大傾角綜采工作面收尾旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝實(shí)踐

劉　康

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇　蘇州　215163)

綜合機(jī)械化采煤工作面調(diào)斜技術(shù)應(yīng)用于三角煤回收、往復(fù)開采以及斷層導(dǎo)致的工作面調(diào)整，本質(zhì)上是圍繞圓心進(jìn)行的一定角度的旋轉(zhuǎn)，分為實(shí)中心旋轉(zhuǎn)和虛中心旋轉(zhuǎn)[1-3].大部分情況下，它以上巷機(jī)尾或下巷機(jī)頭為中心，工作面另一端圍繞中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，工作面截割扇形煤壁進(jìn)行開采。

根據(jù)回采經(jīng)驗(yàn)，大傾角綜采工作面回采過程中工作面?zhèn)涡辈贾媚軌蚍乐构ぷ髅嬖O(shè)備上竄下滑，一般偽斜角度在5°～7°[4-7].眾維煤礦一直嚴(yán)格執(zhí)行偽斜開采，同時(shí)工作面在遇到調(diào)斜開采時(shí)采用虛心調(diào)斜方式，保證工作面支架不會(huì)存在咬架擠架現(xiàn)象。

眾維煤礦12081綜采工作面回采末期多次采用虛心調(diào)斜控制工作面上竄下滑現(xiàn)象，但是效果并不理想，不能夠充分回收煤炭資源，在多次嘗試后機(jī)頭已經(jīng)回采至工作面上繩位置，此時(shí)工作面與停采線斜交，需要調(diào)斜10°41′. 因此，眾維煤礦開展大傾角綜采工作面收尾旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝實(shí)踐，采用定心旋轉(zhuǎn)正斜回采的方式進(jìn)行上繩收尾，以便最大程度回收煤炭資源。

1　工程概況

眾維煤礦12081綜采工作面地面對(duì)應(yīng)位置為天山南麓低山帶，標(biāo)高+2 900～+2 960 m，工作面平均埋深380 m；12081工作面屬二采區(qū)第7個(gè)綜采工作面，北部、南部和東部均為實(shí)體煤，西臨二采區(qū)回風(fēng)上山；工作面開采煤層為IV13煤，傾角30°，均厚2.1 m，工作面斜長(zhǎng)165 m，平均走向長(zhǎng)度366 m；煤層直接頂以厚層狀細(xì)～粗粒砂巖為主，厚度為8.27～20.13 m，平均厚度14.2 m；偽頂為薄層狀含炭泥巖或含炭粉砂巖，厚度為0～1.15 m，平均厚度0.57 m；直接底為厚層狀粉砂巖，局部為細(xì)粒砂巖，成分以石英長(zhǎng)石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，具小型交錯(cuò)層理，厚度為23.65～41.03 m，平均厚度為32.34 m，煤層頂?shù)装迩闆r見表1.

表1　煤層頂?shù)装迩闆r表

2　工作面收尾旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝

2.1　旋轉(zhuǎn)調(diào)斜方案

眾維煤礦大傾角綜采工作面12081采用偽斜布置，回采臨近結(jié)束時(shí)，12021工作面上巷距離停采線49.5 m，下巷距離停采線21 m，下巷超前上巷13.5 m，見圖1.

圖1　工作面推采位置及停采線位置圖

綜采工作面調(diào)斜方式有實(shí)中心調(diào)斜和虛中心調(diào)斜兩種[8-10].由于12021工作面頂板較為穩(wěn)定、調(diào)斜角度不大，采用實(shí)中心調(diào)斜開采。在調(diào)斜前，下巷超前上巷13.5 m，調(diào)斜后上巷超前下巷15 m，調(diào)斜方案示意圖見圖2.

