綜采工作面轉(zhuǎn)角初采實(shí)踐研究

史殿峰

（鐵煤集團(tuán)大興煤礦綜檢車(chē)間，遼寧 調(diào)兵山112700）

隨著礦井開(kāi)采時(shí)間和開(kāi)采深度的增加，大塊的煤田逐步減少，且地質(zhì)構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，利用原有巷道回收邊角煤柱已成為延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、提高回采率的主要方法；這樣回采順槽會(huì)出現(xiàn)拐彎折線，而綜采工作面過(guò)拐點(diǎn)又比較困難，容易出現(xiàn)擠架、倒架、輸送機(jī)難以管理，頂板難以控制等困難。為此必須對(duì)綜采工作面轉(zhuǎn)角技術(shù)進(jìn)行探索與實(shí)踐。

1 大興礦N1E902 工作面概況

1.1 工作面整體概況

N1E902 工作面位于北一采區(qū)西北部，東北側(cè)為F15 號(hào)邊界斷層；南側(cè)為F43 號(hào)斷層；西側(cè)為fN1E-2 斷層。工作面上部為N1E706 和N1E705 采空區(qū)，層間距為23 米。工作面下鄰10-1煤層。煤厚為0.29 米，不可采，層間距為10.96 米。工作面工業(yè)儲(chǔ)量48.2 萬(wàn)噸。工作面運(yùn)輸巷為機(jī)軌合一巷，設(shè)計(jì)斷面為14.7m2，頂板采用錨（索）網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，巷道兩幫采用錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)?；仫L(fēng)巷，設(shè)計(jì)斷面為14.7m2，頂板采用錨（索）網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，巷道兩幫采用錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

1.2 初采轉(zhuǎn)角整體概況

N1E902 工作面掘進(jìn)期間根據(jù)周?chē)鷶鄬忧闆r及相鄰礦區(qū)回采情況，為增加原煤回采率，在掘進(jìn)回順順槽時(shí)，彎曲延伸掘進(jìn)93m。故N1E902 工作面初采時(shí)回順為旋轉(zhuǎn)開(kāi)采，轉(zhuǎn)角度數(shù)21.58°，預(yù)計(jì)回順需轉(zhuǎn)角推進(jìn)93m。其中運(yùn)順：三角點(diǎn)標(biāo)高為-562m，切眼至采止線共318m。回順：三角點(diǎn)標(biāo)高為-537m，切眼至采止線共411m。運(yùn)、回順長(zhǎng)度差93m，前后高差25m，切眼平均坡度為6°左右為近水平煤層。旋轉(zhuǎn)回采段原煤儲(chǔ)量6.2 萬(wàn)噸。

2 工作面安裝情況

2.1 工作面安裝支架數(shù)的確定

工作面切眼有效長(zhǎng)度S= 原設(shè)計(jì)長(zhǎng)度- 機(jī)頭預(yù)留空間- 加設(shè)輸送短板寬度

= 256.3－0.2－0.375×2=255.4m

支架為169 架時(shí)長(zhǎng)度為169×1.5=253.5m，輸送機(jī)板縫總寬度設(shè)為1.5m。回順空間剩余：255.4－253.5－1.5=0.4m，考慮傘形回采輸送機(jī)會(huì)向回順竄1.5m，故支架確定為170 架，放至在距切眼90m 的位置。

2.2 工作面安裝方式

N1E902 工作面選用ZY6400/23/47 掩護(hù)型液壓支架架型，共安裝169 組。支架經(jīng)過(guò)液壓天吊組裝后，經(jīng)過(guò)各部絞車(chē)運(yùn)輸至工作面調(diào)向、安裝。在安裝過(guò)程中，根據(jù)工作面初采轉(zhuǎn)角角度，將支架底腳由機(jī)尾至機(jī)頭方向逐架偏移200mm，形成階梯狀布置。并且1#支架與端2#支架之間形成與轉(zhuǎn)角角度一樣的傾角。實(shí)現(xiàn)初期轉(zhuǎn)角開(kāi)采期間，工作面機(jī)頭側(cè)不動(dòng)，工作面支架呈扇形趨勢(shì)回采，并在回順預(yù)留一組支架，待轉(zhuǎn)角初采完畢工作面順直后補(bǔ)充進(jìn)工作面支架序列，最后達(dá)到工作面平直，整體進(jìn)行推進(jìn)。

圖1 N1E902 初采轉(zhuǎn)角示意圖

3 初采轉(zhuǎn)角方案

3.1 轉(zhuǎn)角參數(shù)計(jì)算

按照常規(guī)綜采工作面轉(zhuǎn)角，需確定以下幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，即：

