綜采放頂煤工作面大角度轉(zhuǎn)向回采技術(shù)研究

楊德存

（窯街煤電集團(tuán)駐天礦安監(jiān)處，甘肅 武威 733000）

1 工作面概況

3226上綜放工作面位于2340-2290區(qū)段之間，東以2290S中巷及其延長線為界，西以2340S中巷及其延長線為界，南以工業(yè)廣場保護(hù)煤柱邊界線為界，北以軌道下山以南20m煤柱為界，工作面平均走向長830m，平均傾斜長98m,可采儲(chǔ)量53萬噸，工作面煤層厚度在3.3～7.37m之間，平均厚度5.8m，煤層傾角在18°～21°之間，平均傾角19°。該工作面可采煤層為中層煤和上層煤，中間夾有0.3～0.8m的油頁巖。

3226工作面?zhèn)雾斠卓缏?，直接頂為黑褐色油頁巖，層理發(fā)育、性脆、厚度14.7m，老頂為灰色泥灰?guī)r，夾有黑色泥巖，厚度83.5m，直接底為灰—灰白色泥質(zhì)粉砂巖，厚度大于50m，老底為灰綠色，堅(jiān)硬的變質(zhì)片麻巖，且發(fā)育有一組垂直節(jié)理面，厚度不詳。地質(zhì)構(gòu)造情況：根據(jù)3216S切眼揭露其中上段揭露的F1斷層是逆斷層，其產(chǎn)狀要素為走向7°，傾向 97°，傾角 45°，落差 0.7～1.8m，從切眼中上段開始延伸到工作面左下角運(yùn)輸順槽，屬壓性逆斷層，將對(duì)3226工作面回采帶來較大影響，同時(shí)，3226上中層煤整體呈寬泛的背斜構(gòu)造。

3226工作面布置按兩道平行布置，在進(jìn)風(fēng)巷切眼向外400m處和回風(fēng)巷切眼向外425m處有兩個(gè)變向點(diǎn)，變向角為21度。在工作面正?；夭蓵r(shí)，下出口超前上出口8～10m，而回風(fēng)巷變向點(diǎn)超前進(jìn)風(fēng)巷變向點(diǎn)33～43m，即：工作面下出口先采到變向點(diǎn),工作面整體變向轉(zhuǎn)過21度并且保持下出口超前上出口8～10m。工作面設(shè)備中橋式轉(zhuǎn)載機(jī)每個(gè)部件之間采用螺栓連接，形成一個(gè)整體，進(jìn)風(fēng)巷寬度為4m，回采中首先是橋式轉(zhuǎn)載機(jī)通過變向點(diǎn)，并要保證工作面前后溜與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的正常搭接。其次是工作面整體變向，并要保證設(shè)備不上竄下滑，這給3226工作面正?；夭蓭硪欢ɡщy，如圖1，2所示。

圖1 層煤整體平面圖

圖2 32262工作面構(gòu)架圖

2 需要解決的關(guān)鍵問題

1）橋式轉(zhuǎn)載機(jī)部件連接為螺栓，整體性強(qiáng)，變向能力差，如何實(shí)現(xiàn)變向，并保證變向過程中工作面刮板輸送機(jī)與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的正常搭接？

2）工作面沿走向方向有兩個(gè)不同的方位，其夾角為21度，回采時(shí)要變向回采，且在工作面通過變向點(diǎn)時(shí)液壓支架如何變向轉(zhuǎn)正？

3）在變向過程中擺采前期使液壓支架和刮板輸送機(jī)下滑,如何下滑量？擺采后期使液壓支架、刮板輸送機(jī)上竄，如何控制上竄量？

4）進(jìn)風(fēng)巷運(yùn)輸設(shè)備為兩臺(tái)膠帶輸送機(jī)在轉(zhuǎn)角處搭接，如何保證橋式轉(zhuǎn)載機(jī)與膠帶輸送機(jī)在轉(zhuǎn)向21度情況下的搭接？

5）工作面轉(zhuǎn)向擺采使工作面增長，如何支護(hù)增長段？

3 解決問題的技術(shù)途徑

1）進(jìn)風(fēng)巷運(yùn)輸設(shè)備合理搭接技術(shù)：利用SGB-40T型可彎曲刮板輸送機(jī)的彎曲性和拆裝靈活性，搭接膠帶輸送機(jī)與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)。

