不規(guī)則邊角工作面精細(xì)化回采方案應(yīng)用

吳躍東

（大同煤礦集團(tuán)燕子山礦，山西 大同 037037）

1 概述

大同煤礦集團(tuán)燕子山礦303盤區(qū)8307工作面北部位8308工作面，東部為實(shí)煤區(qū)，南部為井田邊界，西部為盤區(qū)大巷；8307設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1280m，傾向長(zhǎng)度為123m，工作面回采煤層為14-3層，平均厚度為1.8m，平均傾角為11°，工作面采用機(jī)械化后退式回采工藝。

8307工作面運(yùn)輸順槽（2307巷）從303盤區(qū)皮帶巷開口施工，巷道掘進(jìn)480m按設(shè)計(jì)拐彎施工8307切巷，由于盤區(qū)軌道巷揭露三條F1、F2、F3正斷層，其中F1斷層落差為3.1m，F(xiàn)2斷層落差為2.3m，F(xiàn)3斷層落差為1.6m，受三天斷層明落差影響，8307回風(fēng)順槽（5307巷）從盤區(qū)回風(fēng)巷以80°夾角開口施工，5307施工230m后按設(shè)計(jì)拐彎掘進(jìn)1080m后與切巷貫通，從而形成不規(guī)則邊角煤柱工作面，如圖1所示。

圖1 8307不規(guī)則工作面平面布置示意圖

2 精細(xì)化回采方案研究

為了提高8307不規(guī)則工作面煤柱回采率，加快工作面回采速度，燕子山礦通過研究提出了以下幾種精細(xì)化回采方案。

2.1 拋面法回采方案

1）回采工藝：工作面采用后退式回采工藝，當(dāng)工作面回采至1080m處時(shí)，及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡辈⑼Ｖ够夭?，然后施工回撤通道進(jìn)行工作面搬家回撤。

2）優(yōu)缺點(diǎn)分析：①優(yōu)點(diǎn)：工作面屬于正規(guī)回采，102d即可完成工作面回采任務(wù)，工作面回采速度及搬家回撤速度快、難度小于，便于集中施工；②缺點(diǎn)：工作面會(huì)在至1080m停采后，造成工作面煤柱損失量達(dá)2萬(wàn)t，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3800余萬(wàn)元。

2.2 直接回采方案

1）回采工藝：工作面在前1080m范圍內(nèi)直接進(jìn)行回采，1080m后由于工作面不斷縮短，回采時(shí)邊推進(jìn)邊回撤工作面支架及縮短刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度，當(dāng)工作面回采至80m處時(shí)工作面停止回采。

2）優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：與拋面法相比直接回采法可提高工作面煤柱回采量達(dá)2萬(wàn)t，提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3800余萬(wàn)元；②缺點(diǎn)：工作面回采1080m工作面逐漸縮短，在回采期間需不斷撤出工作面多余支架，同時(shí)需拆除多余輸送機(jī)溜槽，通過計(jì)算，工作面1080m后回采速度為2.4m/d，整個(gè)工作面回采周期預(yù)計(jì)達(dá)147d，工作面回采周期長(zhǎng)。

2.3 旋轉(zhuǎn)回采方案

1）回采工藝：工作面回采至1080m后停止正規(guī)回采，按設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)回采，確保工作面在三角煤柱回采時(shí)工作面?zhèn)涡遍L(zhǎng)度與正規(guī)回采長(zhǎng)度一致，工作面回采至80m處停止回采。

2）優(yōu)缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：提高了工作面煤柱回采率及經(jīng)濟(jì)效益，避免了工作面回采時(shí)撤架工序，工作面回采周期預(yù)計(jì)為120d；②旋轉(zhuǎn)回采時(shí)需精確計(jì)算選裝角度及旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度，及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡薄?/p>

通過以上三種方案對(duì)比分析，最終決定對(duì)8307不規(guī)則工作面采用旋轉(zhuǎn)回采工藝。

3 旋轉(zhuǎn)回采工藝

3.1 旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位置確定

8307工作面回采期間工作面采用型號(hào)為MG-250/560雙滾筒牽引采煤機(jī)進(jìn)行割煤，割煤深度為0.7m，在工作面安裝一部SGZ型刮板輸送與2307巷安裝的轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)相互搭接進(jìn)行聯(lián)合出煤，為了保證刮板輸送機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接穩(wěn)定，決定以機(jī)頭1#支架作為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行工作面旋轉(zhuǎn)施工。