3.1.1 每循環(huán)割煤總刀數(shù)

m = f+ ( L - D - 2 g )/w =8

3.1.2 轉(zhuǎn)角角度

a =arccos( L3/ L4)=21.58

3.1.3 每循環(huán)轉(zhuǎn)角角度

b = arctg ( m - f ) Z /L =1.44

3.1.4 完成轉(zhuǎn)角共需循環(huán)數(shù)

n = a /b=15

3.1.5 中心點(diǎn)前移量

T = nfb=21.6

式中m—— 每循環(huán)割煤總刀數(shù)，個(gè)；

f —— 每循環(huán)通刀個(gè)數(shù)/個(gè)，取1 個(gè)；

L —— 工作面平均長(zhǎng)度/m，取253m；

D —— 輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾長(zhǎng)度/m，取5m；

g —— 采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度/m，取12m；

w —— 輸送機(jī)可彎曲長(zhǎng)度/m，取30m；

Z —— 采煤機(jī)截深/m，取0.8m；

L3—— 調(diào)斜開(kāi)采時(shí)工作面長(zhǎng)度/m，取250m；

L4—— 調(diào)斜結(jié)束后工作面長(zhǎng)度/m，取256m；

可以得出結(jié)論，工作面按常規(guī)方法調(diào)斜，15 個(gè)循環(huán)后，方可完成轉(zhuǎn)角任務(wù)。

3.2 轉(zhuǎn)角回采方法

首先，按運(yùn)順回順推進(jìn)比例0:8 進(jìn)行轉(zhuǎn)角，并根據(jù)輸送機(jī)實(shí)際竄動(dòng)量調(diào)整為0:4、0:6、0:10 比例進(jìn)行轉(zhuǎn)角。工作面采取機(jī)尾雙向割煤的方式轉(zhuǎn)角，實(shí)行機(jī)尾多進(jìn)，機(jī)頭少進(jìn)的轉(zhuǎn)角原則，保證工作面轉(zhuǎn)角時(shí)各處（機(jī)頭除外）都有一定量的推進(jìn)度。采煤機(jī)割透煤幫，機(jī)尾每遍進(jìn)800mm，機(jī)頭不動(dòng)，工作面拉架時(shí)上線按需前移量拉直拉齊推溜，完成每遍轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角期間每推進(jìn)4 個(gè)機(jī)尾，采煤機(jī)割一遍工作面煤幫，及時(shí)調(diào)整支架狀態(tài)。

割煤時(shí)，在機(jī)尾斜切進(jìn)刀和在25#、75#、125#支架處（返刀位置）斜切進(jìn)刀。推溜時(shí)采用單向向機(jī)尾方向推溜，采煤機(jī)割透第一遍機(jī)尾退出時(shí)，將機(jī)尾過(guò)渡段推直，采煤機(jī)進(jìn)刀割透第二個(gè)尾向機(jī)頭割煤時(shí)，機(jī)尾處溜子不推，待采煤機(jī)到達(dá)返刀位置后，從返刀位置開(kāi)始向機(jī)尾推溜，形成過(guò)渡段，采煤機(jī)反向向機(jī)尾割煤，采煤機(jī)機(jī)身后正常推過(guò)渡段。

4 轉(zhuǎn)角存在問(wèn)題及解決方法

4.1 輸送機(jī)的控制

4.1.1 向機(jī)頭側(cè)竄動(dòng)

因轉(zhuǎn)角回采過(guò)程中，機(jī)尾推進(jìn)多，機(jī)頭按一定比例推進(jìn)或不推進(jìn)。這就造成輸送機(jī)過(guò)渡段逐漸向機(jī)頭方向竄動(dòng)，導(dǎo)致輸送機(jī)機(jī)頭出貨口逐漸變小，滿(mǎn)足不了正常的回采出貨。這就需要選擇靠輸送機(jī)機(jī)頭側(cè)最近一塊帶天窗的中板斷開(kāi)輸送機(jī)上、下鏈條，并撤出此塊中板，加設(shè)375mm 短板，并根據(jù)機(jī)頭縮進(jìn)量來(lái)確定加設(shè)板數(shù)。

4.1.2 向機(jī)尾側(cè)竄動(dòng)

輸送機(jī)向機(jī)尾側(cè)竄動(dòng)時(shí)，必須觀察好輸送機(jī)機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)載機(jī)、端頭支架位置向工作面軟幫靠攏。也可以調(diào)整機(jī)尾與機(jī)頭超前差，多割機(jī)尾，保證輸送機(jī)出貨口距離后，正常順直、推平輸送機(jī)。