2）采用化解角度技術(shù)：在變向點(diǎn)擴(kuò)幫的方法分解21度為兩個(gè)10.5度。

3）采用單體液壓支柱調(diào)整橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行方向，促使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)沿規(guī)定路線前移，確保整體變向。

4）按規(guī)定比例擺采技術(shù)，確保工作面整體變向。

5）采用調(diào)整液壓支架側(cè)護(hù)打開方式及方向，控制液壓支架定向前移技術(shù)。

6）工作面增長段采用單體液壓支柱配合花邊鋼梁支護(hù)，保證了支護(hù)質(zhì)量。

4 技術(shù)研究

4.1 進(jìn)風(fēng)巷運(yùn)輸設(shè)備合理搭接技術(shù)

3226綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷變向處原采用兩臺(tái)DSJ100/63/2×90型膠帶輸送機(jī)搭接運(yùn)煤，因DSJ100/63/2×90型膠帶輸送機(jī)機(jī)頭包括儲(chǔ)帶箱加上機(jī)尾架總計(jì)長度約52m，而橋式轉(zhuǎn)載機(jī)自煤幫到機(jī)頭約有47m，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)利用膠帶輸送機(jī)機(jī)尾為導(dǎo)軌前移，當(dāng)工作面回采至距變向點(diǎn)100m時(shí)，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)無法繼續(xù)前移，必須拆除膠帶輸送機(jī)，安裝其他運(yùn)輸設(shè)備，或更換為變向運(yùn)輸?shù)哪z帶輸送機(jī)，方可保證運(yùn)煤需要。而變向運(yùn)輸?shù)哪z帶輸送機(jī)成本高。我公司現(xiàn)有的SGB-40T型可彎曲刮板輸送機(jī)的彎曲性和拆裝靈活性好，使用較多，因此我們使用SGB-40T型刮板輸送機(jī)替換膠帶輸送機(jī)，用于橋式轉(zhuǎn)載機(jī)與前臺(tái)膠帶輸送機(jī)的搭接運(yùn)煤。具體做法如下:

1）使用單體液壓支柱頂起橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭。機(jī)頭頂起后及時(shí)在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)過橋段靠機(jī)頭處碼一“井”型木垛，木垛規(guī)格為：采用0.2m×0.2m×1.2m的方木或半圓木。

2）拆除皮帶輸送機(jī)部件。

3）安裝刮板輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)機(jī)頭采用專門制作的固定座固定在前一臺(tái)膠帶輸送機(jī)機(jī)尾上，40T刮板輸送機(jī)中部槽全部封底，防止刮板鏈出槽，并在中部槽兩側(cè)加裝擋煤板，增加運(yùn)煤量。機(jī)尾安裝在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭下部。

4）安裝長2.5m的橋式轉(zhuǎn)載機(jī)固定座。拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)過橋段下部的木垛，將橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭放置在固定座上。

工作面回采過程中，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)在固定座上前移，每班前移固定座。在變向過程中，隨橋式轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)向提前將固定座前移一定角度和方向，促使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)定向前移，40T刮板輸送機(jī)隨固定座擺動(dòng)而移動(dòng)，便于運(yùn)煤，并隨回采掐取橋式轉(zhuǎn)載機(jī)過橋段多余40T刮板輸送機(jī)中部槽。當(dāng)工作面回采至距變向點(diǎn)50m時(shí)，即橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭位于變向點(diǎn)時(shí)，收縮變向點(diǎn)以外膠帶輸送機(jī)機(jī)尾，并重新鋪設(shè)40T刮板輸送機(jī)搭接。當(dāng)工作面變向完成后，拆除40T刮板輸送機(jī)，并回縮變向點(diǎn)以外膠帶輸送機(jī)機(jī)尾至橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭下部，將橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭放置在膠帶輸送機(jī)機(jī)尾上，工作面正?；夭?。

4.2 采用化解角度技術(shù)

因橋式轉(zhuǎn)載機(jī)部件連接為螺栓，整體性強(qiáng)，變向能力差，總長50m。經(jīng)在圖紙上演示計(jì)算，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)無法整體通過變向點(diǎn)。由于3226進(jìn)風(fēng)巷打設(shè)了圓木中立柱，下放大件困難，拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)部件無法運(yùn)出，而且工作面轉(zhuǎn)向后走向還有約450m，若拆除橋式轉(zhuǎn)載機(jī)使用其他運(yùn)煤設(shè)備，工作面生產(chǎn)過程中運(yùn)煤量無法保證，且塊煤無法使用破碎機(jī)破碎，勢必影響生產(chǎn)。經(jīng)過比對(duì)計(jì)算，若在變向點(diǎn)采用擴(kuò)幫方法分解變向角度，可使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)順利變向。具體做法如下:

