旋轉開采工藝在大傾角綜采工作面的應用①

陳立才

(大屯煤電公司調度室，江蘇縣 221611)

旋轉開采工藝在大傾角綜采工作面的應用①

陳立才②

為最大限度的回收煤炭資源，需要在正常布置工作面開采完成后，采用適當的開采工藝對遺留的三角煤進行回收。本文以孔莊煤礦8331工作面開采工藝為例，介紹了大傾角條件下，綜采工作面調面開采工藝，為水采采區遺留三角煤的回收或復雜地質條件下采用綜采提供了經驗。

大傾角煤層;綜采工作面;遺留三角煤;旋轉調面開采工藝

一般來說，綜采工作面布置要求兩道基本平行，面長等長，且有足夠的推進長度，才能取得較好的經濟效益。但煤層的賦存條件往往不是很理想，受斷層切割，區段平巷與采區上下山斜交，以及采煤工藝的改變的影響，如按正常工作面布置進行回采，要留下大量三角煤。為最大限度地回收煤炭資源，我們采用了調面開采技術，即工作面在推進過程中，推進方向作一定角度的旋轉，以保證工作面的推進長度，減少搬家次數。

1 工作面地質概況

1.1 工作面位置

上海大屯能源股有限公司孔莊煤礦8331工作面為該礦Ⅲ2采區八層煤首采工作面，該面上部為8217水采工作面，由于水采工作面巷道要求有一定的溜煤坡度，采區下部必然留有大量三角煤。為回收這部分三角煤，8331綜采工作面進行了調面開采設計。工作面標高-542～-620 m，工作面長154 m，走向推進長度640 m。

1.2

煤層及頂底板特性

1)煤層:該層煤為二迭系山西組8#煤，煤層厚度2.3～3.8 m，平均厚度2.8 m。局部有夾矸，平均厚0.4m。煤層傾角23～28°，平均25°。其上覆煤層為7#煤，層間距平均10m左右，已回采。

2)頂板:直接頂為細砂巖，厚度8.65～11.66 m，老頂為砂泥巖互層。

3)底板:煤層底板為砂質泥巖(局部消失)，平均1.4m，其下為細砂巖，厚度18.9～22.5m。

2 8331工作面巷道布置及斷面特征

工作面西部受村莊壓煤和二部皮帶保護煤柱影響，走向較短，為加大工作面推進長度，回收水采遺留下來的三角煤，故兩道在跨過采區上山時進行向上調向。為避免轉角太大給回采造成困難，溜子道分兩次轉向，第一產次轉向13°，掘進60 m后進行第二次轉向，轉角24°，共轉向37°。工作面也由下山開采逐漸轉為上山開采。

兩道巷道斷面為直墻梯形，錨網索聯合支護，凈高2.4 m，凈寬4.2 m。工作面平面布置如圖1所示。

3 工作面設備選型

1)支架選型:選用BY3300-13/33型掩護式液壓支架，該支架適用于煤層傾角∠35度，支架平均支護強度0.62 MPa。

2)煤機選型:工作面選用MG200/475 W型采煤機，此煤機對大傾角工作面適應性較強。

3)工作面溜子選型:SGZ-764/400型工作面溜子，該型號為中雙鏈溜子，可彎曲性能較好。

工作面主要設備參數如表1所示。

表1 8331綜采工作面主要設備選型

圖1 8331綜采面平面布置圖

4 綜采面調面開采工藝

由于工作面采深較大，且上部七層煤(層間距10 m左右)為水采工作面，由于受火成巖侵入嚴重，煤炭回收不充分，留有孤島和煤柱，導致地應力集中。為保證安全回采，根據煤層賦存條件，選取綜合機械化采煤工藝［1］。

4.1 工作面調面前的準備

由于轉角中心選取在三岔門處，巷道頂板暴露面積大，必須進行加固，除常規超前支護外，點柱要加密，穿鞋帶帽［2］。液壓支架的前探梁和頂梁要各加一排圓木，保證拉架調斜時有支護。在調面過程中，工作面過老巷，要準備足夠的接頂料，防止工作面冒頂事故。

4.2 調面開采參數的確定

由于工作面旋轉中心為一三岔門，如以此處為實旋轉中心，則頂板難于維護，不利于安全生產。因此，采取虛旋轉中心分段割煤調斜工藝，使旋轉中心也保持一定的前移量。調面示意圖如圖2所示。