4.2 液壓支架的調(diào)整

4.2.1 在安裝的過(guò)程中，使液壓支架與輸送機(jī)安裝角度盡量垂直或向機(jī)頭扭3～5°，并支架與支架間相差200mm。且20 號(hào)支架向機(jī)頭安裝角度可由10°直至與運(yùn)順端頭支架平行（22°），形成扇形達(dá)到合理的角度和間隙。

4.2.2 在回采過(guò)程中，支架操作工必須對(duì)支架的扭矩進(jìn)行嚴(yán)格控制，及時(shí)用支架側(cè)護(hù)板調(diào)整支架間隙與扭矩，符合扇形回采的運(yùn)動(dòng)軌跡，保證輸送機(jī)平直的推進(jìn)。同時(shí)對(duì)機(jī)尾架、機(jī)頭1#架、端頭架進(jìn)行密切監(jiān)控。控制好與硬幫之間的距離。必要時(shí)，采取開(kāi)幫、調(diào)正支架等方法確?；夭晒ぷ鞯捻樌M(jìn)行。

4.3 回順開(kāi)幫管理

轉(zhuǎn)角回采工作面呈扇形回采走勢(shì)，機(jī)尾支架與回順硬幫距離呈漸進(jìn)縮小和漸進(jìn)增大的趨勢(shì)。除觀察好機(jī)尾走勢(shì)及上述解釋預(yù)留支架外，需對(duì)硬板側(cè)進(jìn)行開(kāi)幫作業(yè)，以保證機(jī)尾支架與硬幫的距離。

4.4 轉(zhuǎn)角期間頂板管理

因轉(zhuǎn)角期間，機(jī)頭側(cè)幾乎不進(jìn)行推進(jìn)，但支架每個(gè)循環(huán)都需進(jìn)行扭矩的調(diào)整。這就導(dǎo)致支架對(duì)頂板進(jìn)行重復(fù)性的升架、降架，對(duì)頂板破壞性較大。故回采時(shí)，必須對(duì)工作面機(jī)頭附近35 組支架機(jī)尾后三角點(diǎn)的頂板、煤壁加強(qiáng)綜合管理。采取的措施有：

（1）3#～35#支架梁端距超500mm 時(shí)，必須在頂梁前打錨索Φ22×5300，間距3.5 米，兩根錨索中間補(bǔ)打1 根Φ22×2200錨桿，片幫超800mm 時(shí)，打幫錨桿護(hù)幫，間排距1 米，上大拌頭木托盤(pán)。

（2）2#與3#支架間頂板破碎時(shí)，根據(jù)2 組支架尾梁開(kāi)合情況進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，防止采空區(qū)矸石進(jìn)入工作面，補(bǔ)強(qiáng)時(shí)采取頂梁鋪金屬網(wǎng)或背大拌（工字鋼）補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（3）轉(zhuǎn)角期間，機(jī)尾支架距硬幫寬度為2 米以?xún)?nèi)時(shí)，在機(jī)尾支架頂梁上背橫大拌棚支護(hù)，距離超過(guò)2 米時(shí)，背橫圓木棚支護(hù)，距離超過(guò)3.5 米時(shí)背工字鋼棚支護(hù)，背棚時(shí)棚距均為1 米，要求1 梁3 柱，使用泵壓升嚴(yán)升實(shí)。

（4）機(jī)尾三角點(diǎn)寬度達(dá)到加架條件后及時(shí)加設(shè)支架以利于維護(hù)頂板。

5 結(jié)論

5.1 通過(guò)對(duì)工作面現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行分析和以往轉(zhuǎn)角開(kāi)采數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)、比較、針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理采取了安裝、轉(zhuǎn)角回采方案，并且給工作面初采轉(zhuǎn)角工作預(yù)留出調(diào)正的空間，針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取了有效的解決方案。

5.2 將轉(zhuǎn)角開(kāi)采的方案與科學(xué)的施工組織成功運(yùn)用到了實(shí)踐過(guò)程中，使得N1E902 工作面初采轉(zhuǎn)角圓滿(mǎn)成功，回采原煤6.2 萬(wàn)噸，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5.3 在復(fù)雜條件下轉(zhuǎn)角開(kāi)采的順利實(shí)施，提高了煤炭資源回收率，拓寬了綜采工作面適用范圍和工作面設(shè)計(jì)思路。為在復(fù)雜條件下，靈活布置綜采工作面，增加工作面回采率，提高礦井綜合單產(chǎn)，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例。