大傾角綜采工作面實心旋轉調采工藝研究

朱濤濤 胡 強

（棗莊礦業（集團）付村煤業有限公司，山東 微山 277600）

實心旋轉調采是指在調采過程中，采煤機頭或機尾一端保持不動，通過機尾或機頭一端的移動而進行的調采方法，該方法具有工藝簡單、投資小、效益高等優點，但由于受旋轉工藝限制，該工藝調斜范圍較小，不利于在大傾角工作面實施[1]。棗莊礦業（集團）付村煤業有限公司付村煤礦3下1001為大傾角工作面，此工作面在綜采過程中成功實施了實心旋轉調采工藝，并取得了良好效果。

1 工作面概況

3下1001工作面位于東十采區中部，東距歡城斷層38～50.0m，西為3上1010工作面，南為3下1007設計工作面，北為3下1002工作面采空區，上方為3上1001工作面采空區。工作面煤層厚度3.3～4.0m，煤層傾角7～19°，直接頂為4.67m的粉砂巖，直接底為0.61m砂質泥巖，基本底為9.0m粉砂巖。

3下1001工作面兩巷平行布置，工作面切眼處材巷拖后于運巷38.0m。材巷與3上1010材巷連接；運巷靠3下1002工作面采空區布置，與3上1002運巷相連、運巷溜煤眼連接；工作面開切眼位于歡城斷層西30～60.0m。材運兩巷高差38.0m，開切眼傾角為7～15.5°，平均傾角10°，如圖1所示。

圖1 3下1001工作面切眼剖面圖

2 工作面初采調采方案

考慮到最大限度回收資源，工作面開切眼材巷拖后運巷約38.0m。工作面初采期間，需進行大比例調采機頭。根據工作面兩巷高差、開切眼傾角、工作面設備狀況，工作面材巷應拖后運巷約19.0m。

3下1001工作面開切眼材巷拖后運巷布置，能夠多回采出三角煤，具體如圖2所示。

工業儲量：塊段面積×煤厚×容重=3458×3.7×1.34=1.7萬t。可采儲量：基礎儲量×回采率=1.7×95%=1.6萬t。

通過工作面調采，可多回收煤炭資源1.6萬t。

圖2 3下1001工作面回收三角煤示意圖

工作面初采期間需調采機頭約19.0m，調采分兩個階段進行：

（1）第一階段為機頭推采19.2m，機尾推采0.8m，調采比例為24:1。

（2）第二階段機頭調采19.0m后，根據工作面運輸機上竄下滑狀況，進行小比例調采，控制住運輸機的上竄下滑，工作面進入正規推采階段，如圖3。

圖3 3下1001工作面初采調采平面示意圖

3 工作面實心旋轉調采工藝

3.1 煤機切割方式

旋轉調采有兩種切割方式，即長刀斜切和短刀斜切。由于3下1001工作面傾角較大，采用“短”刀斜切、先零后整方式割煤。

（1）循環數的確定

式中：

L頭-機頭進尺，m；

L尾-機尾進尺，m。

第一階段調采：L頭=19m，L尾=0.8m，共24個循環，工作面旋轉6°。

工作面旋轉調采19.0m，工作面機尾支架調架困難，易造成擠架、咬架、倒架現象。工作面調采時采取6:1比例進行調采，機尾割通后不進行推移溜槽，直接返機進行下一個循環調采。第二階段調采采用虛中心調采，采用2:1或3:1進行調采，微調工作面，控制住運輸機上竄下滑。

（2）循環內刀數的選取

在3下1001工作面的調采過程中，為保證每一個調采循環內的最后一刀能夠將工作面割直，本循環的前幾刀均采用有規律的短刀切割。這就使得每個切割循環的切割截面為扇形，扇形面積的大小主要與設備性能和工作面的長度有關。為使采煤機的截深能發揮最大功效，ab弧的長度應為采煤機有效截深的整數倍，同時，為了保持工作面的垂直度，要保證每一短刀的切割線平行于通刀切割線。在開采中，通過對3下1001工作面的實際測算，本調采確定6刀為一個循環。如圖4 所示。

圖4 單循環調采旋轉角度

①ab的弧長

式中：

b-采煤機的有效截深，m；

n-實際每循環刀數。

② 驗算α角的大小

式中：

α-扇形圓心角，（°）；

α1-輸送機設計允許彎曲角度為5°；

l-工作面（最短）長度為180.0m。

當驗算中出現α＞α1的情況時，可以采用減少循環內刀數的方法進行調整。

③ 求拐點間距p

第一階段調采：

P=l/n=180/6=30， 即 20 架

6個切割點的初始位置分別為：第一切割點在42號架處（根據煤機身長度18.0m、溜子彎曲段不少于27.0m），第三、四、五切割點分別在60號架處、80號架處、100號架處，第六切割點則在126號架處。另外，在工作面地質條件發生變化時，采煤機的折返點要選擇在頂板完整的地段，以免發生意外。

3.2 采煤工藝

（1）按照端頭進尺定好工程線進行拉架，并順直工作面支架，推出運輸機；

（2）采煤機采用以下方式循環割煤，每6刀為一個循環；

以第一階段調采煤機往機頭方向割煤為例，如圖5所示。

第一刀（短刀）：從機頭—42#，運輸機機頭進尺1.6m；

第二刀（短刀）：從機頭—60#，運輸機機頭進尺0.8m；

第三刀（短刀）:從機頭—80#，運輸機機頭進尺0.8m；

第四刀（短刀）:從機頭—100#，運輸機機頭進尺0.8m；

第五刀（通刀）:從機頭—機尾，運輸機機頭進尺0.8m，運輸機機尾割通后不推溜；

（3）采煤機割煤期間要保證采高，煤壁、頂底板平直，順平直運輸機；

（4）調采期間，必須保證工作面工程質量，使用好工程線。

（5）工作面機頭調采19.2m后，工作面正刀推采2刀，現場測量運輸機機頭上竄10.0cm，根據這一現象，工作面調采進入第二階段。采取虛中心調采機頭，以2:1比例進行調采，通過小比例的調采調整，在工作面機尾超前機頭14.0m時工作面運輸機不再進行上竄下滑，開始進入正規推采階段。

圖5 工作面調采進刀圖

4 實施效果

本次大傾角綜采工作面旋轉調采技術的應用，確保了工作面的正常有序生產，調采后工作面多采出煤炭約1.6萬t，按照800元/t元計算，可產生1280.0萬元效益。該技術的應用成功解決了大傾角綜采工作面大比例旋轉調采期間的安全高效推采問題，為其他礦井類似條件下旋轉調采等問題提供了指導、借鑒和技術參考。