綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐

程福平

(淮北礦業(yè)集團(tuán)亳州煤業(yè)股份公司，安徽 渦陽 233600)

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐

程福平

(淮北礦業(yè)集團(tuán)亳州煤業(yè)股份公司，安徽 渦陽 233600)

介紹了亳州煤業(yè)股份公司“Z”形布置的1037綜采工作面，在生產(chǎn)中經(jīng)歷了以機(jī)頭為中心甩機(jī)尾開采和以機(jī)尾為中心甩機(jī)頭開采兩種旋轉(zhuǎn)開采方式，針對(duì)不同的開采方式采用了不同的應(yīng)對(duì)措施，成功進(jìn)行了二次旋轉(zhuǎn)回采，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為復(fù)雜地質(zhì)條件下不規(guī)則塊段綜采工作面布置和開采提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

綜采工作面;旋轉(zhuǎn)開采;不規(guī)則塊段;效益

淮北礦業(yè)集團(tuán)亳州煤業(yè)股份公司在1037工作面的生產(chǎn)中，經(jīng)歷了以機(jī)頭為中心甩機(jī)尾開采和以機(jī)尾為中心甩機(jī)頭開采兩種旋轉(zhuǎn)開采方式。由于措施得力，都取得了成功，在旋轉(zhuǎn)開采期間保證了工作面正常生產(chǎn)，沒因旋轉(zhuǎn)開采而影響單產(chǎn)，同時(shí)積累了經(jīng)驗(yàn)。

1 地質(zhì)概況

亳州煤業(yè)股份公司103采區(qū)1036及1037工作面設(shè)計(jì)為依附北翼(東)膠帶機(jī)大巷、北翼(東)軌道大巷、北翼(東)回風(fēng)巷構(gòu)建主要生產(chǎn)系統(tǒng)，3條大巷均布置在10煤頂板中，機(jī)、風(fēng)巷外段與北翼(東)膠帶機(jī)大巷直接貫通，通過回風(fēng)聯(lián)巷與北翼東回風(fēng)大巷貫通，通過車場(chǎng)與北翼東軌道大巷貫通。1036及1037工作面采用機(jī)、風(fēng)“兩巷”布置方式;機(jī)、風(fēng)巷平行布置示意圖見圖1。

圖1 機(jī)、風(fēng)巷平行布置示意圖

當(dāng)1037面機(jī)巷施工至約300 m時(shí)，遇斷層DF08－45，落差5 m，通過打鉆，探明前方60 m處還有斷層DF08－47，落差10 m，因此可判明原1037工作面，外段可采，而里段無法開采。再加上根據(jù)風(fēng)巷現(xiàn)場(chǎng)揭露的斷層判斷，1036工作面外段不可采，而1036里段是可以開采的。如按原方案布置1037工作面則需要過大斷層、改造費(fèi)用高、工期長(zhǎng)，回采價(jià)值不大，而1036工作面只有里段可采，掘進(jìn)工程量大。針對(duì)此種情況優(yōu)化設(shè)計(jì)將1036工作面里段和1037外段合并為一個(gè)工作面，形成“Z”形采煤工作面。回采過程中調(diào)整工作面方向時(shí)采用二次旋轉(zhuǎn)回采的方法進(jìn)行調(diào)整。工作面外圍巷道不變，在機(jī)巷遇斷層DF08－45處改方位角:方位α=63°為方位α=28°施工，風(fēng)巷也根據(jù)機(jī)巷方位作相應(yīng)調(diào)整見圖2。

