綜采放頂煤工作面旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)的研究與應(yīng)用

邵福兵 鄒朝陽(yáng) 張沛頂

（上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦，江蘇省沛縣，221611）

綜采放頂煤工作面旋轉(zhuǎn)回采技術(shù)的研究與應(yīng)用

邵福兵 鄒朝陽(yáng) 張沛頂

（上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦，江蘇省沛縣，221611）

研究了不規(guī)則采煤工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤旋轉(zhuǎn)開(kāi)采方法，分析了旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的工藝參數(shù)、開(kāi)采工藝以及技術(shù)關(guān)鍵，通過(guò)實(shí)踐證明其技術(shù)的可行性。

綜采放頂煤工作面 旋轉(zhuǎn)式采煤 旋轉(zhuǎn)圓心 進(jìn)刀方式 調(diào)整支架

1 概況

姚橋煤礦7347綜采放頂煤工作面由于受斷層的影響，工作面被設(shè)計(jì)成了菱形。

該工作面開(kāi)采7﹟煤層，工作面走向長(zhǎng)度605～621 m，傾向長(zhǎng)度52～179 m，煤層厚度4.5～6.5 m，平均厚度5.30 m，煤層傾角2～15°，平均9°；直接頂為泥巖，厚度為0.93～1.25 m，平均厚度1.00 m，松散、易垮落；老頂為細(xì)砂巖，厚5.50～7.03 m，平均厚度6.30 m；底板為砂質(zhì)泥巖，厚3.00～20.00 m，平均厚度16.17 m，工作面整體形態(tài)為單斜構(gòu)造，煤層埋藏穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬低瓦斯礦井，煤層具有自燃傾向，煤塵有強(qiáng)烈爆炸危險(xiǎn)。工作面布置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 工作面布置示意圖

工作面采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化輕型放頂煤一次采全高采煤工藝，采用全部垮落法管理頂板，采高2.3 m，一采一放，采放比為1∶1.3。工作面主要設(shè)備為MG160/380－WD電牽引采煤機(jī)，ZF2800/16/28型放頂煤支架，SGD630/400型刮板輸送機(jī)2臺(tái)，工作面運(yùn)輸機(jī)巷安裝1臺(tái)SZZ－764/160型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、1臺(tái)PCM－110重錘式破碎機(jī)、2部DSP－1080/160帶式輸送機(jī)以及配套的液壓泵站和電氣設(shè)備。

2 工作面旋轉(zhuǎn)圓心及相關(guān)各點(diǎn)位置的選擇

2.1 旋轉(zhuǎn)圓心的選擇原則

（1）確保工作面機(jī)頭不出現(xiàn)拆卸支架的情況；

（2）保證工作面旋轉(zhuǎn)過(guò)程中機(jī)尾段有合適的推進(jìn)度，利于旋轉(zhuǎn)中心附近工作面頂板的維護(hù)；

（3）盡可能減小工作面機(jī)頭小面的范圍，減小工作面支護(hù)難度。

2.2 工作面旋轉(zhuǎn)圓心及相關(guān)各點(diǎn)位置的選擇

工作面旋轉(zhuǎn)回采示意圖見(jiàn)圖2。根據(jù)工作面旋轉(zhuǎn)圓心的選擇原則，為確保工作面旋轉(zhuǎn)后，工作面傾斜長(zhǎng)度不變，即避免旋轉(zhuǎn)后，工作面增減支架。根據(jù)平面幾何關(guān)系，旋轉(zhuǎn)中心必須選在∠CAB的角平分線OA上，又因?yàn)橐詸C(jī)尾為中心調(diào)整機(jī)頭，所以，本次調(diào)整工作面的實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心為∠CAB的角平分線OA與材料巷的交點(diǎn)，即F點(diǎn)。

圖2 工作面旋轉(zhuǎn)回采示意圖

但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果機(jī)尾以F點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)中心，由于機(jī)頭至機(jī)尾的移架步距逐步變小，頂板所受反復(fù)支撐次數(shù)增多，造成機(jī)尾段頂板管理困難，煤壁片幫加大，支架易擠架咬架。因此，必須在材料巷外側(cè)虛設(shè)一點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)中心，使機(jī)尾旋轉(zhuǎn)時(shí)有一定的推進(jìn)量。根據(jù)以往工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的經(jīng)驗(yàn)，確定運(yùn)輸巷與材料巷的推進(jìn)比為10∶1，即材料巷每推進(jìn)一刀，運(yùn)輸巷需要推進(jìn)10刀。根據(jù)平面幾何關(guān)系，確定工作面虛旋中心的位置為O點(diǎn)，即旋轉(zhuǎn)段運(yùn)輸巷需推進(jìn)122 m，而材料巷推進(jìn)12 m。從O點(diǎn)向運(yùn)輸巷兩邊做垂線，分別交運(yùn)輸巷于C、B兩點(diǎn)，工作面由CD位置旋轉(zhuǎn)推進(jìn)至BE位置，CD為旋轉(zhuǎn)前的工作面位置（長(zhǎng)179 m），BE為旋轉(zhuǎn)后的工作面位置（長(zhǎng)174.48 m）。整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程始終以工作面機(jī)尾為基準(zhǔn)來(lái)控制支架的上竄和下滑，同時(shí)需要邊旋轉(zhuǎn)邊調(diào)整工作面的割煤及推刮板輸送機(jī)的方式，盡可能避免出現(xiàn)工作面機(jī)頭拆卸支架，實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心機(jī)尾盡可能不動(dòng)，只拉機(jī)頭回采，采用“確保旋轉(zhuǎn)圓心不變，能旋即旋，不能旋平推”的原則，直到旋轉(zhuǎn)結(jié)束。

