綜采放頂煤工作面的轉(zhuǎn)采實(shí)踐

綜采放頂煤工作面的轉(zhuǎn)采實(shí)踐

正常采煤工作面都是以走向長壁的形式布置，但是受地質(zhì)條件變化的影響，煤層走向的方位有時(shí)也是變化的。烏海能源公司公烏素煤礦011604在布置工作面時(shí)就遇到了這樣的問題。直線走向布置坡度增大，回采時(shí)將形成仰斜采煤，存在較大安全隱患，且降低煤炭的回收率，造成資源浪費(fèi)。隨走向布置，就形成了工作面的轉(zhuǎn)角，在采至拐點(diǎn)處，增加了工作的難度。

經(jīng)研究，公烏素煤礦在011604工作面成功實(shí)施轉(zhuǎn)采，并對(duì)控制前后刮板機(jī)和支架下滑采取相應(yīng)安全措施，對(duì)拐點(diǎn)擴(kuò)幫區(qū)域進(jìn)行特殊支護(hù)。公烏素煤礦011604工作面的轉(zhuǎn)采方法為類似工作面的安全生產(chǎn)積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、工作面概況

公烏素煤礦011604工作面位于公烏素煤礦北一采區(qū)內(nèi)，切眼接近西來峰逆斷層。由于走向方位發(fā)生變化，回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷分別在697m和628m處形成了23°14′的轉(zhuǎn)角。該工作面總長度1768m，初采時(shí)工作面傾角平均35°，傾斜長度310m。工作面標(biāo)高在+1079~+ 925之間。煤層平均厚度8.5m。采用綜采放頂煤工藝，采放比為1∶2。采2.7~3m，放5.8~5.5m。煤層硬度為f=1.5。直接頂為泥質(zhì)頁巖，厚度為4.5m，底板為砂巖，厚度為3.7m。屬含水層。回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷拐點(diǎn)相差42m。

2013年7月底，工作面推進(jìn)到距離運(yùn)輸巷拐點(diǎn)60米時(shí)，開始進(jìn)入轉(zhuǎn)采狀態(tài)。

二、轉(zhuǎn)采方案的設(shè)計(jì)

1.確定方案

（1）巷的拐點(diǎn)不在同一素線上，兩點(diǎn)相差15米。該煤層為易自燃煤層，發(fā)火期為3~6個(gè)月。故選擇虛心旋轉(zhuǎn)法。將旋轉(zhuǎn)中心置于工作面以外。

（2）由于兩拐點(diǎn)不在同一素線上，且回風(fēng)巷推進(jìn)較慢。上隅角易滯風(fēng)蓄熱?？紤]平時(shí)半個(gè)月的推進(jìn)度為20m，故這里取15m。

（3）轉(zhuǎn)載機(jī)長度為50m，下端頭支架27m，前后刮板機(jī)間距7.5m。下運(yùn)輸巷道寬4m，故在旋轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)尾將與運(yùn)輸巷下幫擠死，造成開幫處理。機(jī)頭旋轉(zhuǎn)的弧線是用轉(zhuǎn)載機(jī)的長度作弦長來描述的。為解決這一問題，采用了在運(yùn)輸巷拐點(diǎn)處擴(kuò)幫和縮短轉(zhuǎn)載機(jī)的長度來實(shí)現(xiàn)。

（4）根據(jù)工作面長度，調(diào)采角度確定調(diào)采比例。設(shè)計(jì)工作面推進(jìn)到過回風(fēng)巷40m時(shí)，開始吃斜子，旋轉(zhuǎn)回采采用長短刀結(jié)合的方法。

2．確定旋轉(zhuǎn)中心

工作面推進(jìn)到機(jī)尾越過回風(fēng)巷拐點(diǎn)24m，此時(shí)機(jī)尾已增加支架20部及前后刮板機(jī)槽。此時(shí)工作面長度又增加到310m。機(jī)頭距運(yùn)輸巷拐點(diǎn)30m。

旋轉(zhuǎn)中心：O的位置置于工作面以外，是虛心旋轉(zhuǎn)，如下圖所示。

OO′/OD′=7.5/62，求得OD′為43m。旋轉(zhuǎn)虛心置于工作面外43m處。

C＇D＇=2C＇P=2O＇C＇×tog23.14/2= 2×310×0.201=124m

運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)折點(diǎn)最大開幫量為：

PO＂=O＇O＂-O＇C＇=O＇C＇/cos11.606-O＇C=310/0.979-310=6.65m

3．旋轉(zhuǎn)半徑的確定

以工作面前刮板輸送機(jī)機(jī)尾為旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)，機(jī)尾推進(jìn)度不大。支架幾乎原地反復(fù)支撐頂板。易造成頂板破碎下沉。且上隅角氣體易積聚蓄熱。故將旋轉(zhuǎn)中心選擇為工作面之外。保證工作面旋轉(zhuǎn)過程中各處都有推進(jìn)度。轉(zhuǎn)采比例為：頭尾比9:1。短刀依次增加為40m。