圖2 風(fēng)巷調(diào)整后示意圖

2 旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)實(shí)踐

2．1 旋轉(zhuǎn)方法的確定

旋轉(zhuǎn)方法可分為實(shí)中心旋轉(zhuǎn)和虛中心旋轉(zhuǎn)兩種，實(shí)中心旋轉(zhuǎn)與虛中心旋轉(zhuǎn)在實(shí)際回采過程中有較大的差別，實(shí)中心旋轉(zhuǎn)時(shí)工作面一端固定不動(dòng)，而采用虛中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作面機(jī)風(fēng)巷須按一定的比例進(jìn)行甩采。由于旋轉(zhuǎn)角度較大，同時(shí)旋轉(zhuǎn)過程中工作面還要延長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，如采用實(shí)中心旋轉(zhuǎn)，機(jī)頭處長(zhǎng)時(shí)間不推進(jìn)，頂板、煤壁難以維護(hù)，因此，1037工作面兩次旋轉(zhuǎn)方法均定為虛中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)煤機(jī)割完旋轉(zhuǎn)前的最后一刀時(shí)，圍繞旋轉(zhuǎn)中心，機(jī)、風(fēng)巷按一定比例進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，輸送機(jī)機(jī)頭保持一定的前移量，直至到達(dá)預(yù)定旋轉(zhuǎn)位置為止。

按每個(gè)調(diào)斜循環(huán)的轉(zhuǎn)角α不超過1．5°的要求，確定輸送機(jī)上拐點(diǎn)的最小間距為:

式中:B―采煤機(jī)截深m，取0．6。

為便于及時(shí)調(diào)整旋轉(zhuǎn)期間的支架狀態(tài)，對(duì)旋轉(zhuǎn)回采做到過程控制，精細(xì)流程，需要確定每個(gè)調(diào)斜循環(huán)的割煤刀數(shù)N:

式中:

L―工作面長(zhǎng)度，此處取旋轉(zhuǎn)期間工作面平均長(zhǎng)度120 m。

在每次旋轉(zhuǎn)過程中，調(diào)斜一個(gè)循環(huán)所需的循環(huán)數(shù)為4，每循環(huán)的通刀數(shù)為1，調(diào)斜3短1長(zhǎng)。

2．2 初次旋轉(zhuǎn)開采

第一次旋轉(zhuǎn)開采是以機(jī)頭為虛中心，甩采機(jī)尾回采，這種甩采方式比較多見。

2．2．1 施工方案

工作面機(jī)巷推至距拐點(diǎn)位置10 m時(shí)，機(jī)、風(fēng)巷按照1∶4比例進(jìn)行甩面，即機(jī)頭進(jìn)1 m，機(jī)尾進(jìn)4 m，分段對(duì)機(jī)尾進(jìn)行加刀，當(dāng)風(fēng)巷推至超前機(jī)巷3 m位置時(shí)甩面結(jié)束，工作面正常推進(jìn)，機(jī)尾延長(zhǎng)段使用DZ3．15單體配合限位梁四、五排走向管理，機(jī)尾每延長(zhǎng)500 mm即加補(bǔ)一棚。

2．2．2 初次旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)

1)合理控制加刀位置，工作面機(jī)頭、20、40、60號(hào)架為分次加刀位置，加刀順序?yàn)?0架、40架、20架、機(jī)頭，移車彎曲段長(zhǎng)度不得小于15 m。

2)甩面回采期間，拉架時(shí)使用側(cè)護(hù)板配合單體調(diào)整支架狀態(tài)，防止出現(xiàn)擠架、咬架、爬架現(xiàn)象。

3)加強(qiáng)甩面期間工作面輸送機(jī)的管理，確保工作面輸送機(jī)保持平、直，抵車時(shí)及時(shí)將車取直，同時(shí)加強(qiáng)甩面回采期間的礦壓監(jiān)控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa

2．3 二次旋轉(zhuǎn)開采

第二次旋轉(zhuǎn)開采是以機(jī)尾為虛圓心，甩機(jī)頭開采的，這種旋轉(zhuǎn)開采方式比較少見，其最大的難點(diǎn)是在旋轉(zhuǎn)開采的過程中，容易出現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭不夠長(zhǎng)，運(yùn)輸機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)不能正常搭接的情況，從而無法出煤。所以，旋轉(zhuǎn)開采前，必須提前對(duì)工作面進(jìn)行刷幫。

2．3．1 施工方案

1)提前對(duì)拐點(diǎn)位置進(jìn)行刷幫，經(jīng)計(jì)算，拐點(diǎn)前后向上、下幫各刷20 m，向上幫刷幫最多為6 m，轉(zhuǎn)載機(jī)分兩段均長(zhǎng)為24 m，確保其能順利通過。