3.2 旋轉(zhuǎn)等分點(diǎn)確定

8307工作面安裝了一部SGZ-764/400刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)運(yùn)行最大彎曲角度為1.5°，在允許彎曲范圍內(nèi)輸送機(jī)長(zhǎng)度L=S/sinA（S為采煤機(jī)截割深度，取0.7m；A為輸送機(jī)彎曲角，取1.5°），所以L=27m，共計(jì)18個(gè)支架長(zhǎng)度；8307工作面總長(zhǎng)度為123m，所以共計(jì)等分點(diǎn)數(shù)量N=123÷27≈5；以55#支架為第一等分點(diǎn)，第二等分點(diǎn)位于37#支架，第三等分點(diǎn)位于19#支架，第四等分點(diǎn)位于1#支架。

3.3 旋轉(zhuǎn)回采工藝

1）工作面回采至1080m處時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡?，保證工作面“三直一平”，并及時(shí)將液壓支架、刮板輸送機(jī)推移到位，清理工作面浮煤，然后將采煤機(jī)移至73#支架處。

2）采煤機(jī)從73#支架處斜切進(jìn)刀割煤至55#支架處，當(dāng)55-73#支架之間煤柱割煤完成后采煤機(jī)下行至37#支架處，然后及時(shí)前移55#-73#支架及刮板輸送機(jī)，第一短刀割煤循環(huán)完成。

3）采煤機(jī)從37#支架繼續(xù)斜切進(jìn)刀，割煤完成后及時(shí)將37-73#支架、刮板輸送機(jī)移至到位，并將采煤機(jī)后退至19#支架，第二短刀割煤循環(huán)完成。

4）采煤機(jī)從19#支架斜切進(jìn)刀割煤至73#支架，割煤后將19-73#支架、刮板輸送機(jī)推移到位，并將采煤機(jī)下行至1#支架，此時(shí)完成第三循環(huán)短刀割煤工序。

5）采煤機(jī)從1#支架割煤至73#支架，然后及時(shí)將1#-73#支架、刮板輸送機(jī)移至到位，完成一個(gè)長(zhǎng)刀割煤，此時(shí)工作面已完成一個(gè)循環(huán)旋轉(zhuǎn)回采，如圖2所示，由于采煤機(jī)截割深度為0.7m，所以在一個(gè)旋轉(zhuǎn)回采循環(huán)內(nèi)割煤長(zhǎng)度為2.8m。

6）第一旋轉(zhuǎn)回采循環(huán)完成進(jìn)行第二循環(huán)旋轉(zhuǎn)回采，施工工藝相同，為了保證在三角煤柱區(qū)域工作面旋轉(zhuǎn)后工作面長(zhǎng)度為123m，工作面需旋轉(zhuǎn)角度為20°，旋轉(zhuǎn)水平距離為42m，如圖1所示，所以需旋轉(zhuǎn)循環(huán)數(shù)為M=42÷2.8=15。

圖2 8307工作面等分法旋轉(zhuǎn)回采割煤進(jìn)刀方式示意圖

7）8307工作面旋轉(zhuǎn)回采到位后，以偽斜的方式回采至工作面停采線位置，此時(shí)工作面機(jī)頭滯后機(jī)尾42m，為了保證工作面搬家回撤任務(wù)，對(duì)機(jī)頭三角煤柱采取爆破回采工藝，直至工作面與頭尾順層垂直。

3.4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

1）回采速度分析：截止2018年4月25日工作面已回采至1080m處，在此期間屬于正規(guī)回采工藝，平均回速度為7.2m/d，共計(jì)用時(shí)93d，工作面旋轉(zhuǎn)回采共計(jì)用時(shí)2d，旋轉(zhuǎn)后偽斜回采至停采線共計(jì)用時(shí)12d，三角煤柱爆破回采用時(shí)9d，整個(gè)工作面回采結(jié)束共計(jì)用時(shí)116d，比預(yù)計(jì)提前4d完成。

2）回采量分析：工作面采取旋轉(zhuǎn)回采后實(shí)現(xiàn)了對(duì)不規(guī)則三角煤柱回采，共計(jì)回采煤炭量達(dá)2.7t，提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)6400余萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

大同煤礦集團(tuán)燕子山礦通過技術(shù)研究，對(duì)8307不規(guī)則工作面提出了旋轉(zhuǎn)回采工藝，通過實(shí)際應(yīng)用，該回采工藝不僅縮短了工作面回采時(shí)間，而且提高了工作面煤炭回采量，達(dá)到了礦及集團(tuán)公司提出的精細(xì)化回采目的，為其它煤礦類似條件工作面精細(xì)回采提供了實(shí)踐依據(jù)，取得了顯著應(yīng)用成效。