不規(guī)則煤柱綜采工作面回采方案優(yōu)化

陰潤(rùn)健

（山西潞安集團(tuán)蒲縣新良友煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041200）

受地質(zhì)構(gòu)造影響，綜采工作面在布置時(shí)切眼與順槽存在偽斜角度，形成不規(guī)則工作面。由于不規(guī)則工作面存在偽斜現(xiàn)象，工作面在結(jié)采時(shí)，煤柱損失量大，在形成回撤通道時(shí)與傳統(tǒng)工作面相比通道長(zhǎng)度大，施工回撤通道成本費(fèi)用高，且偽斜工作面回撤通道頂板壓力顯現(xiàn)嚴(yán)重。通過(guò)技術(shù)研究，對(duì)不規(guī)則201 煤柱回收工作面采用旋轉(zhuǎn)回采工藝。

1 概況

山西潞安集團(tuán)蒲縣新良友煤業(yè)有限公司201 工作面位于二采區(qū)，主要對(duì)二采區(qū)1#軌道下山、運(yùn)輸下山、回風(fēng)下山之間煤柱進(jìn)行回收。1#運(yùn)輸下山回采段長(zhǎng)454m，二采區(qū)1#專(zhuān)用回風(fēng)下山回采段長(zhǎng)425m，二采區(qū)煤柱回收工作面長(zhǎng)89.1m，工作面?zhèn)涡苯嵌葹?8°。

201 工作面回采煤層為山西組3#煤層。煤層賦存較穩(wěn)定，平均厚度2.15m，平均傾角9°，煤層中含一層夾矸，以灰黑色泥巖為主，總厚度為0.4m。201 工作面安裝ZZG4800-14/30 型端頭支架3 架、ZZG4400-14/30 型 支 架59 架、MG200/500-AWD 型采煤機(jī)、SGB-730/400 刮板輸送機(jī)、SZZ-730/160 型轉(zhuǎn)載機(jī)以及DSJ80 型膠帶輸送機(jī)。如圖1 所示。

圖1 201 不規(guī)則工作面設(shè)備布置平面示意圖

2 工作面原回采工藝及問(wèn)題分析

2.1 原工作面回采方案

初步設(shè)計(jì)201 工作面采用偽斜回采工藝，工作面按設(shè)計(jì)偽斜角度向前割煤推進(jìn)。當(dāng)二采區(qū)專(zhuān)用回風(fēng)下山推進(jìn)至100m 處，二采區(qū)運(yùn)輸下山推進(jìn)至129m 處工作面停止回采，并進(jìn)行工作面搬家回撤任務(wù)。工作面設(shè)計(jì)回采煤量為8.2 萬(wàn)t，預(yù)留煤柱量為2.95 萬(wàn)t，回采周期為52d，結(jié)采時(shí)搬家回撤周期27d。

2.2 原回采方案主要存在問(wèn)題

（1）煤柱損失量大。201 工作面剩余煤柱寬度100～150m 范圍內(nèi)，造成大量煤柱損失。

（2）工作面管理難度大。由于201 工作面?zhèn)涡陛^大，且下山回采，在回采過(guò)程中需不斷調(diào)整工作面、刮板輸送機(jī)、液壓支架偽斜角度，確保平直。工作面在回采過(guò)程中需對(duì)刮板輸送機(jī)機(jī)頭處三角煤柱進(jìn)行安全維護(hù)，當(dāng)工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造或應(yīng)力區(qū)時(shí)需采取特殊支護(hù)措施進(jìn)行三角煤柱區(qū)域頂板加強(qiáng)支護(hù)，加大了工作面安全管理難度。

（3）工作面搬家回撤周期長(zhǎng)。偽斜工作面相比正規(guī)回采時(shí)工作面長(zhǎng)度要長(zhǎng)21m，增加了工作面結(jié)采時(shí)回撤通道施工工程量。而且工作面在設(shè)備回撤時(shí)，受偽斜影響，大型設(shè)備如液壓支架、采煤機(jī)等從工作面回撤難度大，需對(duì)機(jī)頭處三角煤柱進(jìn)行搬角施工，延長(zhǎng)了工作面搬家回撤周期。

