施轉(zhuǎn)開采技術(shù)在綜采工作面的應(yīng)用

馬君武

(淮北礦業(yè)集團(tuán)(府谷)長(zhǎng)城公司 沙溝岔項(xiàng)目部，陜西 府谷 719499)

0 引言

綜采工作面的施轉(zhuǎn)開采是在斷層構(gòu)造發(fā)育、推采長(zhǎng)度較短，為減少工作面搬家次數(shù)，通過調(diào)整工作面設(shè)備位置，達(dá)到連續(xù)推采的一項(xiàng)開采技術(shù)。作者以淮北礦業(yè)集團(tuán)劉店煤礦1037工作面反“Z”形開采為例，介紹了施轉(zhuǎn)開采方法和礦壓觀測(cè)的相關(guān)內(nèi)容。

1 概述

淮北礦業(yè)集團(tuán)劉店煤礦地質(zhì)條件極為復(fù)雜，斷層多，原有的勘探資料只探明了較大斷層，綜采工作面設(shè)計(jì)難度較大。

綜采工作面的布置往往要根據(jù)掘進(jìn)揭露煤層情況不斷調(diào)整設(shè)計(jì)，最終形成的工作面往往不規(guī)則，尤其是1037工作面形成了少見的反“Z”形工作面，如圖1所示。1037綜采面是在極復(fù)雜地質(zhì)條件下不規(guī)則塊段布置的工作面，工作面在回采過程中經(jīng)歷了兩次旋轉(zhuǎn)開采，通過對(duì)工作面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)管理、頂板管理、設(shè)備管理、工藝管理、勞動(dòng)組織、安全管理等管理創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合，取得了較好的效果。

2 旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)應(yīng)用

2.1 旋轉(zhuǎn)方法確定

旋轉(zhuǎn)方法可分為實(shí)中心旋轉(zhuǎn)和虛中心旋轉(zhuǎn)兩種；1037工作面兩次旋轉(zhuǎn)方法均為虛中心旋轉(zhuǎn)，即機(jī)、風(fēng)巷按一定比例進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，輸送機(jī)機(jī)頭保持一定的前移量，直至到達(dá)預(yù)定旋轉(zhuǎn)位置為止。根據(jù)拐點(diǎn)前后巷道夾角，在兩次旋轉(zhuǎn)過程中，均按1∶4比例進(jìn)行，一個(gè)循環(huán)所需的刀數(shù)為4，每循環(huán)的通刀數(shù)為1，調(diào)斜3短1長(zhǎng)。

2.2 第一次旋轉(zhuǎn)開采

第一次旋轉(zhuǎn)開采是以機(jī)頭為虛圓中心，甩機(jī)尾開采。這種甩采方式比較常見，施工比較簡(jiǎn)單，其難點(diǎn)是機(jī)尾延長(zhǎng)段需人工采煤。

工作面機(jī)巷推至距拐點(diǎn)位置10 m時(shí)，機(jī)、風(fēng)巷按照1∶4比例，即機(jī)頭進(jìn)1 m機(jī)尾進(jìn)4 m，分段對(duì)機(jī)尾進(jìn)行加刀，當(dāng)風(fēng)巷推至超前機(jī)巷3 m位置時(shí)甩面結(jié)束，工作面正常推進(jìn)，機(jī)尾延長(zhǎng)段使用DZ3-15單體配合限位梁四、五排走向管理，每機(jī)尾延長(zhǎng)500 mm即加補(bǔ)一棚。回采過程中主要問題是機(jī)頭段推進(jìn)慢，機(jī)巷壓力顯現(xiàn)明顯，機(jī)巷需增加支護(hù)強(qiáng)度。

2.3 第二次旋轉(zhuǎn)開采

第二次旋轉(zhuǎn)開采是以機(jī)尾為虛圓中心，甩機(jī)頭開采。這種旋轉(zhuǎn)開采方式比較少見，其最大的難點(diǎn)是在旋轉(zhuǎn)開采的過程中，容易出現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭不夠長(zhǎng)，運(yùn)輸機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)不能正常搭接的情況，從而無法出煤，所以，旋轉(zhuǎn)開采前，必須對(duì)工作面進(jìn)行刷幫。

調(diào)整機(jī)巷運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備位置：工作面運(yùn)輸系統(tǒng)原為工作面輸送機(jī)—機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)(48 m)—皮帶機(jī)。過拐點(diǎn)前將機(jī)巷輸送機(jī)系統(tǒng)位置調(diào)整為工作面輸送機(jī)—機(jī)巷40T輸送機(jī)(35 m左右)—轉(zhuǎn)載機(jī)—皮帶機(jī)。40T輸送機(jī)機(jī)頭為拐點(diǎn)位置，縮短皮帶機(jī)機(jī)尾，轉(zhuǎn)載機(jī)拉過拐點(diǎn)，位置調(diào)整至40T輸送機(jī)與皮帶機(jī)中間。工作面機(jī)巷推進(jìn)至距機(jī)巷拐點(diǎn)83 m位置時(shí)進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)備位置調(diào)整。提前對(duì)拐點(diǎn)位置進(jìn)行刷幫，經(jīng)計(jì)算拐點(diǎn)前后向上、下幫各刷20 m，向上幫刷幫最多為6 m，確保24 m長(zhǎng)轉(zhuǎn)載機(jī)能順利通過。

圖1 1037綜采工作面布置示意圖

工作面甩面：工作面風(fēng)巷推至距拐點(diǎn)位置10 m時(shí)風(fēng)、機(jī)巷按照1∶4比例進(jìn)行甩面即機(jī)頭進(jìn)4 m機(jī)尾進(jìn)1 m，分段對(duì)機(jī)頭進(jìn)行加刀，當(dāng)機(jī)巷推至超前風(fēng)巷2 m位置時(shí)甩面結(jié)束。

