采煤工作面大小面對(duì)接技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：隨著開采深度的增加，采煤工作面的布置受地質(zhì)影響的因素越來越明顯，為了減少斷層、火成巖等影響，保證工作面安全順利回采，采煤工作面在設(shè)計(jì)布置時(shí)會(huì)面臨多種方案選擇，設(shè)計(jì)成不規(guī)則形狀工作面或大小切眼工作面，通過多種方案比較，認(rèn)為切眼處設(shè)計(jì)成大小面對(duì)接的工作面更有利于安全回采。本文以孔莊煤礦7375綜放工作面為例，簡(jiǎn)要總結(jié)了工作面對(duì)接技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的成功運(yùn)用，既能達(dá)到減少斷層、火成巖等地質(zhì)條件影響的目的，保證安全生產(chǎn)，又能節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)省施工工期，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得在更廣泛地推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大小面;不規(guī)則工作面;對(duì)接;對(duì)接技術(shù);工作面設(shè)計(jì)

1? 概況

7375工作面為我礦III4采區(qū)首采工作面，走向長(zhǎng)壁采煤方法，綜放工藝，選用MG400/930-WD煤機(jī)，煤機(jī)滾筒直徑2.0m，截深0.8m，中間支架選用ZFH6200/16/28型支架，支架寬度1.5m，重量19.5t，工作面1#切眼和2#切眼總計(jì)需安裝支架156臺(tái)，機(jī)頭機(jī)尾安裝ZFG7200/18.5/32型過渡支架，支架寬度1.5m，重量24.25t，工作面平均煤厚5.04m，平均煤層傾角18°，傾向長(zhǎng)度121--224m，工作面標(biāo)高：-619m～-692m。該工作面原設(shè)計(jì)走向約900m，但由于該工作面西部受巖漿巖侵入范圍較大，巖漿巖沿?cái)鄬忧秩耄蕦拤顟B(tài)，墻寬40m左右，巖漿巖侵入體附近局部煤層有焦化現(xiàn)象，受巖漿巖及斷層共同影響，工作面設(shè)計(jì)被迫改造，改造為東部走向400m左右的地質(zhì)條件較好的工作面。

7375工作面東部臨近落差95.0m的F6-6斷層，F(xiàn)6-6斷層與工作面斜交，為了不破壞F6-6斷層保護(hù)煤柱，工作面設(shè)計(jì)時(shí)要出現(xiàn)一條平行于保護(hù)煤柱的斜材料道，然后開1#切眼，平行現(xiàn)有切眼開鑿2#切眼，兩切眼中間施工平材料道，如圖所示。

2? 對(duì)接技術(shù)研究

2.1? 整體方案

整體對(duì)接方案為：對(duì)接前調(diào)整工作面兩切眼平行且支架間距0.2m±0.1m，然后當(dāng)1#切眼最后兩臺(tái)支架底座前端推采至2#切眼第一臺(tái)支架尾梁插板處停止移架，拆除1#切眼最后兩臺(tái)支架連接蛤蟆頭，繼續(xù)回采，當(dāng)兩切眼輸送機(jī)和支架成一條直線時(shí)，停止回采，拆除1#切眼前后部輸送機(jī)機(jī)尾，后部輸送機(jī)機(jī)尾從1#切眼最后兩臺(tái)支架立柱前運(yùn)出，加裝留存好的溜槽，然后撇后的兩臺(tái)支架跨后溜移架，連接支架與輸送機(jī)，重新固定煤機(jī)電纜，對(duì)接完成。

2.2? 對(duì)接流程

（1）控制溜子上竄下滑，調(diào)整大小面對(duì)接尺寸→（2）按支護(hù)技術(shù)要求，及時(shí)支護(hù)老塘和對(duì)接點(diǎn)→（3）回收前、后溜簡(jiǎn)易機(jī)尾架、抬高槽并運(yùn)至煤壁側(cè)回收→（4）對(duì)接后部溜子，安裝普通槽，對(duì)接前部溜子，安裝普通槽→（5）移84#、85#支架→（6）對(duì)接后鋪設(shè)電纜、設(shè)備搞完好→（7）試運(yùn)轉(zhuǎn)→（8）回收絞車等。

