堅硬頂板大采高綜采工作面旋轉開采技術的應用

李勝

摘 要：文章以新疆焦煤集團1890煤礦16122綜采工作面開采實踐為依據，論述了堅硬頂板大采高綜采工作面在旋轉開采回采過程中，遇到的一些技術難題和采取了行之有效的技術方案，為堅硬頂板大采高綜采工作面在旋轉開采技術方面總結出了寶貴經驗。

關鍵詞：堅硬頂板；綜采工作面；回采工藝；技術管理

1890煤礦位于艾維爾溝礦區東南部，設計生產能力120萬噸/年，井田內可采煤層以焦煤為主，肥煤次之，屬低硫、低磷、高發熱量，是優質的煉焦配煤。礦井的水文地質條件為復雜類型，由于井田內的煤層走向由東西轉向南北形成一個90°的轉彎褶曲，無法布置一個非常規整的采煤工作面。經過多次技術方案研究討論，形成以下主要技術方案：

1 優化工作面設計

為解決一采區北冀原設計布置的4個工作面，搬家次數頻繁，效率低下的問題，根據煤層賦存特征，在理論分析的基礎上，將原設計進行優化，采取大角度旋轉聯合開采方式，將90度弧線進行調整，設計分解成4次旋轉進行開采，使工作面設計走向長度增加到2054m。

根據設計的工作面傾斜長度120m，工作面傾角為8°～21°，按照調斜經驗公式s=L×tg（0.11α+0.016α2）（式中 S―偽斜超前距離，m；L―工作面傾斜長度，m；α―煤層傾角，度。）可求出工作面推進至調斜段，回風巷滯后運輸巷的距離為19.76m，為了保證工作面在調斜過程中，能夠順利通過膠帶輸送機機頭拐彎段，必須先將工作面往下調整到前后巷道的共切圓的弧線上，此時便是工作面開始調斜的位置。通過計算，調斜前工作面下滑的距離為3.8m、可保障1m的行人安全距離，根據公式s=L×tg（0.11α+0.016α2）可知，確保工作面不下滑不上竄回風巷滯后運輸巷的距離為19.76m，為了能使工作面下滑3.8m，我們要把回風巷滯后的距離縮短，與此同時，工作面偽斜度會不斷發生變化，由于工作面不等長，在推進過程中工作面的長度是個變量，在計算上我們把斜長假定不變斜長為120m時工作面下滑1.1m，此時工作面的偽斜角為1°，即工作面每推進19.76m，工作面下滑的距離為1.1m，保持偽斜1°推進。16122綜采工作面在調采過程中，嚴格按設計計算參數對工作面進行調整，實行機尾多進，機頭割通少進的調采原則，采用長、短刀穿插割煤的工藝解決了綜采工作面多次搬家倒面的技術難題。

2 調整工作面旋轉開采期間的深孔放頂參數

在頂板管理方面，工作面旋轉開采過程中，如果堅硬頂板控制不好，采空區懸頂面積會逐漸增大，工作面控頂區域內壓力高度集中，會引發沖擊地壓，造成設備嚴重損壞和人身傷害事故，而且容易使采空區內集聚的瓦斯瞬間涌出，極易造成瓦斯事故。因此，我們對堅硬頂板超前深孔預裂爆破參數進行了調整。

（1）對老頂切斷孔的頂端裝藥高度h上，以巖石爆破冒落后將采空區充填滿為目的，根據巖石冒落后碎脹系數取1.3、回采高度取4m，則：1.3×h上=4+ h上，h上≈13.3m，考慮頂板巖層內淋水的影響，取h上=13m。

（2）對端頭切斷孔頂端裝藥高度h上，考慮頂板冒落后形成自然平衡拱的兩端高度將低于老頂切斷孔的處理高度，并考慮頂板巖層內淋水的影響，取h上=9m。

（3）炮孔下端裝藥高度應保障炮孔爆破不影響回采工藝要求，保證工作面不漏頂、不片幫，保證炮孔有足夠的充填堵塞長度，根據上述原則確定如下：端頭切斷孔下端裝藥高度取h下=5m（距煤層面）

（4）為提高爆破效果，循環放頂區預爆破炮孔均與工作面斜交一定角度，端頭切斷孔水平轉角：取α=15°（與巷軸線夾角）

（5）設計炮孔頂端裝藥高度h上=9m，炮孔下端裝藥高度h下=5m，炮孔水平轉角α=15°（與回風巷軸線夾角），炮孔在巷道軸線上的投影長度L投=20m，煤層傾角α=10?，計算炮孔參數：

通過對技術參數調整，采空區的懸頂得到了有效控制，保證了工作面正常推進。另外，工作面在調采過程中，機頭推進緩慢，機尾必須要快速推進，此時工作面的切頂線在不斷變化，工作面的循環放頂步距也需要不斷進行調整。還有工作面上半部推進速度很快，在超前壓力傳導作用下，煤壁容易片幫，尤其是工作面機尾段煤壁片幫嚴重，必須要降低采高，工作面中上部采高不宜超過3.5m，同時還要制定安全技術措施，確保工作面調采過程的施工安全。

3 結語

16122綜采工作面經過一年多的開采，在旋轉開采技術的應用方面，積累了一定的經驗，拓寬了綜采工作面的適用范圍，延長了礦井的服務年限，對復雜地質條件下提高資源回收，尤其是稀缺煤種的資源回收方面，有很好的推廣價值。經過技術分析：采用旋轉開采技術后，減少了工作面搬家次數，工作面可以連續開采，礦井實現了高產高效。同時，提高了資源回收率，工作面提高采出率3.24%，新增直接經濟效益1167萬元。

參考文獻

[1]孫希奎.綜放工作面大角度弧線旋轉開采的設計[J].煤炭科學技術，2004，32（4）：28-30.

[2]莊學安，臧傳偉，莊威.短壁工作面采場堅硬頂板強制放頂技術[J].煤炭科學技術，2014，42（11）：14-16.

（作者單位：新疆焦煤集團1890煤礦）