2)甩采前，先反向甩機(jī)尾，使機(jī)頭下竄2 m，減少機(jī)頭刷幫工程量，工作面機(jī)尾推過風(fēng)巷拐點(diǎn)位置10 m時(shí)，風(fēng)、機(jī)巷按照1∶4比例進(jìn)行甩面，即機(jī)頭進(jìn)4 m機(jī)尾進(jìn)1 m，分段對(duì)機(jī)頭進(jìn)行加刀，當(dāng)機(jī)巷推至超前風(fēng)巷2 m位置時(shí)甩面結(jié)束，機(jī)尾延長(zhǎng)段使用DZ3．15單體配合限位梁四、五排走向管理，棚檔500 mm。見圖3。

圖3 甩采開采推進(jìn)示意圖

2．3．2 工作面甩面技術(shù)

1)甩面回采期間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)對(duì)機(jī)巷靠車，保證工作面刮板輸送機(jī)搭接合理。

2)加強(qiáng)甩面期間工作面輸送機(jī)的管理，確保工作面輸送機(jī)保持平、直，抵車時(shí)及時(shí)將輸送機(jī)取直，同時(shí)加強(qiáng)甩面回采期間的礦壓監(jiān)控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa。

3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)分析

3．1 開始甩采的位置和比例的確定

旋轉(zhuǎn)開采前及旋轉(zhuǎn)開采期間要控制好工作面兩端的推進(jìn)點(diǎn)，及工作面與兩巷的夾角，控制好運(yùn)輸機(jī)上下竄動(dòng)的范圍，防止工作面運(yùn)輸機(jī)和支架超出工作面范圍。

開始甩采的位置至關(guān)重要，不能提前也不能滯后，1037工作面首次旋轉(zhuǎn)開采是在機(jī)頭距拐點(diǎn)10 m時(shí)開始甩采的，這就是通常說的提前量;在開始甩前，先反向甩采，使運(yùn)輸機(jī)上竄400 mm，這是為了防止正式甩采時(shí)出現(xiàn)機(jī)頭過長(zhǎng)現(xiàn)象。第二次旋轉(zhuǎn)開采是在風(fēng)巷過拐點(diǎn)10 m后開始的，開始甩采前使機(jī)頭向下竄入機(jī)巷2 m，這樣避免了旋轉(zhuǎn)開采過程中機(jī)頭短的現(xiàn)象出現(xiàn)。正式甩采比例為開始甩采時(shí)機(jī)頭、機(jī)尾分別距離拐點(diǎn)的比值，如開始甩采機(jī)頭距拐點(diǎn)10 m，機(jī)尾距拐點(diǎn)40 m，則甩采的比例為1∶4;旋轉(zhuǎn)開采的角度越大，比例越大，待機(jī)頭、機(jī)尾均過了兩巷的拐點(diǎn)時(shí)，則需加大甩采的比例，如第二次旋轉(zhuǎn)開采過拐點(diǎn)前甩采比例為1∶4，則過拐點(diǎn)后的比例為1∶6，這是為了使工作面盡快甩正，防止運(yùn)輸機(jī)下竄，造成機(jī)頭長(zhǎng)的現(xiàn)象，工作面甩正，則停止甩采。

3．2 加刀位置的確定

加刀的位置確定好后，就能保證工作面始終成直線，避免出現(xiàn)工作面彎曲或咬架、擠架現(xiàn)象發(fā)生。加刀的位置的確定方法主要是根據(jù)甩采的比例和工作面長(zhǎng)度來確定，例如1037工作面兩次甩采的比例均為1∶4，工作面長(zhǎng)度120 m，則加刀的位置在機(jī)頭向上或機(jī)尾向下30 m、60 m、90 m、120 m，從機(jī)頭向上機(jī)尾向下依次加刀，加完3刀后再進(jìn)1整刀，即機(jī)頭進(jìn)1刀，機(jī)尾進(jìn)4刀。旋轉(zhuǎn)開采過程中盡量保證從加刀位置向上開始移架，則可以避免擠架、咬架現(xiàn)象發(fā)生。