2.3? 1#切眼安裝

由于1#切眼與2#切眼之間平材料道為上山，工作面隨推采會(huì)逐漸變長(zhǎng)，根據(jù)1#切眼位置和2#切眼位置的兩道高差，計(jì)算工作面從1#切眼推采至2#切眼對(duì)接時(shí)，面長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)1.1m，如圖所示。1#切眼安裝方案為工作面前后輸送機(jī)機(jī)頭保證與轉(zhuǎn)載機(jī)正常搭接，機(jī)尾支架安裝至平材料道上幫，共計(jì)安裝ZFH6200/16/28支架85臺(tái)。為了增加上出口支護(hù)強(qiáng)度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證機(jī)尾安全出口寬度和撇后兩臺(tái)支架空間，便于回收1#切眼前后部輸送機(jī)機(jī)尾，前部輸送機(jī)機(jī)尾少安裝1節(jié)溜槽，后部輸送機(jī)少安裝3節(jié)溜槽（機(jī)尾夾角不放煤，且防止撇后兩臺(tái)支架時(shí)后溜機(jī)尾礙事，所以少安裝3節(jié)后溜），兩部輸送機(jī)機(jī)尾均使用簡(jiǎn)易機(jī)尾。

2.4? 2#切眼安裝

由于1#切眼安裝時(shí)，兩部輸送機(jī)機(jī)頭距離轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽過遠(yuǎn)，出煤不暢，且1#支架安裝調(diào)斜嚴(yán)重，機(jī)尾兩臺(tái)支架架間距大，未連接輸送機(jī)蛤蟆頭，有約0.2m的向下調(diào)整空間，因此，工作面1#切眼在推進(jìn)時(shí)，需要調(diào)機(jī)尾，使工作面整體下滑，保證機(jī)頭搭接，預(yù)計(jì)調(diào)整下滑0.5m，機(jī)頭搭接正常。

1#切眼與2#切眼中間平材料道綜合考慮面長(zhǎng)變長(zhǎng)1.1m，機(jī)尾支架需下調(diào)0.2m，1#切眼工作面整體向下調(diào)整0.5m，1#切眼最后一臺(tái)支架從1#切眼推采至2#切眼過程中，共計(jì)需向下幫調(diào)整1.1m+0.2m+0.5m=1.8m，考慮對(duì)接時(shí)預(yù)留0.3m安全空間，因此，2#切眼第一臺(tái)支架安裝與1#切眼最后一臺(tái)支架重合1.5m，即一臺(tái)支架在平材料道重合，2#切眼共計(jì)安裝ZFH6200/16/28支架71臺(tái)，如圖所示。為了便于2#切眼機(jī)頭的定位和回采過程中的觀察，在平材料道頂板上提前畫一條巷道中線，每日進(jìn)行觀察，及時(shí)作出調(diào)整。

2#切眼安裝時(shí)，前后部輸送機(jī)底鏈和面鏈鋪好，并預(yù)留對(duì)接所需鏈子、溜槽和刮板等配件，支架與輸送機(jī)連接導(dǎo)桿和蛤蟆頭盡量偏上，便于對(duì)接輸送機(jī)時(shí)，緊鏈?zhǔn)馆斔蜋C(jī)下滑對(duì)接。

2.5? 過程控制

由于平材料道距離較長(zhǎng)達(dá)到118m，且1#切眼機(jī)頭安裝不合理，需要調(diào)整工作面整體下滑0.5m，因此，前期在出切眼時(shí)就開始調(diào)機(jī)尾，盡快使工作面下滑，然后下滑臨近0.5m時(shí)，開始調(diào)機(jī)頭找到平衡，保證機(jī)頭搭接，同時(shí)觀察機(jī)尾支架與平材料道中線位置關(guān)系，及時(shí)調(diào)整工作面。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，工作面1#切眼在溜子道為平巷的前提下平推時(shí)偽斜超前量l根據(jù)公式（1-1）計(jì)算。

l=1/3*sina*L～1/2*sina*L?????????????????????????? （1-1）

式中，a工作面傾角;

L工作面面長(zhǎng);

數(shù)據(jù)代入公式得，

l=1/3*sin18°*85*1.5～1/2*sin18°*85*1.5=13.1m～19.7m。

溜子道推采55m以后開始約3°上山，因此偽斜量在溜子道上山時(shí)要適當(dāng)加大，暫定機(jī)頭超前機(jī)尾19m，以保證機(jī)頭搭接正常，實(shí)際超前量視現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

對(duì)接前控制好工作面的上竄下滑，達(dá)到平衡時(shí)，保證1#切眼最后一臺(tái)支架上幫緊貼平材料道頂板的中線或留有不大于0.5m的安全間隙，臨近對(duì)接時(shí)，1#切眼最后一臺(tái)支架不得超過平材料道中線，否則較難調(diào)整，所以要求提前調(diào)整到緊貼中線或在中線以下0.5m范圍內(nèi)。以機(jī)頭超前機(jī)尾19m計(jì)算，從機(jī)頭處長(zhǎng)刀調(diào)機(jī)尾，機(jī)尾多進(jìn)一刀工作面變短0.12m，也就是1#切眼最后一臺(tái)支架上竄0.12m。工作面上竄下滑容易受支架狀態(tài)、操作順序、層位、工作面直線度等因素影響，精確調(diào)整時(shí)較難把控。因此，在1#切眼回采至距2#切眼8-10m時(shí)，觀察支架對(duì)接間隙，通過平推和長(zhǎng)刀調(diào)機(jī)尾來減小對(duì)接間隙，保證“無縫”對(duì)接。