3 旋轉(zhuǎn)回采工藝

3.1 旋轉(zhuǎn)工藝

為使工作面在旋轉(zhuǎn)開(kāi)采期間支架的各種參數(shù)保持一致，必須使各進(jìn)刀點(diǎn)即拐點(diǎn)之間距離相等，因此將工作面從機(jī)尾每16架分成一段，其進(jìn)刀拐點(diǎn)支架從機(jī)尾到機(jī)頭依次為128＃、112＃、96＃、80＃、64＃、48＃、32＃、16＃，每次調(diào)架長(zhǎng)度為16架。

根據(jù)工作面推進(jìn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，工作面機(jī)頭超前機(jī)尾6 m時(shí)，工作面支架既不上竄也不下滑，因此當(dāng)機(jī)尾推進(jìn)到D點(diǎn)、機(jī)頭推進(jìn)到I點(diǎn)時(shí)（圖2所示CI＝6 m），工作面即進(jìn)入旋轉(zhuǎn)開(kāi)采階段。根據(jù)確定的旋轉(zhuǎn)開(kāi)采比例，工作面機(jī)尾每旋轉(zhuǎn)1.72°，機(jī)頭需要推進(jìn)6 m。將機(jī)頭推進(jìn)6 m定為一個(gè)循環(huán)，每循環(huán)的最后一刀為通刀，輸送機(jī)機(jī)尾每循環(huán)推進(jìn)一刀并調(diào)整一次，每循環(huán)1次，工作面液壓支架從工作面機(jī)尾起第1至第16架僅需調(diào)斜，以第16和第17架前探梁互不搭接為準(zhǔn)，17架以后隨割煤推移。

割煤、移刮板輸送機(jī)工藝為第一刀采煤機(jī)從工作面機(jī)尾往下第16架處（工作面第128＃支架）向機(jī)頭方向割頂煤，移架采用追機(jī)移架，支架滯后采煤機(jī)4～6架移架，到機(jī)頭后，采煤機(jī)返刀向機(jī)尾方向牽引，下滾筒降下割掃底煤，同時(shí)滯后采煤機(jī)后滾筒10～15 m后，開(kāi)始拉移前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭，并順序依次向機(jī)尾方向推移前部刮板輸送機(jī)。同時(shí)從機(jī)頭3＃架向機(jī)尾順序放煤到機(jī)尾往下第16架的進(jìn)刀位置，在距放煤點(diǎn)下方15 m開(kāi)始拉移后部刮板輸送機(jī)。當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行到進(jìn)刀位置附近時(shí)，采煤機(jī)上滾筒升起割頂煤，下滾筒降下割掃底煤，滯后采煤機(jī)后滾筒4架移架至機(jī)尾，采煤機(jī)到機(jī)尾后，上滾筒下降掃底，下滾筒升起，返刀至進(jìn)刀位置停下，機(jī)尾1＃～16＃架推移前部刮板輸送機(jī)時(shí)，以前部刮板輸送機(jī)機(jī)尾不動(dòng)為原則，機(jī)尾第16＃架處前部刮板輸送機(jī)向前推移一個(gè)截深（600 mm），將機(jī)尾16＃架段的前部刮板輸送機(jī)推移成直線，以后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾不動(dòng)為原則，機(jī)尾第16＃架處后部刮板輸送機(jī)拉移600 mm，將機(jī)尾16架段的后部刮板輸送機(jī)拉移成直線；第二刀采煤機(jī)從工作面機(jī)尾第16架處向機(jī)頭方向斜切進(jìn)刀，到機(jī)尾第32架處達(dá)到600 mm截深直到工作面機(jī)頭，然后返刀至機(jī)尾第32架處停止，以機(jī)尾第16架處前部刮板輸送機(jī)溜槽不動(dòng)為原則，機(jī)尾第32架處前部刮板輸送機(jī)向前推移一個(gè)截深，將機(jī)尾32架支架段的前部刮板輸送機(jī)推移調(diào)整成直線；第三刀煤機(jī)從工作面機(jī)尾第32架處（工作面第112＃支架）向機(jī)頭方向斜切進(jìn)刀，到機(jī)尾第48架處達(dá)到600 mm截深直到工作面機(jī)頭，然后返刀至機(jī)尾第48架處停止，以機(jī)尾第32架處前部輸送機(jī)溜槽不動(dòng)為原則，機(jī)尾第48架處前部輸送機(jī)向前推移一個(gè)截深，將機(jī)尾48架支架段的前部輸送機(jī)推移調(diào)整成直線，依此類推至第九刀，第十刀工作面走通刀，機(jī)頭機(jī)尾同時(shí)推進(jìn)一個(gè)截深，與此同時(shí)調(diào)整工作面支架和輸送機(jī)，使工作面做到“三直、兩平、兩暢通”進(jìn)入下一個(gè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)采循環(huán)。

