儲量挖潛礦井旋轉開采技術的研究應用

文/趙海波

儲量挖潛礦井旋轉開采技術的研究應用

文/趙海波

唐山林西礦業有限公司因儲量枯竭，于2006年6月實施了破產重組，重組后的企業為了有效挖掘潛能，提高企業的經濟效益，進行了采煤方法技術改革，實施綜采、綜掘的戰略轉型。但由于儲量的限制，不能布置長走向距離工作面，使綜采技術得不到有效發揮，為此林西礦業公司立足于研究應用先進的綜采技術，最大限度延長工作面走向，減少搬家倒面的次數，綜采工作面旋轉開采技術研究應用，提高了綜采效率。2009年在1093-2面實施了綜采工作面的旋轉開采，取得了較好的經濟效益。

一、1093-2工作面概況

1.設計構想

由于1093-2工作面位于礦井F1斷層東側，走向有較大的變化，對此改變巷道方向，盡可能地延長走向。工作面布置如圖1所示：

2.工作面情況

工作面位于林西礦業公司東1000采區，接近開平主向斜構造塊區域，工作面沿走向布置。煤層平均傾角21°，煤層厚度平均3m。直接頂為含礫中砂巖，直接底為粉砂巖。上風道851m，下運道690m，面長80m。安裝液壓支架53組。采用MXG-350雙滾筒采煤機，ZY3200-13/32型液壓支架，SGZ-730/320刮板輸送機。

二、旋轉的選擇與計算

1.旋轉方式的選擇與分析

由于工作面在距邊眼、上風道550m處、下運道420m處向下掰了18°，使工作面不能正常推進，如重開切眼則費時費力，經濟上不合理，需采用旋轉開采技術，實現連續回采。因下運道采用10.4m2拱型支架支護，頂板破碎，如按實際巷道拐彎點為中心旋轉，頂板難于維護，因此決定采用虛中心旋轉。

2.旋轉參數及程序

（1）旋轉虛中心的確定。根據林西礦的實際情況及以往的成功經驗，提前調斜距離定為16m，即下運道推進16m，上風道推進50m，下運道與上風道推進的比例為1∶3，即下運道每進一刀，上風道需進3刀，才能完成整個旋轉。由于工作面支架上竄下滑難以控制，增加了管理難度，決定距下運拐彎點16m開始進入虛旋轉，完成一個循環后，采用實中心完成一個循環，后割一通刀。整個旋轉過程始終以機頭為基準來控制支架的上竄下滑，使小面出現在機尾。

（2）旋轉相關參數的確定。 D=（L-d1-d2）/W+f，式中D—每循環割煤刀數（虛中心）；L—工作面傾斜長度，取80m；d1、d2—工作面采煤機機頭、機尾長度，取4.5m；W—工作面運輸機彎曲長度，15m；f—循環割煤通刀數，取 2刀；經計算，D=7，長短刀數比為1∶3。

（3）工作面調斜過程中每次調斜架數。工作面運輸機彎曲段長度最小要大于15m，為使全面在調面過程中支架的各種參數基本保持一致，必須使各進刀點即拐點之間的距離相等，因此將工作面53架分為3段，其進刀拐點依次是18組、36組、53組，每次調斜架數為18組。

在旋轉過程中，以機頭為基準，使采面偽斜加大，采面延長，在上機頭處采用單體液柱和1.2m絞接頂梁支護延長段采面。

三、旋轉過程的控制措施

1.從提前調面開始，選用虛中心短刀斜切，先零后整的方法進行回采，具體工藝：采煤機分別在36、18、1組上行割煤，下行跑空刀，由下往上移刮板輸送機，拐點處多到10~15m，以便順好茬，實現1∶3的目標。然后割一通刀，將面調直，把架子調整改好，再如此循環往復，直到旋轉完畢。

2.調架及控制支架上竄措施。調面期間，嚴格按要求施工，采煤機割完每一個拐點從上往下利用側護板和單體液壓柱將支架尾部往上調30mm，逐架進行。

3.調面期間刮板輸送機下滑的控制措施。每次移架、推刮板輸送機從下往上進行，同時在機頭處用兩棵單位柱打好戧柱，控制溜子下滑幅度。

4.調面過程中若出現擠架、咬架、調斜時，必須及時調整，并割通刀，全面推刮板輸送機移架，在移架過程中認真調整；調面過程中支架最大仰角不得超過7°，支架傾斜角不得大于5°。

5.工作面上端無支架段采用1.2m絞接雙楔金屬頂梁和2.5m單體液壓柱支護，柱距0.5m，排距1.2m，實施3~4排控頂。

6.回采參數收集與生產指導。采區現場管理人員每班對工作面狀況進行采集，每10架取一組數，主要指標有：推刮板輸送機千斤頂的方向，平衡千斤頂伸出量，采高，機頭、機尾到上下幫的距離，電機到上下幫的距離，技術區長接到參數后，根據設計要求，靈活安排施工方法，以控制工作面支架、刮板輸送機調面情況。每周將工作面交給公司回采副總，對調斜情況進行分析，宏觀控制工作面旋轉。

四、效果分析

1.旋轉過程

1093-2工作面按設計2009年12月7日開始旋轉，到2010年1月10日完成了旋轉，下運道推進了20m，上風道推進了50m，安全順利地完成了旋轉開采。

2.效果

從旋轉過程來看，理論計算和現場差別不大，對現場施工有較好的指導作用，確保了轉采成功。

3.經濟效益

經過工作面旋轉開采，增加了工作面走向長度，減少了搬家倒面的次數，多出煤炭1.6萬噸，按每噸600元計算，可創效益960萬元，減少了重開切眼和搬家費用70萬元，總計1030萬元。

五、結論

1093-2工作面順利通過了旋轉開采，為儲量挖潛礦井實施綜采提高經濟效益給予了技術支撐，而采用虛中心設計，完全避免了調斜期間的咬架、倒架、擠架現象，以回采參數表及工作面及時填圖指導現場生產，隨時調整，為今后采煤工作面的回采提供了寶貴經驗。

唐山開灤林西礦業有限公司)

李元)