綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)應(yīng)用研究

王增強(qiáng)

（山西臨縣華潤(rùn)聯(lián)盛黃家溝煤業(yè)有限公司， 山西 臨縣 033200）

煤礦井下開采經(jīng)歷了人工開采、炮采、普采、綜采等階段，綜采工藝具有機(jī)械化程度高、開采效率高等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于我國(guó)各大礦區(qū)，當(dāng)井下工作面遇到斷層、氧化帶等不良地質(zhì)條件時(shí)，若不能強(qiáng)行通過(guò)，則需要對(duì)工作面進(jìn)行搬家，然而綜采工作面設(shè)備布置較為復(fù)雜，設(shè)備搬家成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，且不能保證工作面的連續(xù)推進(jìn)，為解決該問(wèn)題，研究者們提出了旋轉(zhuǎn)回采工藝[1-3]，采用該工藝，可保證綜采工作面遇到不良地質(zhì)條件時(shí)的連續(xù)開采，節(jié)約了搬家成本同時(shí)提高了回采率，因此對(duì)綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)進(jìn)行研究具有十分重要的意義[4-5]。

1 工程概況

1205 采煤工作面，切眼布置長(zhǎng)度為150 m，1205-1 工作面運(yùn)輸順槽長(zhǎng)330 m，回風(fēng)順槽長(zhǎng)390 m，可推進(jìn)長(zhǎng)度300 m，工作面走向?yàn)閃E 0°；1205-2 工作面運(yùn)輸順槽長(zhǎng)648 m，回風(fēng)順槽長(zhǎng)592 m，走向?yàn)镹E 22°；1205-1 工作面與1205-2 工作面夾角為68°，1205 工作面開采范圍內(nèi)有一F23 斷層，斷層傾角30°，方位NE 27°，落差3 m，無(wú)陷落柱等其他地質(zhì)構(gòu)造，且工作面靠近風(fēng)氧化帶，煤層不穩(wěn)定，預(yù)計(jì)會(huì)有涌水加大、褶皺、煤層變薄等情況。1205-1 工作面在開采過(guò)程中遇到氧化帶，無(wú)法繼續(xù)推進(jìn)，為降低工作面搬家影響生產(chǎn)時(shí)間，根據(jù)工作面地質(zhì)條件，結(jié)合工作面設(shè)備配置情況，特準(zhǔn)備采取旋轉(zhuǎn)調(diào)面的辦法來(lái)保持工作面連續(xù)推進(jìn)。

2 旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)

2.1 系統(tǒng)準(zhǔn)備

1）補(bǔ)做工作面運(yùn)輸?shù)?。工作面轉(zhuǎn)角處，因巷道角度變化，在調(diào)面時(shí)原施工的巷道所圍的兩道距離大于工作面正產(chǎn)推進(jìn)長(zhǎng)度，為保持工作面長(zhǎng)度不變，即保持支架數(shù)量不變，需沿工作面調(diào)面推進(jìn)時(shí)的支架外輪廓線補(bǔ)做一條巷道，巷道規(guī)格為凈寬度4 m，凈高度3 m，巷道總長(zhǎng)度195 m，分兩段施工，后期根據(jù)實(shí)際需要再行刷幫。

2）調(diào)整工作面運(yùn)輸設(shè)備。待巷道補(bǔ)做后，工作面推進(jìn)到調(diào)面開始位置后，拆除工作面運(yùn)輸順槽皮帶機(jī)，縮短運(yùn)輸大巷皮帶機(jī)尾至補(bǔ)做巷入口處，增加與運(yùn)輸大巷皮帶機(jī)連接的一米電滾筒皮帶機(jī)一部，轉(zhuǎn)載機(jī)后增加一部40T 型運(yùn)輸機(jī)與工作面溜子搭接。

2.2 調(diào)面比例

1205 工作面里段與外段角度旋轉(zhuǎn)68°，里外段推進(jìn)方向需調(diào)整68°。根據(jù)工作面長(zhǎng)度、頂板條件、運(yùn)輸機(jī)最大可彎曲角度等因素確定工作面調(diào)面按1∶3調(diào)整，即工作面機(jī)尾進(jìn)1 刀，機(jī)頭進(jìn)3 刀，一刀切割深度0.8 m。工作面機(jī)尾進(jìn)20 m，工作面機(jī)頭進(jìn)60 m，工作面調(diào)整角度13°36′。在轉(zhuǎn)面過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各段及推進(jìn)情況，及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)角。工作面設(shè)計(jì)調(diào)面位置為自切眼推進(jìn)173 m 后開始調(diào)面。為防止工作面出現(xiàn)異常情況，實(shí)際調(diào)面位置為自工作面切眼推進(jìn)163 m 時(shí)開始調(diào)面，留10 m 調(diào)節(jié)余地。