圖2　工作面調(diào)采方案示意圖

2.2　旋轉(zhuǎn)調(diào)斜參數(shù)設(shè)計(jì)

當(dāng)工作面下巷推進(jìn)至上網(wǎng)上繩位置時(shí)，停止推移機(jī)頭處刮板輸送機(jī)，機(jī)尾端移一個(gè)截深，保持機(jī)頭不動(dòng)，將刮板輸送機(jī)順直，再進(jìn)行采煤機(jī)割煤，每割一刀為一個(gè)小扇形，調(diào)斜參數(shù)如下：

1) 每循環(huán)調(diào)斜角度為：

式中：

B—采煤機(jī)截深，m，取0.6；

L—工作面長(zhǎng)度，m，取178.3.

經(jīng)過計(jì)算，得a'=0°13′.

2) 調(diào)斜完(旋轉(zhuǎn)完)扇形塊段共需循環(huán)刀數(shù)m計(jì)算如下：

當(dāng)前工作面斜長(zhǎng)178.89 m，工作面垂直推進(jìn)方向時(shí)斜長(zhǎng)為177.59 m，調(diào)斜結(jié)束后工作面斜長(zhǎng)為178.49 m，工作面支架總長(zhǎng)178.5 m，所以工作面總長(zhǎng)度滿足支架長(zhǎng)度要求，不需要回撤支架。

2.3　旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝

1) 工作面割煤循環(huán)。

由于工作面采用定點(diǎn)調(diào)斜，根據(jù)現(xiàn)工作面推進(jìn)位置及工作面支架推進(jìn)距離關(guān)系，保持機(jī)頭不動(dòng)，每推進(jìn)6個(gè)機(jī)尾作為一個(gè)循環(huán)，順直工作面刮板輸送機(jī)。

a) 煤機(jī)從110#架重刀割機(jī)尾三角煤，從20#架向110#架推刮板輸送機(jī)，煤機(jī)重刀下行至10#架(一個(gè)機(jī)尾)。b) 煤機(jī)空刀上行，從110#架重刀割機(jī)尾三角煤，從40#架向110#架推刮板輸送機(jī)，煤機(jī)重刀下行至30#架(二個(gè)機(jī)尾)。c) 煤機(jī)空刀上行，從110#架重刀割機(jī)尾三角煤，從60#架向110#支架推刮板輸送機(jī)，煤機(jī)重刀下行至50#架(三個(gè)機(jī)尾)。d) 煤機(jī)空刀上行，從110#架重刀割機(jī)尾三角煤，從80#架向110#支架推刮板輸送機(jī)，煤機(jī)重刀下行至70#架(四個(gè)機(jī)尾)。e) 煤機(jī)空刀上行，從110#架重刀割機(jī)尾三角煤，從100#架向110#支架推刮板輸送機(jī)，煤機(jī)重刀下行至90#架(五個(gè)機(jī)尾)。f) 煤機(jī)上行斜切進(jìn)刀割機(jī)尾三角煤，下行順直煤墻至機(jī)頭3#支架(六個(gè)機(jī)尾)。

工作面在調(diào)采過程中，如出現(xiàn)中間架滯后，可保持機(jī)頭、機(jī)尾不動(dòng)，通過工作面支架拉線找直，煤機(jī)上下返刀順直工作面刮板輸送機(jī)，杜絕出現(xiàn)擠架、咬架現(xiàn)象。工作面進(jìn)刀示意圖見圖3.

圖3　工作面進(jìn)刀示意圖

2) 支架防擠措施。

a) 支架中心距保持在1 500±100 mm.b) 嚴(yán)禁運(yùn)輸機(jī)拐急彎處拉架，工作面弧度段拉架，應(yīng)密切關(guān)注架間隙，如出現(xiàn)拉架困難，及時(shí)調(diào)整支架間隙。c) 支架側(cè)護(hù)板必須升緊，防止拉臨近支架造成架間隙減小，引起支架擠死。d) 連續(xù)5架平均間隙在100 mm的應(yīng)及時(shí)調(diào)整，防止擠死支架。e) 調(diào)架順序沿機(jī)頭向機(jī)尾進(jìn)行，逐架調(diào)整。f) 支架應(yīng)和運(yùn)輸機(jī)始終保持垂直狀態(tài)，偏角不超過5°，超過5°及時(shí)調(diào)架。