3 201 工作面回采方案優(yōu)化

為了保證201 工作面回采安全，提高工作面煤柱回采率，決定201 工作面采用旋轉(zhuǎn)調(diào)斜回采工藝。

3.1 旋轉(zhuǎn)回采方案確定

由于工作面回采前100m 受初次來(lái)壓影響，工作面頂板、煤壁穩(wěn)定性差，工作面?zhèn)涡苯嵌葹?8°，工作面機(jī)頭比機(jī)尾超前29m，所以決定工作面在前100m 采用偽斜回采，工作面回采至100m處時(shí)以機(jī)尾為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)采用旋轉(zhuǎn)調(diào)斜回采工藝。

3.2 旋轉(zhuǎn)等分點(diǎn)確定

201 工作面安裝的SGB-730/400 刮板輸送機(jī)總長(zhǎng)度為95m，輸送機(jī)最大允許彎曲角度為α=2.0°，MG200/500-AWD 型采煤機(jī)最大割煤深度為0.5m，ZZG4400-14/30 型過(guò)渡支架寬度為1.4m。所以當(dāng)輸送機(jī)達(dá)到最大彎曲度時(shí)輸送機(jī)彎曲長(zhǎng)度為L(zhǎng)=S/sinα=14.5m，共計(jì)10 個(gè)液壓支架寬度。201 工作面共計(jì)長(zhǎng)度為89m，所以旋轉(zhuǎn)時(shí)等分點(diǎn)數(shù)n=89/14.5 ≈6。第一個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n1位于52#支架處，第二旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n2位于42#支架處，第三個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n3位于32#支架處，第四旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n4位于22#支架處，第五個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n5位于22#支架處，第六旋轉(zhuǎn)點(diǎn)n6位于2#支架處。

3.3 旋轉(zhuǎn)回采工藝

（1）工作面回采至100m 處時(shí)將采煤機(jī)移至52#支架處，然后將采煤機(jī)由52#支架向機(jī)尾進(jìn)行斜切進(jìn)刀割煤，割煤深度為0.5m。割煤完成后及時(shí)將采煤機(jī)移至42#支架處，并對(duì)52#～62#支架之間刮板輸送機(jī)進(jìn)行前移，并移架。

（2）采煤機(jī)移至42#支架后再次向機(jī)尾斜切進(jìn)刀，并割煤至機(jī)尾。割煤完成后將采煤機(jī)移至32#支架處，并推移42#～62#支架之間刮板輸送機(jī)。

（3）依次類(lèi)推，直至采煤機(jī)移至2#支架處并割煤完成，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)割煤循環(huán)完成。如圖2 所示。共計(jì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)度為3.0m，需進(jìn)行10 個(gè)旋轉(zhuǎn)回采循環(huán)。

圖2 201 工作面旋轉(zhuǎn)回采時(shí)進(jìn)刀方式平面示意圖

3.4 安全技術(shù)措施

（1）工作面旋轉(zhuǎn)回采前必須將液壓支架支護(hù)到位，工作面端面距不得大于0.3m；

（2）在工作面旋轉(zhuǎn)回采過(guò)程中若煤壁片幫嚴(yán)重，必須對(duì)工作面煤壁采取注漿、施工玻璃鋼錨桿等措施進(jìn)行有效維護(hù)；

（3）工作面在旋轉(zhuǎn)回采期間應(yīng)及時(shí)移架，工作面在過(guò)地質(zhì)構(gòu)造時(shí)應(yīng)減小采煤機(jī)截割深度；

（4）工作面每個(gè)旋轉(zhuǎn)循環(huán)完成后，應(yīng)及時(shí)清理工作面煤矸石并對(duì)工作面液壓支架進(jìn)行檢修維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）201 工作面采用旋轉(zhuǎn)回采后，工作面正?；夭伤俣扔稍瓉?lái)的7.0m/d 提高至9.5m/d，工作面回采周期縮短8d。

（2）采用旋轉(zhuǎn)回采后至工作面結(jié)采時(shí)，預(yù)留的保安煤柱寬度由原來(lái)的129m 縮減為80m，工作面回采長(zhǎng)度增加了50m，增加了工作面煤柱回采量1.4 萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)效益700 萬(wàn)元。

（3）與原偽斜回采工藝相比，旋轉(zhuǎn)回采后避免了偽斜回采期間三角煤柱維護(hù)，工作面結(jié)采期間縮短了工作面回撤通道施工工程量，保證了工作面安全快速回撤。