扇形開采、邊采邊加支架在大采高工作面的運用

張鑫　楊清成　吳春濤

摘 要：鐵法煤業集團大隆煤礦二水平南一1206綜采工作面，將工作面走向按一定角度旋轉的采煤方法。通過調角開采可以不搬遷設備，增加工作面可采儲量，同時采用邊采邊加面的工藝，實現了重量為38.4噸的ZY10000/27/56型液壓支架邊采邊加，使工作面長度由238米遞增至255米，實現經濟效益3191萬元。更多獲得煤炭回采量，緩解工作面的接續緊張狀況，保持工作面生產的連續性，并有利于回收“邊角”煤柱，提高礦井的回采率，真正實現了提質增效的目的。

關鍵詞：扇形開采；邊采邊加；新工藝；綜采工作面；增加可采儲量

1 概述

本工作面所采煤層為二水平南一采區12層煤，為復合煤層，煤質一般。煤層最大厚度為5.30m，最小為4.10m，平均厚度為4.70m。煤層局部含多層夾石，單層夾石最大厚度為0.70m，最小為0m，夾石累計平均厚度為0.47m。本工作面上覆南一907、南一906、南一905工作面，均已回采完畢，采動活動已穩定，對下伏12煤層的開采無影響。12煤層下伏13煤層，13煤層最大煤厚3.81m，最小為2.08m，平均厚度3.28m；層間距最大厚度為4.50m，最小為0.70m，平均厚度為2.30m。

工作面設計機尾超前機頭143m，根據本工作面地質條件和設備型號，為了多回收邊角煤炭資源，將本工作面設計成邊采邊加面。需采用新工藝進行扇形開采、邊采邊加面的工藝，加設支架10組，以創造更高的效益。

2 扇形開采的必要性

扇形開采采煤法是指以工作面運順中某一點中心，將工作面走向按一定角度進行扇形的采煤方法。通過調角開采可以不搬遷設備，增加工作面可采長度和可采儲量，更多獲得煤炭回采量，緩解工作面的接續緊張狀況，保持工作面生產的連續性，并有利于回收“邊角”煤柱，提高礦井的回采率，延長礦井服務年限，增強工作面的復雜地質條件下的適應性，更好土發揮綜合機械化的效能，實現效益最大化。

3 扇形開采、邊采邊加的方法

3.1 扇形開采的施工方法

工作面短刀割178個尾，20個頭，短刀割煤進度0.8m/刀，機尾共進尺142.4m，機頭共進尺16m。

采煤機短刀割煤由工作面割至機尾，割兩個尾之后退至120號支架處再返回機尾割煤，割兩個尾之后退至100號支架處再返回機尾割煤，割兩個尾后退至80號支架處再返回機尾割煤，割兩個尾后再退至60號支架處返回機尾割煤，割兩個尾后再退至40號支架處返回機尾割煤，割兩個尾后再退至20號支架處返回機尾割煤，割兩個尾后再割至機頭，割一個頭后再返回機尾割煤為一個循環，每循環推一個頭。每循環采煤機割到工作面的位置根據工作面頂板情況適當調整。工作面在割煤過程中，逐漸拉底，每遍幫拉底量為50mm，沿煤層頂板割煤，工作面采高不得低于4.8m。初采時控制好采高，采高不大于5.3m，機頭（尾）10架與兩順順好。采煤機割煤時，注意觀察頂板、煤壁情況，發現片幫、掉頂要及時拉移超前支架并打出伸縮梁、護幫板，對幫頂進行及時支護。

3.2 扇形開采的頂板維護方式

要使綜采工作面的破碎頂板不破碎， 一是不動支架， 這是不可能的；二是快速割煤， 盡快移架。每循環采煤機割到工作面的位置根據工作面頂板情況適當調整，杜絕冒頂。

3.3 設備配備情況

3.4 工作面示意圖（見圖1）

3.5 扇形開采的注意事項

扇形開采期間要加強機電設備的調試與維護，降低故障率，特別是保證泵站可靠運行，泵壓保證不低于30MPa，工作面液壓系統完好，無漏液、竄液現象。

扇形開采時控制好采高，不小于4.8m，機頭（尾）10架與兩順順好。采煤機割煤時，注意觀察頂板、煤壁情況，發現片幫、掉頂要及時拉移超前支架并打出伸縮梁，對幫頂進行及時支護。

綜采工作面扇形開采時，推進方向始終發生變化，這樣造成支架的推進方向與輸送機并不垂直，有一定的夾角，而每次割煤、推溜、移架后，都會造成兩者之間有不同的夾角。所以在工作面進行扇形開采的過程中，及時使用側護板及液壓缸調整支架狀態，保證支架不倒架，不咬架，支架給足初撐力。需要定期調整支架推進方向，使之盡量與工作面推進方向保持一致。

4 邊采邊加的方法

4.1 邊采邊加的施工方法

支架就位：

支架就位時，通過預先準備的液壓缸配合連接環、Φ30×108mm鏈條、特殊連接頭（專用工具穿別銷）與預就位支架推移框架、相鄰支架固定連接，相鄰支架必須給足初撐力，將預就位支架緩慢降下至脫離頂板位置為止，停止降架，動作液壓缸將支架循環拉移，或將預就位支架接設液壓管路后利用自身推移框架循環伸縮（或配合液壓缸）自移至預就位位置，實現就位。根據現場實際，需要調整支架位置時，按照上述方式利用預就位支架后側尾架做固定點（給足初撐力），使用液壓缸與尾架推移框架配合將支架拉移至需要位置。將支架升起接頂，給足初撐力，以有效支護頂板。