2.6? 對(duì)接操作

1#切眼支架到達(dá)預(yù)定位置后，開始縮1#切眼前后部刮板輸送機(jī)的簡(jiǎn)易機(jī)尾和抬高槽，后部刮板輸送機(jī)簡(jiǎn)易機(jī)尾從84#、85#支架前預(yù)留的空間進(jìn)行回收。前后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾拆除回收以后，開始延前后部刮板輸送機(jī)溜槽，并先接底鏈對(duì)接。小的縫隙在緊鏈過程中逐漸調(diào)整至對(duì)接到位。在采取措施、確保安全的前提下，前后部刮板輸送機(jī)延溜槽時(shí)可以平行作業(yè)。前后部刮板輸送機(jī)對(duì)接完成后，1#切眼最后兩臺(tái)支架跨后溜移架，然后調(diào)整支架至與其他支架成一條直線，連接前后部刮板輸送機(jī)，調(diào)整支架側(cè)護(hù)板，電纜等重新整理鋪設(shè)，大小面對(duì)接工作完成。

3? 對(duì)接頂板管控

距離對(duì)接地點(diǎn)15m時(shí)，從1#切眼80#支架至85#支架區(qū)域鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，防止撇后的兩臺(tái)支架和對(duì)接期間后部刮板輸送機(jī)作業(yè)時(shí)采空區(qū)煤矸竄入支架內(nèi)，同時(shí)也保證前后部刮板輸送機(jī)作業(yè)期間的安全，降低架間碎煤矸掉落和片幫傷人的風(fēng)險(xiǎn)。

1#切眼回采至距離對(duì)接地點(diǎn)12m時(shí)，最后兩臺(tái)支架每刀上4.0m鋼梁，加強(qiáng)頂板管理，防止撇后的兩臺(tái)支架被垮落的頂板埋壓。同時(shí)鋼梁下端插入83#支架長(zhǎng)度不低于0.3m?；夭芍辆嚯x對(duì)接地點(diǎn)8m時(shí)，鋼梁同時(shí)插入2#切眼第一臺(tái)支架和1#切眼最后三臺(tái)支架，加強(qiáng)頂板管理。

距離對(duì)接地點(diǎn)約5m時(shí)，即1#切眼最后一臺(tái)支架底座與2#切眼第一臺(tái)支架尾梁齊時(shí)，1#切眼最后兩臺(tái)支架拆除與前部刮板輸送機(jī)的連接部，停止移架，并提前在2#切眼第一臺(tái)支架尾梁后方打一木垛，如果83#支架尾梁后有空間，83#支架尾梁后也打一木垛。

4? 結(jié)束語

7375工作面在此次對(duì)大小面接過程中，現(xiàn)場(chǎng)能夠切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)方案和措施，先后克服了初采、出切眼、調(diào)層位、調(diào)偽斜、初次放頂、初次來壓等不利因素，推采118m，日均推采進(jìn)度達(dá)到3.0m，保證了正常的推采速度，如果采用斜材料道延機(jī)尾推采，預(yù)計(jì)推采至2#切眼處需用時(shí)80余天。而采用大小面對(duì)接方案后，自8月初1#切眼回采以來至9月10日大小面成功對(duì)接，僅僅用時(shí)40天，其中對(duì)接過程僅用了6個(gè)小班，大大縮短了工期，提高了單產(chǎn)單進(jìn)水平，工效比原方案提高2倍。大小面對(duì)接降低了工作面連續(xù)延機(jī)尾和運(yùn)輸支架、溜槽等大件的安全風(fēng)險(xiǎn)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，且安全得到更可靠的保障。

此次7375工作面成功實(shí)現(xiàn)大小面對(duì)接，為今后采煤工作面采用大小面對(duì)接方式進(jìn)行回采探索出了一條成功經(jīng)驗(yàn)。大屯礦區(qū)尤其是孔莊煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，隨著可采資源的逐漸減少，煤層賦存條件越來越差，工作面難以進(jìn)行規(guī)則布置。日后不規(guī)則采煤工作面布置將成為一種常態(tài)，同時(shí)煤礦面臨的安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻，工作面安全回采壓力越來越大，隨著大小面對(duì)接技術(shù)的不斷應(yīng)用、不斷總結(jié)，在復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤工作面的安全回采發(fā)揮出越來越大的作用，不僅能創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益，更能創(chuàng)造出更大的安全效益。

作者簡(jiǎn)介：李金星，男，2010年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任上海大屯能源股份有限公司孔莊煤礦安全監(jiān)察科防沖主任工程師。