1）擴(kuò)幫范圍：當(dāng)工作面回采至距變向點(diǎn)60m時(shí)（即轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭距變向點(diǎn)11m時(shí)），對(duì)進(jìn)風(fēng)巷變向點(diǎn)下幫側(cè)左右各10m范圍內(nèi)擴(kuò)幫，最大處擴(kuò)幫寬度距變向點(diǎn)下幫為1.2m，擴(kuò)幫高度2.3m，在左右各10m范圍內(nèi)逐漸減小。

2）擴(kuò)幫方法：擴(kuò)幫時(shí)采用打眼放炮方法。

3）擴(kuò)幫處支護(hù)：采用單體液壓支柱配合板木、木柱帽架設(shè)一梁二柱、戴帽點(diǎn)柱傾向棚支護(hù)，板木采用長2m，直徑大于0.18m的半圓木，柱帽采用長×寬＝0.4m×0.18m的半圓木。單體液壓支柱柱距1.0m，排距1.0m。在變向點(diǎn)上幫側(cè)及變向點(diǎn)兩側(cè)各碼一“井型”木垛，木垛采用長×寬×高＝1.2m×0.2m×0.2m的方木。

擴(kuò)幫后，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)變向過程中，當(dāng)機(jī)頭機(jī)尾擺動(dòng)到進(jìn)風(fēng)巷上幫側(cè)時(shí)，橋式轉(zhuǎn)載機(jī)中部剛通過擴(kuò)幫處，在變向過程中，隨橋式轉(zhuǎn)載機(jī)擺動(dòng)及時(shí)替換阻擋的單體液壓支柱，保證了橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的順利變向。

4.3 采用單體液壓支柱調(diào)整橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行方向，促使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)沿規(guī)定路線前移，確保整體變向

具體做法如下：

1）當(dāng)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭回采至距轉(zhuǎn)彎點(diǎn)15m時(shí)，利用單體液壓支柱整體上頂橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，單體液壓支柱一頭頂在進(jìn)風(fēng)巷下幫，另一頭頂在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)下幫側(cè)。單體液壓支柱柱頭向工作面方向帶有70°～80°的夾角，當(dāng)移橋式轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)支柱受力向上幫側(cè)頂橋式轉(zhuǎn)載機(jī)。

2）隨工作面回采，當(dāng)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭距進(jìn)風(fēng)巷轉(zhuǎn)彎點(diǎn)2～5m時(shí)，每次移設(shè)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)，利用單體液壓支柱下頂橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭，上頂橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾落地段，使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)彎。

3）隨橋式轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)向提前將固定座前移一定角度和方向，促使橋式轉(zhuǎn)載機(jī)定向前移。

4.4 按規(guī)定比例擺采技術(shù)，確保工作面整體變向

當(dāng)工作面回采至距轉(zhuǎn)彎點(diǎn)10m時(shí)，通過工作面上段擺采（即工作面機(jī)尾每片幫推進(jìn)0.6m，機(jī)頭每片幫推進(jìn)0m或0.2m）使工作面機(jī)尾比機(jī)頭多進(jìn)22m，工作面轉(zhuǎn)彎。

1）擺采過程中，按1∶2的比例擺采，即機(jī)頭推進(jìn)1m機(jī)尾推進(jìn)2m。并根據(jù)前溜下滑量及液壓支架轉(zhuǎn)向情況，確定擺采及正常回采。

2）擺采過程中，嚴(yán)格掌握機(jī)頭、機(jī)尾向前推進(jìn)量，并事先在巷幫上作出標(biāo)志，保證每循環(huán)擺采進(jìn)度。

4.5 采用調(diào)整液壓支架側(cè)護(hù)打開方式及方向，控制液壓支架定向前移技術(shù)

1）擺采過程中，若液壓支架尾梁上下偏，必須及時(shí)調(diào)整液壓支架尾梁側(cè)護(hù)管路，移架過程中及時(shí)利用側(cè)護(hù)調(diào)整液壓支架角度，保證液壓支架垂直于煤壁。

