不規則綜采工作面延面及對接工藝實踐

杜樹安 王鵬云 李江偉

（1.冀中能源峰峰集團通防部，河北 邯鄲 056000；2.山西呂梁離石金暉榮泰煤業有限公司，山西 呂梁 033000）

煤礦地質條件復雜多變，在掘進過程中經常會遇到斷層等復雜地質構造，造成綜采工作面布置不規則。金暉榮泰煤業有限公司在以往掘進遇地質構造時，采用順槽分區段布置，即沿走向垂直布置多個切眼，在回采過程中工作面采用分段對接延長，但此工藝開采造成了部分煤炭資源無法回收，為了彌補這一缺點，榮泰礦通過不斷的探索研究，在10202工作面掘進過程中遇斷層無法向正前掘進的情況下，大膽地嘗試運輸順槽沿斷層掘進，綜采工作面機頭線性增加支架延長工作面的采掘工藝，此工藝通過在10202工作面的實踐，取得了良好的社會經濟效益。

1 工作面概況

10202工作面所采煤層為10#煤，煤層厚度為2.7～3.2m，平均厚2.9m，煤層傾角0～11°。煤層直接頂板為石灰巖，厚度9.09m。10202工作面南部為10201工作面采空區，10201工作面回采過程中運順沿空留巷，計劃作為10202工作面回風順槽。10202工作面設計平均走向564m，面長170m。因受F1斷層影響，10202運輸順槽沿斷層掘進，10202工作面為不規則塊段，10202沿斷層掘進段設計長度428m（平距）。

2 工作面對接工藝的選擇及創新

2.1 工作面對接工藝的選擇

2.1.1 運輸巷道的選擇

10202工作面兩巷，相對直巷的為回風巷（原10201工作面運順沿空留巷），但留巷寬度3.5m，經過10201工作面的回采推進，10201采空區經過頂板的冒落帶、裂隙帶和頂板下沉帶三次變形以后，留巷內的頂板已多處破壞，巷道中部壓力顯現集中，支護材料的空間較小，不適宜安裝轉載機等運輸設備。因此，選擇沿空留巷作為10202工作面回風順槽，沿斷層掘進的斜巷順槽作為10202工作面運輸順槽，并隨著工作面回采增設支架延長工作面。

2.1.2 分段推進對接

預先在10202運輸順槽增設支架位置布置支架，回采工作面長度每增加1.5m，工作面支架推至預定位置時增設支架。工作面運轉設備為SGZ764/630型刮板輸送機配合自制轉載運輸機，在工作面推進過程中，工作面逐漸延長溜槽和加設支架。回采過程中分為三個階段進行對接延長工作面：A-B段、B-C和C點以后，如圖1所示。

工作面液壓支架在運順沿巷道走向布置間距計算方式如下：

L（A-B）=hL1÷(d1-d)

L（B-C）=hL2÷(d2-d1)

式中：

L（A-B）、L（B-C）-分別為運順沿走向的待加支架布置間距，m；

h-工作面支架間中心距，1.5m；

L1、L2-工作面延長段的推進長度（見圖1），L1為210m、L2為207.8m；

d-工作面切眼長度，60m；

d1-工作面推采至B點時的切眼長度，119.059m；

d2-工作面推采至C點時的切眼長度，159.8m。

計算得出：

L（A-B）=1.5×210÷（119.059-60）=5.3m

L（B-C）=1.5×207.8÷（159.8-119.059）=7.6m

因此在第一階段（A-B段）時每推進5.3m，加設支架1架、溜槽1節，為一個循環結束，此階段210m，共進行37個循環；工作面在回采第二階段（B-C段）時每推進7.6m，加設支架1架、溜槽1節，此階段220m，共進行28個循環；兩個階段共進行65個循環。工作面回采至C點時，工作面與外切眼10架支架、10節溜槽對接，此時工作面長度為170m，工作面支架總數115架，工作面延長工作結束，工作面正常回采。

圖1 10202工作面平面布置示意圖

2.2 工作面對接施工

（1）增設支架期間，每天進行一個循環。增設支架過程：①斷開工作面刮板輸送機第6、7節溜槽，將前6節溜槽與支架的連接裝置斷開；②將需增設的溜槽對接在工作面刮板輸送機第6、7節溜槽間，增設的支架與工作面支架對齊，連接管路；③連接好溜槽及大鏈，并將前7架支架與溜槽連接，工作面完成加架。

（2）工作面延長施工時，單體頂靠采用遠程操作，通過自制緊鏈穩定器，利用采煤機齒道為固定點，將緊鏈穩定器固定到采煤機齒道上配合單體支柱橫向頂靠溜槽及緊鏈接鏈，單體送液管采用Φ10×20m高壓膠管在支架下進行遠程操作。

（3）工作面機頭增設支架施工安全要求：①要針對工作面周期來壓及壓力顯現規律，在運輸順槽提前打設錨索和錨桿進行補強支護，確保對接處巷道加寬后的支護強度；②在加架前要將工作面調直調順，每個循環中隨著工作面的推進，機頭段空頂面積會逐漸增大，當機頭第一架距煤幫距離增大到2.5m時，變更機頭段端頭密集支護方式，對機頭段頂板進行單體配合鉸接梁加密支護，鉸接梁順巷道方向打設采用一梁兩柱，鉸接梁間距為500mm，跨工作面溜子時采用2.6mπ型梁配合單體邁步支護，保證機頭加架段頂板完好；③頂靠支架前，對液壓系統進行全面檢修，確保在加架期間初撐力達標，保證快速并架，防止空頂時間過長。

2.3 工作面對接工藝創新

（1）運煤設備的改造和創新。因在工作面機頭段需延長溜槽及支架，而受空間限制，轉載運煤點無法正常布置轉載機。通過研究，確定采用一部150C刮板輸送機機頭及固定節通過自制起橋架將其與皮帶機尾承載座進行連接固定，將150C溜槽進行封底處理后與機頭固定節進行連接，最后配合40T刮板機連接槽與機尾槽所有對口采用M30對口絲進行連接，形成一套與10202工作面的特殊性相匹配的運煤設備。轉載運煤設備為整體拉移式，在拉皮帶機尾的同時，轉載運煤設備隨之外移，在工作面的回采過程中大大地提高了工作效率，節省了每個循環中拆卸、對接溜槽的復雜工序，降低了施工過程中的安全風險，減輕了工人勞動強度，簡化了增加支架和延長溜槽的工藝，節省拉轉載機的工序。

（2）由于10202工作面運輸順槽沿斷層掘進段A-B段和B-C段與工作面夾角不一致，因此運輸順槽皮帶不是直線運輸，在B點處發生了拐點，通過測量，在B點前后20m設置皮帶拐彎運輸段，增大拐彎半徑，在拐彎段每隔5m增設防跑偏裝置，確保皮帶運輸效率和安全。

3 效益分析

榮泰礦10202工作面平均采高為3m，煤層容重為1.55t/m3。沿斷層掘進和工作面機頭加架工藝，對比以往垂直工作面布置順槽的巷道布置方式，多回收三角煤：0.5×96m×406m×3m×1.55t/m3=90619t。

該方案及對接工藝的采用，有效解決了由于地質構造等影響造成回采工作面留三角煤的問題，為礦井因地質構造影響下不規則工作面的高效回收資源積累了有力的實踐經驗。