旋轉(zhuǎn)半徑為：R=OO′+O′D′= 353m

4．轉(zhuǎn)采前后運(yùn)輸巷設(shè)備的調(diào)整

以前部刮板機(jī)機(jī)頭為基準(zhǔn)參照點(diǎn)。在工作面推進(jìn)到機(jī)尾接近回風(fēng)巷拐點(diǎn)時(shí)，工作面處于最短位置，工作面機(jī)頭的超前距離幾乎為零，工作面長度為290m。此時(shí)，前部刮板機(jī)頭距運(yùn)輸巷拐點(diǎn)還有100m。按設(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)采，繼續(xù)平行推進(jìn)。機(jī)尾增補(bǔ)支架，當(dāng)機(jī)頭至運(yùn)輸巷60m時(shí)，機(jī)尾已增加支架14部。此時(shí)工作面長度為310m，機(jī)尾已越過回風(fēng)巷拐點(diǎn)40m。

此時(shí)，運(yùn)輸巷的設(shè)備列車提前移至130米外，為了轉(zhuǎn)采時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)的長度（即旋轉(zhuǎn)弧度對(duì)應(yīng)的弧長）少受運(yùn)輸巷上下幫的限制及減少無幫量，把轉(zhuǎn)載機(jī)平槽拆去3塊，使轉(zhuǎn)載機(jī)的長度縮短為45m。同時(shí)將第二部膠帶輸送機(jī)向煤幫側(cè)緊靠，以縮短旋轉(zhuǎn)弧長，方便旋轉(zhuǎn)。

5．運(yùn)輸巷拐點(diǎn)處擴(kuò)幫及支護(hù)

按計(jì)算出的擴(kuò)幫量為6.65m，分為兩次進(jìn)行。隨著轉(zhuǎn)采的推進(jìn)，機(jī)頭逐步接近運(yùn)輸巷拐點(diǎn)。擴(kuò)幫處按原巷道的支護(hù)方式進(jìn)行。但加密了錨桿支護(hù)和錨索的間排距，并將錨索的仰角偏向煤幫側(cè)75°。原巷道支護(hù)木垛，用三排單體支柱與原巷道及擴(kuò)幫后形成的三角區(qū)域隔離開來。

三、前后刮板機(jī)和支架的控制

采用兩端頭交互斜切進(jìn)刀時(shí)，工作面支架和刮板機(jī)呈現(xiàn)緩慢下滑，起因是依次推移刮板機(jī)，此時(shí)割整刀的下滑量為50mm到100mm（實(shí)測(cè)）。從上向下割煤，由下往上依次推移刮板機(jī)，此時(shí)割整刀的下滑量為0~8mm（實(shí)測(cè)）。為了確保轉(zhuǎn)采時(shí)前后刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)的合理搭接，采取如下控制方法：

1.在長短刀上進(jìn)行控制

到達(dá)O＇點(diǎn)之前，先割長刀，后割短刀。由上向下依次推移刮板機(jī)。越過O＇點(diǎn)時(shí)，先割短刀后割長刀，使局部暫時(shí)減少設(shè)備的移動(dòng)，故而支架刮板機(jī)等沿斜面方向產(chǎn)生的向下分力也減少。所以支架和刮板機(jī)幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)下滑或下滑量很小。

2.控制推移方向

綜放工作面正常生產(chǎn)的工序是：自機(jī)尾進(jìn)刀—割煤—移架—推前部刮板機(jī)—放煤—拉后部刮板機(jī)。在此種往復(fù)過程中，刮板機(jī)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。這種滑動(dòng)是通過刮板機(jī)彎曲段體現(xiàn)，支架推移桿會(huì)發(fā)生一定量的偏量，不是正向推移，因而推移中要向左或右產(chǎn)生作用分力。當(dāng)采煤機(jī)向機(jī)頭割煤時(shí)，由機(jī)尾向機(jī)頭依次推移刮板機(jī)產(chǎn)生的作用分力指向機(jī)頭側(cè)。當(dāng)采煤機(jī)向機(jī)尾割煤時(shí)推移刮板機(jī)的作用分力指向機(jī)尾。利用這一原理，在過O＇點(diǎn)前后改變割煤方式。

3.控制刮板機(jī)

人為調(diào)整刮板機(jī)的推移方向，阻止其下滑，并逐步回調(diào)，即：工作面每隔10部支架裝設(shè)一個(gè)推移千斤頂，推移刮板機(jī)時(shí)，把千斤頂一端固定在刮板機(jī)下滑方向的臨架底座前；另一端頂在刮板機(jī)邊的窩槽內(nèi)，推移刮板機(jī)時(shí)，千斤頂與支架的推移裝置共同作用，阻止下滑。

四、結(jié)論

011604工作面從1768m的初采到轉(zhuǎn)采時(shí)推進(jìn)了1100m。在回采過程中，通過對(duì)超前距離的長短與下滑量大小的實(shí)驗(yàn)，及對(duì)礦壓規(guī)律的觀測(cè)，積累了一定的數(shù)據(jù)，并制定了嚴(yán)密的措施，確保了工作面轉(zhuǎn)采的成功，也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。一是轉(zhuǎn)采成功順利回收了煤炭資源15萬噸，在轉(zhuǎn)采中沒有影響正常生產(chǎn)。二是豐富了回采工藝技術(shù)，為將來的轉(zhuǎn)采提供了經(jīng)驗(yàn)。三是提高了資源回收率，為采由于地質(zhì)構(gòu)造造成的斜坡邊角等煤積累了經(jīng)驗(yàn)。

（作者單位：神華烏海能源公烏素煤業(yè)公司）

（責(zé)任編輯：龐永厚）