3．3 轉(zhuǎn)載機(jī)過拐點(diǎn)的管理

1037綜采工作面兩次旋轉(zhuǎn)開采都經(jīng)歷了轉(zhuǎn)載機(jī)過拐點(diǎn)，使用的SZZ－830/200型轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度48 m，且為一整體，無法彎曲，過拐點(diǎn)時(shí)需對(duì)巷道進(jìn)行刷幫，旋轉(zhuǎn)開采的角度越大，刷幫的寬度就越大。1037工作面旋轉(zhuǎn)開采的角度為36°，轉(zhuǎn)載機(jī)不可能直接通過拐點(diǎn)，需要對(duì)巷道進(jìn)行刷幫，但如果轉(zhuǎn)載機(jī)整體通過，則需對(duì)巷道進(jìn)行大幅度刷幫，造成巷道跨度大，最大跨度可達(dá)12 m，拐點(diǎn)前后刷幫范圍長(zhǎng)達(dá)25 m，現(xiàn)場(chǎng)拐點(diǎn)處為U型鋼棚支護(hù)，頂板為煤頂，且巷道掘進(jìn)時(shí)發(fā)生過漏頂，壓力顯現(xiàn)較大，不具備大范圍刷幫條件，經(jīng)分析，最后確定，將轉(zhuǎn)載機(jī)拆為兩段，每段24 m，這樣對(duì)巷道拐點(diǎn)前后刷幫5 m，巷道最大跨度7．6 m就能滿足要求。實(shí)際只用了2個(gè)小班轉(zhuǎn)載機(jī)就通過了拐點(diǎn)，減少了影響生產(chǎn)時(shí)間。

3．4 工作面延長(zhǎng)段的管理

旋轉(zhuǎn)開采時(shí)工作面會(huì)出現(xiàn)延長(zhǎng)現(xiàn)象，支架及運(yùn)輸機(jī)不夠長(zhǎng)，以機(jī)尾為虛圓心甩機(jī)頭時(shí)機(jī)頭支架不夠長(zhǎng)，以機(jī)頭為虛圓心甩采則會(huì)出現(xiàn)機(jī)尾不夠長(zhǎng)，如在機(jī)頭或機(jī)尾延長(zhǎng)段增加支架，難度比較大，且旋轉(zhuǎn)開采結(jié)束后工作面還會(huì)縮短，再拆除支架難度也很大，且影響生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。經(jīng)分析，采用在機(jī)尾延長(zhǎng)段單體加棚采煤，用單體配合鉸接頂梁支護(hù)頂板，延長(zhǎng)段長(zhǎng)度小于6 m時(shí)，采取人工向運(yùn)輸機(jī)攉煤，延長(zhǎng)段超過6 m時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)工作面輸送機(jī)出煤，在機(jī)頭出現(xiàn)延長(zhǎng)段，則以刷幫或做小巷的方法處理延長(zhǎng)段。

4結(jié)論

1037工作面“Z”形布置旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應(yīng)用，比兩巷直線布置多回收煤炭資源12萬t，同時(shí)減少巷道掘進(jìn)工程量，提高了綜采工作面的連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度和對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件的適應(yīng)性，為復(fù)雜條件下不規(guī)則塊段布置綜采工作面提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

Practice of Rotating M ining Technology in Fully M echanized W orking Face

Cheng Fu－ping

I Introduces the 1037 fully mechanized mining face of"Z"shaped arrangement in Bozhou coal company，in production has been two rotary mining ways by the head as the center swing tail mining and the tail as the center swing head mining．According to different mining ways used to response measures，successfully conducted twice rotation mining，gained good economic benefits and social benefits．For the layout and mining in fully mechanized working face under the irregular block of complicated geological conditions provided the basis of theory and practice．

Fully mechanized coal mining face;Rotation mining;Irregular block;Benefits

TD823．97

A

1672－0652(2012)09－21－03

2012－07－29

程福平(1982—)，男，安徽淮北人，2009年畢業(yè)于安徽省淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助理工程師，主要從事采煤技術(shù)管理工作(E －mail)cfp316@qq．com