似刀把狀不規則綜采工作面開采實踐研究

李洪彪，牛金玉，王 顯，蔡秀凡

（中國平煤神馬集團 梨園礦，河南 平頂山476500）

在煤礦采掘設計和施工過程中，往往會因井田邊界、地質構造帶、煤層變化帶、保護煤柱等因素的影響將難以回采的煤層塊段予以剔除，這樣，工作面便成了非矩形的不規則工作面。目前，對于不規則工作面開采的方法主要有內外切眼對接法和邊采邊加架法兩種，前者主要適用于規則刀把狀工作面，后者常適用于不規則似刀把狀工作面。兩種開采方法的關鍵均是保證實現支架的無縫對接，滿足工作面能夠正常推進。梨園礦寧莊井21110工作面受到D梅莊－1斷層和F20斷層的影響，為了提高煤炭回采率，經過技術論證和現場實際決定將工作面布置成似刀把狀。經過三個多月的加架、調斜等工序，順利推過了工作面刀把部。目前該工作面回采工作面已經走向正常化，現就開采不規則刀把狀工作面經驗進行總結。

1 工作面概況

21110工作面位于梨園礦寧莊井東一下山采區，北部為F20斷層和D梅莊－1斷層，東部為東一采區三條下山，南鄰21090工作面采空區，東部為井田邊界，工作面埋深為575.4～641.3m。工作面所采煤層為山西組二1煤層，煤層偽頂為0.3～0.5m的炭質泥巖，直接頂為1.2～1.6m的灰黑色泥巖－炭質泥巖－砂質泥巖，老頂為2.8～3.5m的灰色砂質泥巖，該煤層堅固性系數f＝0.3～0.8，煤層傾角為7°～19°，煤質松軟易碎；由于頂板松軟破碎，在工作面回采時上部二2煤層會出現斷續性冒落。由于該工作面東北部受到D梅莊－1斷層的影響，為了提高煤炭回采率，決定將工作面設計為似刀把狀不規則工作面，工作面布置見圖1。

圖1 21110工作面布置示意

2 工作面回采關鍵問題

1）機頭過A、B和C三個位置：21110工作面掘進施工完成后，經實際測量，工作面偽斜長度為22.1m。由寧莊井工作面回采經驗可知，二1煤層工作面偽斜在8～10m可以保證工作面設備不出現下滑或上竄，若采用常規沿工作面切眼平推會造成采場內液壓支架、運輸機等綜采設備出現失穩，或在回采期間需要對工作面多次進行調斜。具體為：在回采初期多甩機頭，機頭和機尾按照1∶4進行推進，然后根據工作面設備運行狀況逐漸減小機頭和機尾推進比例，直至切眼退至B點時保證切眼垂直于機、風兩巷；當工作面機頭位置在B點時，且切眼垂直于機、風兩巷時可以進行甩機尾，根據設計沿D點進行旋轉開采，機頭和機尾按照1∶5推進，直至切眼垂直于機巷為止；工作面切眼沿垂直于機巷方向持續推進，至機頭距離C點20m左右位置時開始第三次調斜，沿E點進行旋轉開采，機頭和機尾按照4∶1進行推進，直至切眼垂直于機、風兩巷為止，至此，工作面已經完全推過似刀把狀部分。此后，機頭和機尾按照2∶1進行第四次調斜，直至偽斜達到8～10m方可停止調斜，然后按照傾斜煤層常規推進方法即可（圖2）。

圖2 21110工作面加架調斜及運輸系統示意

2）加架、加運輸機槽等設備工序：工作面原始切眼長度為83m，共安裝ZY4000－17／37型液壓支架56臺。分析工作面設計推進圖可知，在第一次調斜過程中，工作面采長逐漸減小，故決定在切眼垂直于機、風兩巷時方開始加架，直至在第四次調斜之前完成所有的加架工作，否則會影響工作面規則段的正?；夭勺鳂I。由此分析，結合第一次調斜和第三次調斜形成的兩個垂直機、風兩巷間距，計算得知，工作面每推進5m即需要加架一臺。為了減少工作面量，將需要添加的支27臺支架頂梁朝外按順序擺放在風巷中，當工作面推進10m即增加2臺支架，同時加運輸機槽兩節，如此循環進行，直至完成所有支架和運輸機槽的安裝。

