頂板空頂過(guò)大，控頂距不得大于0.5m，若現(xiàn)場(chǎng)控頂距大于0.5m，必須及時(shí)補(bǔ)打單體點(diǎn)柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。按照上述作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)回順邊采延面安設(shè)支架的循環(huán)施工。

延板：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可選擇利用回順待加支架護(hù)幫板、伸縮梁或回柱絞車(chē)配合Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓將中部槽運(yùn)至機(jī)尾。選擇尾架護(hù)幫板與伸縮梁連接耳等做滑輪固定點(diǎn)，通過(guò)Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓將滑輪固定后，將預(yù)加設(shè)的中部槽與鉤頭進(jìn)行連接（使用連接環(huán)、M30螺栓、Φ30×108mm鏈條），確認(rèn)各部連接牢固可靠后，通過(guò)滑輪改變鋼絲繩運(yùn)動(dòng)方向，然后回柱絞車(chē)預(yù)緊將中部槽拖運(yùn)至機(jī)尾，再使用Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓將中部槽與運(yùn)輸機(jī)鏈綁牢后點(diǎn)動(dòng)運(yùn)輸機(jī)將中部槽運(yùn)至指定位置。

首先運(yùn)輸機(jī)低速開(kāi)找到連接環(huán)位置，將底鏈連接環(huán)開(kāi)至機(jī)尾側(cè)變線(xiàn)槽和中部槽間。

使用液壓馬達(dá)配合卡鏈器、機(jī)尾伸縮裝置將鏈條調(diào)松，至有足夠余鏈時(shí)（若余鏈不足可利用單體配合蹬出余鏈），掐開(kāi)運(yùn)輸機(jī)上鏈，卸掉掐鏈處上下幫啞鈴銷(xiāo)子、銷(xiāo)排等連接小件，然后摘下機(jī)尾側(cè)11組支架連接頭。使用替棚底拉缸固定在機(jī)尾推移橫梁上，另一端固定在支架推移框架上，將變線(xiàn)槽和普通中部槽之間蹬出300mm的縫隙，選擇支架側(cè)護(hù)板孔（或起吊環(huán)）做固定點(diǎn)，配合連接環(huán)、Φ30×108mm鏈條使用液壓缸拽出運(yùn)輸機(jī)底鏈，形成足夠余鏈，將運(yùn)輸機(jī)底鏈掐開(kāi)?，F(xiàn)場(chǎng)使用4顆單體及液壓缸選擇中部槽底腳及架腳牢固處做支點(diǎn)將機(jī)尾部分蹬開(kāi)2.0（3.7）m（單體使用Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓綁牢二次保護(hù)），或者使用替棚底拉缸固定在機(jī)尾推移橫梁上，另一端固定在支架推移框架上，分次將機(jī)尾蹬至指定步距。

使用手拉葫蘆或液壓缸選擇支架側(cè)護(hù)板孔、護(hù)幫板與伸縮梁連接耳等牢固起吊點(diǎn)，配合Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓將預(yù)先準(zhǔn)備好的新中部槽逐步吊運(yùn)至指定位置，在空隙中放入預(yù)加設(shè)中部槽。使用預(yù)先準(zhǔn)備好的短鏈對(duì)接后，將斷開(kāi)的底鏈接頭理順好，在中部槽中穿入底鏈，用標(biāo)準(zhǔn)連接環(huán)連接好，使用4顆單體及液壓缸配合調(diào)靠，將運(yùn)輸機(jī)中部槽、機(jī)尾部分對(duì)接，板縫靠嚴(yán)（單體必須使用Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓綁牢二次保護(hù)）。

使用手拉葫蘆或液壓缸選擇支架側(cè)護(hù)板孔、護(hù)幫板與伸縮梁連接耳等牢固起吊點(diǎn)，配合Φ18×64mm鏈條、大環(huán)、M20螺栓將預(yù)先準(zhǔn)備的擋煤板逐步吊運(yùn)至指定位置安設(shè)牢固。將對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)上下幫啞鈴銷(xiāo)子、銷(xiāo)排等小件上牢、上全。使用標(biāo)準(zhǔn)連接環(huán)及短鏈將運(yùn)輸機(jī)上鏈對(duì)接，液壓馬達(dá)配合卡鏈器、機(jī)尾伸縮裝置將運(yùn)輸機(jī)鏈條調(diào)緊，最后理順好電纜、水管，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可開(kāi)氣生產(chǎn)。上全機(jī)尾11組支架連接頭，并及時(shí)將安設(shè)的支架液壓管路、照明等管線(xiàn)連接好。視工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際每天針對(duì)采煤機(jī)電纜折返點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，保證正常生產(chǎn)。

4.2 邊采邊加的頂板維護(hù)方式

機(jī)尾三角區(qū)域處，頂板不好時(shí)及時(shí)補(bǔ)打單體點(diǎn)柱支護(hù)頂板，超前支護(hù)段無(wú)支架存放地點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)補(bǔ)打單體點(diǎn)柱補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，確保作業(yè)區(qū)域安全可靠。

機(jī)尾三角區(qū)域處頂板破碎時(shí)，必須架設(shè)一梁三柱單體棚支護(hù)（或配合鉸接頂梁），棚距0.8m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可將預(yù)加支架向機(jī)尾三角區(qū)域穩(wěn)設(shè)，形成支護(hù)，加強(qiáng)機(jī)尾三角區(qū)域的支護(hù)強(qiáng)度。機(jī)尾三角區(qū)域頂板破碎，則利用尾架做支撐點(diǎn)，將4m或4.5m圓木一端置于尾架頂梁上方，另一端使用單體做腿（尾架梁端或尾架下幫側(cè)，至少施工2顆單體），每架上圓木梁數(shù)量根據(jù)頂板狀態(tài)確定，以有效控制頂板狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)效益：經(jīng)過(guò)工作面調(diào)角開(kāi)采及邊采邊加，多回采106373t，每噸原煤按價(jià)格300元計(jì)，可創(chuàng)效益3191萬(wàn)元。

該綜采工作面的扇形開(kāi)采及邊采邊加，提高了綜采工作面在復(fù)雜地質(zhì)條件下的適應(yīng)能力，不但為大隆礦以后綜采不規(guī)則工作面的開(kāi)采提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且為集團(tuán)公司應(yīng)用及邊采邊加提供了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的寶貴材料。

作者簡(jiǎn)介：張?chǎng)危?984，09-），男，助理工程師，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任鐵煤集團(tuán)大隆礦綜采二隊(duì)技術(shù)主管，主要從事采礦方面的管理工作。