回采過程中必須及時利用加長推移橫梁、Φ30×108mm鏈條、連接環或單體、液壓缸往前移架（機尾待延支架），避免滯后過多造成頂板空頂過大，控頂距不得大于0.5m，若現場控頂距大于0.5m，必須及時補打單體點柱進行臨時支護。按照上述作業流程實現回順邊采延面安設支架的循環施工。

延板：

根據現場實際情況，可選擇利用回順待加支架護幫板、伸縮梁或回柱絞車配合Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓將中部槽運至機尾。選擇尾架護幫板與伸縮梁連接耳等做滑輪固定點，通過Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓將滑輪固定后，將預加設的中部槽與鉤頭進行連接（使用連接環、M30螺栓、Φ30×108mm鏈條），確認各部連接牢固可靠后，通過滑輪改變鋼絲繩運動方向，然后回柱絞車預緊將中部槽拖運至機尾，再使用Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓將中部槽與運輸機鏈綁牢后點動運輸機將中部槽運至指定位置。

首先運輸機低速開找到連接環位置，將底鏈連接環開至機尾側變線槽和中部槽間。

使用液壓馬達配合卡鏈器、機尾伸縮裝置將鏈條調松，至有足夠余鏈時（若余鏈不足可利用單體配合蹬出余鏈），掐開運輸機上鏈，卸掉掐鏈處上下幫啞鈴銷子、銷排等連接小件，然后摘下機尾側11組支架連接頭。使用替棚底拉缸固定在機尾推移橫梁上，另一端固定在支架推移框架上，將變線槽和普通中部槽之間蹬出300mm的縫隙，選擇支架側護板孔（或起吊環）做固定點，配合連接環、Φ30×108mm鏈條使用液壓缸拽出運輸機底鏈，形成足夠余鏈，將運輸機底鏈掐開。現場使用4顆單體及液壓缸選擇中部槽底腳及架腳牢固處做支點將機尾部分蹬開2.0（3.7）m（單體使用Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓綁牢二次保護），或者使用替棚底拉缸固定在機尾推移橫梁上，另一端固定在支架推移框架上，分次將機尾蹬至指定步距。

使用手拉葫蘆或液壓缸選擇支架側護板孔、護幫板與伸縮梁連接耳等牢固起吊點，配合Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓將預先準備好的新中部槽逐步吊運至指定位置，在空隙中放入預加設中部槽。使用預先準備好的短鏈對接后，將斷開的底鏈接頭理順好，在中部槽中穿入底鏈，用標準連接環連接好，使用4顆單體及液壓缸配合調靠，將運輸機中部槽、機尾部分對接，板縫靠嚴（單體必須使用Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓綁牢二次保護）。

使用手拉葫蘆或液壓缸選擇支架側護板孔、護幫板與伸縮梁連接耳等牢固起吊點，配合Φ18×64mm鏈條、大環、M20螺栓將預先準備的擋煤板逐步吊運至指定位置安設牢固。將對應范圍內上下幫啞鈴銷子、銷排等小件上牢、上全。使用標準連接環及短鏈將運輸機上鏈對接，液壓馬達配合卡鏈器、機尾伸縮裝置將運輸機鏈條調緊，最后理順好電纜、水管，試運轉正常后方可開氣生產。上全機尾11組支架連接頭，并及時將安設的支架液壓管路、照明等管線連接好。視工作面現場實際每天針對采煤機電纜折返點進行調整，保證正常生產。

4.2 邊采邊加的頂板維護方式

機尾三角區域處，頂板不好時及時補打單體點柱支護頂板，超前支護段無支架存放地點，根據現場實際情況及時補打單體點柱補強支護，確保作業區域安全可靠。

機尾三角區域處頂板破碎時，必須架設一梁三柱單體棚支護（或配合鉸接頂梁），棚距0.8m。

根據現場實際情況可將預加支架向機尾三角區域穩設，形成支護，加強機尾三角區域的支護強度。機尾三角區域頂板破碎，則利用尾架做支撐點，將4m或4.5m圓木一端置于尾架頂梁上方，另一端使用單體做腿（尾架梁端或尾架下幫側，至少施工2顆單體），每架上圓木梁數量根據頂板狀態確定，以有效控制頂板狀態。

5 結束語

經濟效益：經過工作面調角開采及邊采邊加，多回采106373t，每噸原煤按價格300元計，可創效益3191萬元。

該綜采工作面的扇形開采及邊采邊加，提高了綜采工作面在復雜地質條件下的適應能力，不但為大隆礦以后綜采不規則工作面的開采提供了寶貴的實踐經驗，而且為集團公司應用及邊采邊加提供了現場實踐的寶貴材料。

作者簡介：張鑫（1984，09-），男，助理工程師，畢業于遼寧工程技術大學采礦工程專業，現任鐵煤集團大隆礦綜采二隊技術主管，主要從事采礦方面的管理工作。