2.4 旋轉(zhuǎn)回采的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)工作面長(zhǎng)度和甩采比例，合理控制加刀位置，移車彎曲段長(zhǎng)度不得<15 m。

旋轉(zhuǎn)開采期間，拉架時(shí)使用側(cè)護(hù)板配合單體調(diào)整支架狀態(tài)，防止出現(xiàn)擠架、咬架、爬架現(xiàn)象。

甩面回采期間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)對(duì)機(jī)巷靠車，保證工作面刮板輸送機(jī)搭接合理。

加強(qiáng)甩面期間工作面輸送機(jī)的管理，確保工作面輸送機(jī)保持平、直，抵車時(shí)及時(shí)將車取直，同時(shí)加強(qiáng)甩面回采期間的礦壓監(jiān)控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa。

甩面期間技術(shù)人員必須及時(shí)準(zhǔn)確掌握回采進(jìn)度并及時(shí)填圖，根據(jù)回采位置及現(xiàn)場(chǎng)情況合理安排加刀、甩面、停止甩面等。

2.5 旋轉(zhuǎn)開采期間礦壓觀測(cè)

為了掌握綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采期間工作面及兩巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與特征，為以后綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采工作面及兩巷支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，在旋轉(zhuǎn)開采期間加強(qiáng)礦壓觀測(cè)，收集礦壓資料，分析旋轉(zhuǎn)開采礦壓規(guī)律。主要觀測(cè)內(nèi)容有：工作面支架工作阻力、兩巷單體支柱工作阻力及兩巷斷面變形量。

在第一次以機(jī)頭為虛中心開采期間，機(jī)頭1號(hào)測(cè)點(diǎn)1#、2#、3#支架工作阻力明顯高于工作面中部和機(jī)尾的2號(hào)、3號(hào)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)；在第二次以機(jī)尾為虛中心開采期間，機(jī)尾3號(hào)測(cè)點(diǎn)的82#、83#、84#支架工作阻力明顯高于機(jī)頭和工作面中部1號(hào)、2號(hào)測(cè)點(diǎn)支架的工作阻力。這表明綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采期間，在虛中心一端礦壓顯現(xiàn)明顯，其支架壓力明顯高于工作面中部和另一端，工作面中部和甩采一端礦壓趨于正常。所以在以后工作面旋轉(zhuǎn)開采過程中，要加強(qiáng)對(duì)虛圓心端的支架壓力進(jìn)行監(jiān)控，確保初撐力符合要求，有效支撐好頂板。

在第一次以機(jī)頭為虛中心旋轉(zhuǎn)開采期間，機(jī)巷礦壓顯現(xiàn)明顯，巷道變形量和單體支柱工作阻力較高，達(dá)18～25 MPa，而風(fēng)巷巷道變形量較小，支柱工作阻力只是略高于初撐力9 MPa。在第二次以機(jī)尾為虛中心旋轉(zhuǎn)開采期間，風(fēng)巷礦壓顯現(xiàn)明顯，巷道變形量和單體支柱工作阻力較高，超過20 MPa，而機(jī)巷巷道變形量較小，支柱工作阻力只是略高于初撐力9 MPa。

通過分析觀測(cè)資料，旋轉(zhuǎn)開采期間，虛中心一端礦山壓力顯現(xiàn)明顯，壓力較大，無論是工作面支架還是巷道變形量、壓力顯現(xiàn)都尤為突出，明顯高于工作面另一端。

3 旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應(yīng)用效果和應(yīng)用前景

3.1 為復(fù)雜條件下綜采工藝的應(yīng)用提供了依據(jù)

綜采工作面的反“Z”型布置旋轉(zhuǎn)開采，充分利用了綜采工作面設(shè)備技術(shù)性能，特別是支架的承載和自身調(diào)向能力強(qiáng)的特點(diǎn)，提高了綜采工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度和復(fù)雜地質(zhì)條件的適應(yīng)性，為復(fù)雜條件下不規(guī)則塊段布置綜采工作面積累了旋轉(zhuǎn)開采經(jīng)驗(yàn)，提高了煤炭資源的回收率，解決了斷層構(gòu)造發(fā)育，走向較短等開采技術(shù)難題，降低巷道掘進(jìn)率，提高了工作面推采長(zhǎng)度，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的集約化生產(chǎn)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

3.2 掌握了旋轉(zhuǎn)回采綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

通過對(duì)綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采期間的礦壓觀測(cè)資料的認(rèn)真分析，掌握了綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采期間，礦壓顯現(xiàn)具有明顯的分區(qū)，虛中心端礦壓顯現(xiàn)明顯高于工作面中部和另一端。根據(jù)這一規(guī)律，以后綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采時(shí)可對(duì)不同區(qū)域采取有針對(duì)性的加強(qiáng)支護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效控制。

4 結(jié)語

1037綜采工作面是在極復(fù)雜地質(zhì)條件下構(gòu)成的不規(guī)則塊段的工作面，在回采過程中經(jīng)歷了兩次旋轉(zhuǎn)開采，通過對(duì)工作面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)管理、頂板管理、設(shè)備管理、工藝管理、勞動(dòng)組織、安全管理等方面管理創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合，取得了較好的效果。為復(fù)雜條件下綜采工藝的應(yīng)用提供了可靠的理論和實(shí)踐依據(jù)，掌握了旋轉(zhuǎn)回采綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采時(shí)不同區(qū)域采取有針對(duì)性的加強(qiáng)支護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)，可供類似礦井借鑒。