圖2 調面示意圖

4.2.1 每循環割煤刀數的確定

式中:D——每循環割煤刀數;

L——工作面長度，m;取 154 m;

d1，d2——工作面溜子機頭、機尾長度，m;取 4.5 m;

W——工作面溜子彎曲段長度，m，一般取10～15 m;

F——每循環割煤通刀數，取2刀;

由此計算出D=12，由此確定長短刀比例為1∶5

4.2.2 每循環轉角的確定

式中:ɑ`——每循環轉角，°;

B——采煤機截深，m，取 0.6 m;

其它意義同前。

計算出 ɑ`=2.23°，即每循環轉向2.23°。

4.2.3 中心點前移量的確定

式中:T——中心點前移量，m;

N——工作面調向所需總循環數，個;

其它意義同前。

計算出T=20 m。

因此，距旋轉中心20 m時，即開始進行調面開采，割10短刀兩通刀完成一個循環。

4.3 工作面回采管理的重點

4.3.1 移架管理［3-5］

調面開采期間，工作面推進方向不斷發生變化，造成支架與工作面溜子不垂直，要求偏差不得超過5°，否則需要調整支架推進方向，使之盡量與工作面推進方向保持一致。在調面過程中如出現擠架、咬架現象時，需割一通刀，全面推溜移架，進行調整。

4.3.2 推溜管理

調面期間，推溜順序自上而下，促使溜子下滑，等推到第一個拐點時，再由下至上推溜移架。調面過程中，工作面不斷加長，152～157 m，當煤壁影響到推溜時，需放炮做機窩，當機窩深度超過0.5 m時，必須延溜。機頭、機尾無支架處，采用4 m長π梁支護，成對使用，一梁四柱。老塘側加打兩排鉸接頂梁棚。

4.3.3 頂板管理［6］

要用好支架的伸縮前梁，如片幫嚴重，要及時移超前架，必要時配合超前木錨桿錨固煤幫。移架后，保證支架初撐力不小于24 MPa。要加強日常頂板壓力觀測工作。

5 技術經濟效益分析

大傾角綜采工作面調面開采工藝，雖然在孔莊煤礦是第一次嘗試，但在調面過程中，產量影響不大(月均3.5萬噸)。采用調面開采，有利于延長工作面推進長度，減少了搬家倒面次數，簡化了生產系統，充分回收了水采留下的三角煤，為我礦其它采區水旱交接區域的工作面布置提供了范例，提高了綜采工藝的適應能力，也可供復雜地質條件采用綜采工藝參考。

［1］ 黃建岳，鄒喜正.綜采工作面跨上山旋轉開采工藝分析［J］.礦山壓力與頂板管理，2003(1):87-89

［2］ 吳鳳鳴.“三軟”煤層大傾角開采在石臺煤礦的應用［J］. 煤炭技術，2005，24(1):29-30

［3］ 馬立同，郭海書，王書江.復雜條件下綜采旋轉開采工藝研究及應用［J］.河北煤炭，2003，(3):19-20

［4］ 李國鋒，李建華，等.復雜地質條件下大傾角開采技術實踐與簡析［J］.煤礦現代化，2010，(6):15-17

［5］ 張勇國.綜采工作面大傾角開采的實踐［J］.煤炭技術，2009，(2):54-56

［6］ 楊威.綜采工作面大傾角開采技術［J］.煤礦安全，2011，(4):58-59

Application of Circumrotate Mining Technics in Large Dip Angle Fully Mechanized Working Face

CHEN Licai

(DaTun Coal-electricity Corporation Control Center，Peixian Jiangsu 221611)

For maximum to exploit coal resource，it is demanded to mine triangle-coal adopting suitable technics after mining the normal layout fully mechanized working face.In this paper，take 8331 working face of KongZhuang mine as a case to present the adjusting mining technology in the condition of large dip-angle，the result could provide experience for leave behind triangle-coal in water mining district or fully mechanized mining in complex geological conditions.

Large dip-angle coal;fully mechanized working face;leave behind triangle-coal;circumrotate adjusting mining technology

TD823

A

1672-7169(2012)03-0068-03

2012-05-07

陳立才(1965-)，男，江蘇贛榆人，大學畢業，現就職于大屯煤電公司調度室從事調度管理和采掘生產技術工作。