2.3 進(jìn)刀位置

工作面調(diào)面進(jìn)刀分3 次完成一個(gè)循環(huán)，為保證工作面運(yùn)輸機(jī)平直度，3 次進(jìn)刀間隔距離具體見進(jìn)刀位置圖（見下頁(yè)圖1）。調(diào)面進(jìn)刀位置的原則要保證工作面運(yùn)輸機(jī)彎曲度不大于3°，盡量保持工作面運(yùn)輸機(jī)平直，保證煤機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 進(jìn)刀位置示意圖（m）

3 其他措施

3.1 工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面角

一般綜采工作面旋轉(zhuǎn)推進(jìn)的條件為煤層傾角小于12°、采高小于3 m、工作面旋轉(zhuǎn)角度小于45°。1205 工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面角度68°（大于45°），屬于復(fù)雜狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)調(diào)面。旋轉(zhuǎn)推進(jìn)距離長(zhǎng)、調(diào)面推進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，工作面運(yùn)輸機(jī)及支架長(zhǎng)時(shí)間頻繁旋轉(zhuǎn)，運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于彎曲狀態(tài)，影響運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行，運(yùn)輸機(jī)彎曲度控制不好可能造成運(yùn)輸機(jī)及煤機(jī)無(wú)法工作；工作面在旋轉(zhuǎn)推進(jìn)階段，工作面機(jī)尾方向推進(jìn)速度慢，可能造成工作面機(jī)尾頂?shù)装鍓毫︼@現(xiàn)明顯的現(xiàn)象。1205 工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面時(shí)在施工組織上要引起高度重視。工作面調(diào)面比例選擇1:3，設(shè)計(jì)在工作面推進(jìn)到173 m 開始，實(shí)際從工作面推進(jìn)133 面開始調(diào)面，預(yù)留40 m 距離調(diào)面，有利于工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面期間調(diào)整溜子平直度、有利于機(jī)尾頂板控制，工作面旋轉(zhuǎn)詳細(xì)參數(shù)如圖2 所示。

圖2 工作面旋轉(zhuǎn)回采位置（m）

3.2 支架穩(wěn)定性

為防止旋轉(zhuǎn)回采過(guò)程中，支架出現(xiàn)傾斜、擠壓、倒架等現(xiàn)象，特采取以下措施：

1）工作面每切割一刀煤要求從機(jī)尾向機(jī)頭方向單向割煤。

2）移溜要求從機(jī)尾往機(jī)頭方向推移溜子。

3）移架要求從機(jī)頭往機(jī)尾方向拉移。

4）工作面采高控制在3 m 內(nèi)，跟煤層底板回采，降低支架重心。

3.3 運(yùn)輸機(jī)穩(wěn)定性

為保證旋轉(zhuǎn)回采過(guò)程中工作面運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定，應(yīng)采取的措施：

1）每一調(diào)面循環(huán)，移溜從機(jī)頭移溜3 次，然后從機(jī)尾移溜1 次。

2）當(dāng)工作面運(yùn)輸機(jī)與運(yùn)輸?shù)肋\(yùn)輸機(jī)搭接長(zhǎng)度懸殊較大時(shí)，采取加減短接的辦法解決，保證合理搭接。

4 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

1205 工作面里面與外面夾角68°，采用旋轉(zhuǎn)調(diào)面回采工藝比回撤搬家回采工藝相比，工作面增加回采煤量120 000 t，按照550 元/t 測(cè)算，可增加經(jīng)濟(jì)效益6 600 萬(wàn)元，且旋轉(zhuǎn)回采與綜放工作面搬家相比，可節(jié)省工期2 個(gè)月，同時(shí)為其他礦井同等條件的開采提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

5 結(jié)論

1）針對(duì)山西臨縣華潤(rùn)聯(lián)盛黃家溝煤礦1205 綜采工作面回采過(guò)程中遇風(fēng)氧化帶影響的問(wèn)題，提出采用旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)保證工作面的連續(xù)推進(jìn)，從系統(tǒng)準(zhǔn)備工作、調(diào)面比例、進(jìn)刀位置等方面闡述了旋轉(zhuǎn)調(diào)面的具體技術(shù)措施。

2）對(duì)旋轉(zhuǎn)回采過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題如設(shè)備的穩(wěn)定性、調(diào)面角度的選擇等進(jìn)行了說(shuō)明，采取了預(yù)防措施，并對(duì)采用旋轉(zhuǎn)回采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。