采煤工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的研究與應(yīng)用

李佃飛，丁勝?gòu)?qiáng)，史德博

（兗州煤業(yè)股份有限公司，山東 濟(jì)寧272100）

0 引 言

我國(guó)多數(shù)礦井處于末期階段，采區(qū)剩余邊角煤較多，采煤工作面條件越來(lái)越復(fù)雜，未增大資源回收率，提高采煤效率，減少對(duì)接改造工序，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，保障職工安全等，迫切需要旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采理論

旋轉(zhuǎn)開(kāi)采采取機(jī)頭割通無(wú)進(jìn)尺實(shí)心旋轉(zhuǎn)，按1：8 旋轉(zhuǎn)，制定合理方案，通過(guò)測(cè)量機(jī)頭搭接，線縫數(shù)值等，控制工作面工程質(zhì)量?；夭蛇^(guò)程中特別加強(qiáng)機(jī)頭及運(yùn)順頂板支護(hù)，來(lái)達(dá)到順利回采目的。即確保設(shè)備的上竄下滑狀態(tài)能夠得到有效控制，又保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。同時(shí)避免了機(jī)頭設(shè)備搭接帶來(lái)的頻繁靠轉(zhuǎn)載機(jī)的工作量。

2 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采設(shè)計(jì)

3306 下（下）工作面面長(zhǎng)203.6～206m，推進(jìn)長(zhǎng)度151.4～298.4m，儲(chǔ)量53.6 萬(wàn)t，平均煤厚8.76m，煤層傾角平均5°，工作面設(shè)計(jì)為扇形開(kāi)采，其中運(yùn)順超前軌順115.7m，運(yùn)順與切眼夾角123°。運(yùn)順切眼-4#開(kāi)寬布置，切眼處運(yùn)順寬度7.3m。為盡量減小設(shè)備安裝夾角（由123°減小至118°），保證前后部搭接正常，轉(zhuǎn)載機(jī)盡量靠非面?zhèn)劝惭b，在前部運(yùn)輸機(jī)和后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭正常溜槽處各增加2 節(jié)溜槽。機(jī)頭伸出煤壁4.5m，3 組排頭支架均勻布置，3-4#間距1.5m。為保證機(jī)尾割通，前部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)尾處多安裝一節(jié)溜槽。工作面支架與運(yùn)輸機(jī)夾角10°夾角安裝。軌順按7 段折線布置，工作面凈斜長(zhǎng)由切眼206m 至旋轉(zhuǎn)開(kāi)采結(jié)束203.6m。

圖1 3306（下）綜放工作面設(shè)備布置圖

圖2 3306（下）綜放工作面調(diào)斜段折線圖

3 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 概況

1）旋轉(zhuǎn)回采時(shí)間：共計(jì)21 天。

2）開(kāi)始位置：軌順1#125.7m，運(yùn)順1#10m。

3）結(jié)束位置：軌順1#18.45m，運(yùn)順1#9.25m。

4）兩頭進(jìn)尺：軌順107.25m，運(yùn)順0.75m。

5）總計(jì)產(chǎn)量：116 859t。

6）機(jī)頭割通無(wú)進(jìn)尺實(shí)心旋轉(zhuǎn)，按1：8 旋轉(zhuǎn)，19個(gè)循環(huán)已完成，軌順累計(jì)進(jìn)尺107.25m，運(yùn)順累計(jì)進(jìn)尺0.75m。工作面折線布置工作面共縮短2.4m，機(jī)頭位置未變化，前部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)尾撤除0.75m 溜槽（11 號(hào)早班）和1.5m 溜槽（14 號(hào)早班）。10.26 夜班開(kāi)始，工作面機(jī)頭：機(jī)尾調(diào)面比例為：1：4，完成4 個(gè)循環(huán)，機(jī)頭支架1-15#向機(jī)尾靠架子和轉(zhuǎn)載機(jī)，1-5#使料推進(jìn)，為前后部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)頭撤除溜槽做準(zhǔn)備。至11.1 日夜班開(kāi)始，工作面平推。10.29 日早班軌順1#9.45m，運(yùn)順1#2.5m，7：00-19：00 掛號(hào)，8#前部撤一節(jié)，5#后部撤一節(jié)溜槽，撤除前前部搭接0.5m，后部搭接1.15m，中班上靠轉(zhuǎn)載機(jī)0.8～95m，撤除后前部搭接1.15m，后部搭接1.7m；11.8 日早班軌順4#7.2m，運(yùn)順4#8.55m，早班前部撤一節(jié)溜槽，撤除前前部搭接0.55m，后部搭接1.23m，撤完溜槽，上靠轉(zhuǎn)載機(jī)0.5～0.9m，撤除后前部搭接1.15m，后部搭接1.7m。11.18 日早班軌順7#3.45m，運(yùn)順7#5m，早班后部機(jī)頭撤除0.75m 溜槽，撤除前前部搭接1m，后部搭接0.55m，撤完溜槽，上靠轉(zhuǎn)載機(jī)0.2m，撤除后前部搭接0.9m，后部搭接1.1m。