3) 工作面防滑措施。

a) 刮板機(jī)頭處打設(shè)兩根液壓支柱作為戧柱，防止調(diào)斜過程中刮板機(jī)下滑。b) 根據(jù)工作面長(zhǎng)度變化，適時(shí)拆除刮板機(jī)中部槽，保證工作面刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接合理。c) 工作面在調(diào)采過程中，為了防止工作面支架及刮板輸送機(jī)下滑，必須使用單體柱在10#架(以后每隔10架)打設(shè)一個(gè)防滑戧柱，打設(shè)方法為10#架底座推移框架底座至11#架輸送機(jī)十字連接頭。d) 工作面調(diào)斜過程中必須保證上下安全出口空間，不能滿足要求時(shí)必須進(jìn)行擴(kuò)幫。e) 根據(jù)工作面地質(zhì)情況，為防止刮板輸送機(jī)在工作面采煤時(shí)造成下滑，在地面檢修刮板輸送機(jī)時(shí)在刮板輸送機(jī)底板焊接2 根規(guī)格20 mm×700 mm 的螺紋鋼作為防滑裝置。f) 在液壓支架上安裝防倒防滑裝置。液壓支架防倒防滑裝置是利用裝設(shè)在支架上的防倒、防滑千斤頂在調(diào)架時(shí)產(chǎn)生一定的推力，以防支架下滑、傾倒，并進(jìn)行架間調(diào)整的一種裝置。

3　調(diào)斜安全技術(shù)措施

1) 調(diào)斜回采期間，加強(qiáng)頂板及煤墻管理，工作面片幫地段及時(shí)拉超前架并伸出伸縮梁護(hù)幫板維護(hù)煤墻及頂板。

2) 工作面泵站壓力不得小于30 MPa，支架升緊升牢，保證支架初撐力不小于24 MPa.

3) 工作面運(yùn)輸機(jī)嚴(yán)禁急拐彎，防止折斷運(yùn)輸機(jī)啞鈴銷或齒軌，嚴(yán)禁在煤機(jī)機(jī)身位置推刮板輸送機(jī)。

4) 因調(diào)斜期間機(jī)頭推進(jìn)度較慢，應(yīng)加強(qiáng)機(jī)頭超前管理，每班必須安排專人處理超前支護(hù)隱患，并對(duì)機(jī)頭超前支護(hù)循環(huán)注液，保證頂板支護(hù)效果。

5) 堅(jiān)持二次推刮板輸送機(jī)制，以使刮板輸送機(jī)幫緊貼煤墻，減小支架頂梁與煤壁的距離。

6) 工作面推刮板輸送機(jī)前機(jī)頭處戧柱必須進(jìn)行補(bǔ)液確保支柱支撐有力，防止刮板輸送機(jī)下滑。

7) 工作面調(diào)斜回采，每個(gè)調(diào)斜循環(huán)集中調(diào)整一次架形，保證一個(gè)支架的兩個(gè)大立柱直線偏差不得超過70 mm.

8) 工作面調(diào)斜多進(jìn)機(jī)尾，機(jī)尾不得超前放棚，并保證超前支護(hù)長(zhǎng)度符合規(guī)程規(guī)定。

4　結(jié)　論

1) 眾維煤礦通過大傾角綜采工作面收尾旋轉(zhuǎn)調(diào)斜工藝實(shí)踐，采用定心旋轉(zhuǎn)正斜回采的方式進(jìn)行上繩收尾，有效防止了工作面刮板輸送機(jī)下滑和支架咬架擠架現(xiàn)象，提高了工作面生產(chǎn)效率，增加了煤炭資源回收率。

2) 解決了眾維煤礦大傾角綜采工作面只能進(jìn)行偽斜虛心回采技術(shù)調(diào)整工作面上竄下滑的難題，為以后的大傾角綜采工作面提高煤炭資源回收率起到了指導(dǎo)作用。

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