2）若擺采過程中，前留下滑，可利用液壓支架側(cè)護(hù)調(diào)整液壓支架使液壓支架尾梁略向下偏，即將液壓支架上下兩側(cè)側(cè)護(hù)中同側(cè)頂梁側(cè)護(hù)與掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)管路倒反，移架前及移架后，打下側(cè)頂梁側(cè)護(hù)收下側(cè)掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)，同時(shí)在同一液壓支架上打上側(cè)掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)，收頂梁側(cè)護(hù)，使液壓支架架頭向上出口方向擺動(dòng)一定角度，以工作面拉線為準(zhǔn)，后上立柱離線50～100mm。保證液壓支架定向前移，從而帶動(dòng)前部刮板輸送機(jī)上竄。也可采用從下向上推溜、從上向下割煤的方式回采，抵消前部刮板輸送機(jī)下滑量。

3）若擺采過程中，前留上竄，可利用液壓支架側(cè)護(hù)調(diào)整液壓支架使液壓支架尾梁略向上偏，即將液壓支架上下兩側(cè)側(cè)護(hù)中同側(cè)頂梁側(cè)護(hù)與掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)管路倒反，移架前及移架后，收下側(cè)頂梁側(cè)護(hù)，打下側(cè)掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)，同時(shí)在同一液壓支架上收上側(cè)掩護(hù)梁、尾梁側(cè)護(hù)，打頂梁側(cè)護(hù)，使液壓支架架頭向下出口方向擺動(dòng)一定角度，以工作面拉線為準(zhǔn)，后下立柱離線50～100mm。保證液壓支架定向前移，從而帶動(dòng)前部刮板輸送機(jī)下滑。也可采用從上向下推溜、從下向上割煤的方式回采，增大前部刮板輸送機(jī)下滑量。

4）工作面機(jī)頭轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)彎點(diǎn)后，為防止工作面設(shè)備下滑，利用擺采使工作面機(jī)頭超前機(jī)尾5～8m后，工作面再正常回采。

4.6 工作面增長段采用單體液壓支柱配合花邊鋼梁支護(hù)，保證了支護(hù)質(zhì)量

擺采初期由于進(jìn)風(fēng)巷橋式轉(zhuǎn)載機(jī)整體上擺，工作面設(shè)備上竄，造成工作面變短，采用在回風(fēng)巷上幫側(cè)擴(kuò)幫方法，擴(kuò)幫時(shí)采用打眼放炮方法。擴(kuò)幫過程中若上幫側(cè)片幫增大、支護(hù)困難時(shí)，在上幫側(cè)掛金屬網(wǎng)、打注長2.4m的錨桿防止片幫。

擺采過程中前部刮板輸送機(jī)下滑，造成工作面長度增加。當(dāng)工作面4﹟過渡架與回風(fēng)巷上幫側(cè)間距超過1m時(shí)，在4﹟過渡架與回風(fēng)巷上幫側(cè)架設(shè)成對(duì)邁步走向抬棚梁支護(hù)。

1）采用2.5m單體液壓支柱配合2.8m鋸齒花邊鋼梁架設(shè)成對(duì)邁步走向抬棚梁，“一梁三柱”支護(hù)。對(duì)梁數(shù)量視具體情況而定。對(duì)與對(duì)間距0.8m(中—中)，對(duì)梁中根與根間距0.2m，單體支柱柱距0.6m、0.2m，排距0.8m。保證控頂距在6.0～6.6m之間。

2）支護(hù)布置形式為錯(cuò)梁齊柱，隨工作面推進(jìn)交替邁步前移，邁步距離1.2m。

5 取得的效果

該項(xiàng)目的完成不僅解決了采煤工作面現(xiàn)場急需的工程技術(shù)難題，而且使職工的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低，提高了工效；除拆除、安裝設(shè)備影響了約五個(gè)小班外，工作面做到了正常回采，采用此技術(shù)工作面轉(zhuǎn)向共回采25d，當(dāng)月綜采隊(duì)共生產(chǎn)原煤8.7萬t，與正?；夭蓵r(shí)產(chǎn)量一樣。在變向回采過程中盡量好使用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施，比如40T溜子等，礦上不必花費(fèi)其它資金。同時(shí)工作面變向回采過程中未發(fā)生一起人身及非傷亡影響事故，為公司安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。