圖3 調(diào)斜進(jìn)度圖

3.2 狀態(tài)控制

開(kāi)采過(guò)程中機(jī)尾進(jìn)尺按750mm/ 排進(jìn)行考核，采高控制3.3～3.6m。其中3300 回風(fēng)通道與工作面切眼貫通于18-21#，結(jié)束時(shí)貫通于25-28#，老巷高度3.3m，老巷加固采取兩排鋼帶在巷中補(bǔ)打一條錨索，貫通處采取割底0.3～0.5m，確保采高達(dá)到要求。在機(jī)頭側(cè)轉(zhuǎn)載機(jī)路加強(qiáng)大斷面頂板支護(hù)。提前轉(zhuǎn)載機(jī)路1-5#頂板聯(lián)雙網(wǎng)，支架排排使工字鋼，向機(jī)尾靠支架，確保撤除溜槽前1#與小支架間距達(dá)到1.6m，為上靠轉(zhuǎn)載機(jī)造條件，上靠轉(zhuǎn)載機(jī)后，提前在轉(zhuǎn)載機(jī)尾至3#位置加寬段施工6 個(gè)扣木垛，間距3m；提前在面?zhèn)龋?-2#）施工10m 鋼帶錨索加強(qiáng)支護(hù)，非面?zhèn)龋?-3#）施工20m 鋼帶錨索加強(qiáng)支護(hù)。轉(zhuǎn)載機(jī)路人行路側(cè)間隔鋼帶支設(shè)單體支柱。

3.3 搭接管控

由于運(yùn)順與切眼33°夾角，轉(zhuǎn)載機(jī)與前后部運(yùn)輸機(jī)33°布置，前部機(jī)頭前沿與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接1.4m，前機(jī)頭減速箱處搭接僅有0.6m 過(guò)煤寬度，后部機(jī)頭亦如此，為防止搭接過(guò)寬運(yùn)輸機(jī)喝循環(huán)炭，采取起高前后部機(jī)頭，隨旋轉(zhuǎn)進(jìn)行，夾角減小，該現(xiàn)象逐步好轉(zhuǎn)。后部運(yùn)輸機(jī)向機(jī)尾上竄，采取上靠轉(zhuǎn)載機(jī)使前后部搭接合理。

3.4 設(shè)備改造

為保證機(jī)尾割通，前部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)尾處多安裝一節(jié)溜槽。工作面支架與運(yùn)輸機(jī)夾角15°夾角安裝。軌順按7 段折線布置，工作面凈斜長(zhǎng)由切眼206m 至旋轉(zhuǎn)開(kāi)采結(jié)束203.6m。機(jī)頭割通無(wú)進(jìn)尺實(shí)心旋轉(zhuǎn)，按1：8 旋轉(zhuǎn)，19 個(gè)循環(huán)已完成，軌順累計(jì)進(jìn)尺107.25m，運(yùn)順累計(jì)進(jìn)尺0.75m。工作面折線布置工作面共縮短2.4m，機(jī)頭位置未變化，前部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)尾撤除0.75m 溜槽，旋轉(zhuǎn)完成107.25m 后，工作面機(jī)頭：機(jī)尾調(diào)面比例為：1：4，完成4 個(gè)循環(huán)，機(jī)頭支架1-15#向機(jī)尾靠架子和轉(zhuǎn)載機(jī)，1-5#使料推進(jìn)，為前后部運(yùn)輸機(jī)在機(jī)頭撤除溜槽做準(zhǔn)備。分兩次相繼撤除2 節(jié)前部和2 節(jié)后部溜槽，同時(shí)上靠轉(zhuǎn)載機(jī)，保證搭接正常。

3.5 支架狀態(tài)調(diào)整

1）回采時(shí)為減少支架旋轉(zhuǎn)度數(shù)，支架盡量按軌順?lè)较虬惭b，安裝角度-10°～-11°。旋轉(zhuǎn)時(shí)只需旋轉(zhuǎn)23°即可。開(kāi)始線縫均為-15mm 左右，機(jī)頭支架未拉移，但是機(jī)尾旋轉(zhuǎn)，工程線在旋轉(zhuǎn)，所以線縫變?yōu)檎担⑶乙恢痹诩哟?，后期機(jī)頭段支架通過(guò)拉移支架向機(jī)頭靠架子，線縫逐漸減小，直到線縫達(dá)到正常。調(diào)整支架方向方法：為防止擠架，特別是30-50#擠架，旋轉(zhuǎn)工程中靠架原則：防止不擠架，架間哪里用空間往哪里靠，把支架間隙均勻開(kāi)，不別斷魚(yú)口。前期旋轉(zhuǎn)40m 前支架想機(jī)尾側(cè)靠，后期線縫越來(lái)越大，支架向機(jī)頭側(cè)靠。機(jī)頭側(cè)1-15#支架由于進(jìn)尺少，基本無(wú)進(jìn)尺，為減少線縫，原地使用單體在支架尾向機(jī)尾靠。前后部撤除溜槽前，機(jī)頭1#與小支架間距達(dá)到1.6m，為撤除溜槽做準(zhǔn)備。