3.2 工作面機(jī)頭小面的支護(hù)及延縮刮板輸送機(jī)

工作面在調(diào)面過(guò)程中從OI連線開(kāi)始工作面機(jī)頭將出現(xiàn)小面，推進(jìn)到OA連線時(shí)小面長(zhǎng)度最大為9.8 m，此階段工作面必須在機(jī)頭延接輸送機(jī)溜槽；從OA連線至OB連線區(qū)域，隨著工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的推進(jìn)，工作面機(jī)頭小面逐漸縮小，推進(jìn)至OB連線時(shí)小面消失，此區(qū)域工作面必須在機(jī)頭拆掉輸送機(jī)溜槽。

小面支護(hù)采用4.0 m長(zhǎng)Π鋼抬棚交替邁步前移，Π鋼抬棚間距0.4 m，小面寬度每增加0.4 m增補(bǔ)一根Π鋼與相鄰Π鋼交替邁步前移，小面必須鋪金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂，每割一刀安設(shè)一排4.0 m長(zhǎng)大板，遇到出口處頂板破碎、壓力較大時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，每割一刀安設(shè)一塊4.0 m長(zhǎng)的半圓木。

4 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采控制措施

（1）旋轉(zhuǎn)中心處的頂板管理。旋轉(zhuǎn)回采過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)中心處及回采工作面機(jī)尾段，支架推進(jìn)度較小，因調(diào)整支架的需要，支架要反復(fù)升降支撐頂板，容易破壞頂板的完整性，使支架上方頂煤松動(dòng)，使頂板維護(hù)困難，容易引起漏頂事故，因此需要在旋轉(zhuǎn)開(kāi)采過(guò)程中，在機(jī)尾16架支架上方鋪設(shè)雙層菱形網(wǎng)和長(zhǎng)4 m、厚0.1 m的大板，并在煤幫處支設(shè)臨時(shí)點(diǎn)柱。

（2）防止支架上竄的措施。旋轉(zhuǎn)回采期間，嚴(yán)格按要求施工，采煤機(jī)每割完一個(gè)拐點(diǎn)從下往上利用支架側(cè)護(hù)板和DZ－2.5單體液壓支柱將支架尾部下調(diào)，使支架與輸送機(jī)保持垂直，逐架進(jìn)行。

（3）防止輸送機(jī)上竄的措施。及時(shí)調(diào)整支架，使支架與輸送機(jī)保持垂直，機(jī)尾附近的16架支架中心線與刮板輸送機(jī)方向保持100°角；嚴(yán)格控制并及時(shí)調(diào)整移輸送機(jī)的操作順序和推進(jìn)量，以消除輸送機(jī)竄動(dòng)時(shí)的反向分力，移輸送機(jī)的推進(jìn)量，不一定要推靠到煤壁，而要兼顧輸送機(jī)整體彎曲度；保證每個(gè)循環(huán)過(guò)后，工作面保持平直。由于輸送機(jī)以機(jī)尾為圓心不斷旋轉(zhuǎn)，而液壓支架在側(cè)護(hù)板的夾持下只能直線前移，使得液壓支架經(jīng)常偏離與刮板輸送機(jī)垂直的位置，為此除了機(jī)尾16架支架為防止刮板輸送機(jī)竄動(dòng)而保持一定的偏角外，其余支架偏角過(guò)大時(shí)，均應(yīng)及時(shí)調(diào)架，使之與輸送機(jī)保持垂直。

5 結(jié)語(yǔ)

由于此工作面的形狀為菱形，如果不采取旋轉(zhuǎn)回采，工作面運(yùn)輸巷推過(guò)A點(diǎn)后，隨著工作面的不斷變短，工作面機(jī)頭就要邊回采邊拆卸支架。由于機(jī)頭支架和轉(zhuǎn)載機(jī)相搭接，拆卸支架時(shí)還要涉及轉(zhuǎn)載機(jī)的拆裝，因此增加了工作量。而工作面采用旋轉(zhuǎn)開(kāi)采后，從材料巷回拆支架就克服了上述缺點(diǎn)。不但取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且還取得了很好的安全效益。

Fully mechanized caving face of rotation and application of mining technology

Shao Fubing，Zou Chaoyang，Zhang Peiding
（Yaoqiao Mine，Shanghai Datun Energy Co.，Ltd.，Pei County，Jiangsu 221611，China）

The rotation mining method used at irregular mechanized caving coal face has been studied，and the technology parameters of rotary mining，the mining technology and technical keys have been analyzed.Its technical feasibility has been proven through practices.

fully mechanized mining face，rotary mining，rotation center，feed mode，adjustment bracket

TD823.971

B

邵福兵（1969－），男，工程師，現(xiàn)為中煤上海大屯能源股份有限公司姚橋煤礦安監(jiān)站長(zhǎng)。

（責(zé)任編輯 張毅玲）