3）機巷運輸系統布置：由于機巷非直線布置，決定采用多設備銜接完成切眼內煤炭外運，從里向外運輸設備布置具體為：AB段安裝40T運輸機，轉載機機尾下接40T運輸機；轉載機外部至C點為臨時皮帶運輸機，C點外段為皮帶運輸機，機尾與臨時皮帶運輸機搭接。煤流運輸路線為：切眼運輸機→40T運輸機→轉載機→臨時皮帶運輸機→皮帶運輸機→高強皮帶→上倉皮帶→主井提升。在工作面回采過程中，40T運輸機采用掐槽子的形式進行縮短，直至回采至B點位置后利用轉載機、兩部皮帶運輸機完成煤流的外運。當轉載機移至C點以里30m時，轉載機拉移到C點外段直巷中，機尾在C點位置，然后將臨時皮帶運輸機撤去，安裝40T運輸機搭接轉載機和切眼運輸機用來完成煤流外運，直至將BC段推完為止。當工作面機頭推至C點位置時，即可采用常規運輸方式進行運煤，即切眼運輸機→轉載機→皮帶運輸機→高強皮帶→上倉皮帶→主井提升。

3 施工組織及安裝技術措施

1）合理安排勞動施工組織：在工作面加架、加溜槽、調架和調斜過程中要嚴格執行隊干帶班制度，對施工進行統一協調，確保工作面回采工作和設備對接工作有序進行。組織相關人員對加架期間的工作面偽斜值、運輸機下滑上竄情況、礦壓顯現特征等進行統計和分析，確保加架方案實施的科學合理。

2）嚴格落實各項技術措施：根據21110工作面布置情況，制定科學合理的加架技術方案、溜槽對接方案、頂板支護措施等，同時，采用全員集中學習的形式進行加架安全技術措施的學習和貫徹工作，使全體職工對于加架工作要點、技術措施和施工作業方法了然于胸。

3）加強上出口維護：由于在加架前，上出口頂板會出現一定范圍內的無支架狀態，此時，可以采用2根4.0mπ型鋼梁、1.2m的鉸接梁和3.0m的圓木配合單體柱進行聯合支護，使鉸接梁和π型鋼梁交錯沿工作面走向進行布置，圓木措置在鉸接梁和π型鋼梁下方，然后打設單體柱，π型鋼梁采用邁步遷移，單體柱支護阻力不低于90kN，切實避免頂板事故的發生。

4 效果分析及結論

21110工作面布置相對于正規刀把狀工作面多回采原煤近1.5萬噸，可以增加營業收入600萬元；同時，開采這部分煤炭也相應增加了該工作面的回采持續時間，可有效緩解礦井資源不足和工作面接替緊張的局面。統計可知，工作面自2014年4月6日開始回采，至2014年7月16日將不規則部分回采結束，共持續3個月零10天。在開采初期，鑒于集團如此布置工作面尚屬少見，且該礦技術管理人員對該類工作面尚無回采經驗，完全處于“摸著石頭過河”進行加架回采。經過一個多月的摸索實踐，職工掌握了加架、調斜等工序的要點，加架效率得到了明顯的提升，使得在加架期間煤炭月產量達到6萬噸，為礦井高效、高產奠定了基礎。21110似刀把狀不規則工作面的成功開采，給該礦開采不規則工作面積累了豐富的經驗，同時，也為其它礦井類似工作面的開采提供了參考。

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〔2〕李振安，黃偉斌，劉 強 .開采極不規則工作面綜采工藝的研究與應用〔J〕.煤炭工程，2011，（8）：8－10.

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