2）支架旋轉(zhuǎn)方法。旋轉(zhuǎn)開(kāi)采階段，支架需要旋轉(zhuǎn)23°，為保證支架旋轉(zhuǎn)的需要。支架的旋轉(zhuǎn)需要在拉移支架時(shí)，首先找到支架頂梁間隙大于200mm處支架，采取使用側(cè)護(hù)板兩人配合拉移支架，當(dāng)歪斜度大于8°時(shí)，使用單體支柱進(jìn)行調(diào)向，從機(jī)尾向機(jī)頭方向拉移支架時(shí)，用單體支柱打在支架前梁頭處，拉移支架時(shí)，將支架前梁向機(jī)尾方向調(diào)整；從機(jī)頭向機(jī)尾拉移支架時(shí)，用單體支柱打在尾梁處，將支架尾梁向機(jī)頭方向調(diào)整。旋轉(zhuǎn)開(kāi)采過(guò)程中，工作面每完成一個(gè)循環(huán)，工作面需割通刀平推一次，以舒緩支架間的作用力，避免支架之間互相擠架及歪架等問(wèn)題出現(xiàn)。平推過(guò)程中，拉移支架時(shí)，需觀察支架間的間隙及支架歪斜，并做好統(tǒng)計(jì)，分析支架運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和下步拉移支架時(shí)調(diào)整重點(diǎn)，對(duì)架間隙較小或可能擠架段進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)整。防止擠架措施：①采煤機(jī)司機(jī)以?xún)身槻鄣装鍢?biāo)高為依據(jù)，割平工作面，嚴(yán)禁出現(xiàn)低洼或底鼓；②調(diào)架：支架工在拉移支架工程中，必須按線拉夠量，嚴(yán)禁出現(xiàn)拖后現(xiàn)象；驗(yàn)收員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)支架歪斜度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量并記錄，支架在拉移過(guò)程中必須使用側(cè)護(hù)板進(jìn)行靠架（拉移支架必須2 人同時(shí)進(jìn)行，1 人同步操作鄰架側(cè)護(hù)板）；當(dāng)歪斜度大于8°時(shí)，支架在拉移過(guò)程中使用單體支柱打在主頂梁一側(cè)進(jìn)行靠架；當(dāng)支架主頂梁間隙超過(guò)200mm 時(shí)，使用單體支柱打在主頂梁一側(cè)進(jìn)行靠架；③調(diào)框架：在推前部運(yùn)輸機(jī)時(shí)，應(yīng)使用機(jī)頭→機(jī)尾單向推溜和帶后部方式，從而抵消或減緩運(yùn)輸機(jī)向上竄動(dòng)趨勢(shì)糾正支架狀態(tài)。如運(yùn)輸機(jī)向機(jī)尾方向滑動(dòng)趨勢(shì)較為明顯，在推溜時(shí)使用單體支柱從機(jī)尾向機(jī)頭方向打在支架和運(yùn)輸機(jī)連接頭處，抵消或減緩上竄趨勢(shì)。當(dāng)?shù)鬃鋵挾龋ㄇ傲⒅恢茫┏^(guò)300mm 時(shí)，使用單體支柱打在底座箱一側(cè)進(jìn)行靠架；④移架：禁止單人移架，必須2 人配合，支架自機(jī)頭開(kāi)始向機(jī)尾拉架，移架過(guò)程中使用側(cè)護(hù)板向機(jī)尾靠架。

4 結(jié)束語(yǔ)

3306（下）工作面旋轉(zhuǎn)120m 過(guò)程中，工作面支架未出現(xiàn)擠架現(xiàn)象。通過(guò)起高前后機(jī)頭，確保機(jī)頭架與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接能夠保證出煤空間，又防止運(yùn)輸機(jī)喝回煤現(xiàn)象出現(xiàn)。實(shí)心旋轉(zhuǎn)前部運(yùn)輸機(jī)未移動(dòng)，未使用單體支柱打前部運(yùn)輸機(jī)控制上竄下滑。已提前對(duì)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)尾頂板加固，未對(duì)頂板和生產(chǎn)造成影響。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)回采成功，保證了生產(chǎn)的持續(xù)性，增加了煤炭資源回收率，減輕了職工工作面改造的勞動(dòng)強(qiáng)度。將為以后的復(fù)雜工作面回采提供可靠技術(shù)的支撐。