不規則邊角工作面精細化回采方案應用

吳躍東

（大同煤礦集團燕子山礦，山西 大同 037037）

1 概述

大同煤礦集團燕子山礦303盤區8307工作面北部位8308工作面，東部為實煤區，南部為井田邊界，西部為盤區大巷；8307設計走向長度為1280m，傾向長度為123m，工作面回采煤層為14-3層，平均厚度為1.8m，平均傾角為11°，工作面采用機械化后退式回采工藝。

8307工作面運輸順槽（2307巷）從303盤區皮帶巷開口施工，巷道掘進480m按設計拐彎施工8307切巷，由于盤區軌道巷揭露三條F1、F2、F3正斷層，其中F1斷層落差為3.1m，F2斷層落差為2.3m，F3斷層落差為1.6m，受三天斷層明落差影響，8307回風順槽（5307巷）從盤區回風巷以80°夾角開口施工，5307施工230m后按設計拐彎掘進1080m后與切巷貫通，從而形成不規則邊角煤柱工作面，如圖1所示。

圖1 8307不規則工作面平面布置示意圖

2 精細化回采方案研究

為了提高8307不規則工作面煤柱回采率，加快工作面回采速度，燕子山礦通過研究提出了以下幾種精細化回采方案。

2.1 拋面法回采方案

1）回采工藝：工作面采用后退式回采工藝，當工作面回采至1080m處時，及時調整工作面偽斜并停止回采，然后施工回撤通道進行工作面搬家回撤。

2）優缺點分析：①優點：工作面屬于正規回采，102d即可完成工作面回采任務，工作面回采速度及搬家回撤速度快、難度小于，便于集中施工；②缺點：工作面會在至1080m停采后，造成工作面煤柱損失量達2萬t，造成經濟損失達3800余萬元。

2.2 直接回采方案

1）回采工藝：工作面在前1080m范圍內直接進行回采，1080m后由于工作面不斷縮短，回采時邊推進邊回撤工作面支架及縮短刮板輸送機長度，當工作面回采至80m處時工作面停止回采。

2）優缺點：①優點：與拋面法相比直接回采法可提高工作面煤柱回采量達2萬t，提高經濟效益達3800余萬元；②缺點：工作面回采1080m工作面逐漸縮短，在回采期間需不斷撤出工作面多余支架，同時需拆除多余輸送機溜槽，通過計算，工作面1080m后回采速度為2.4m/d，整個工作面回采周期預計達147d，工作面回采周期長。

2.3 旋轉回采方案

1）回采工藝：工作面回采至1080m后停止正規回采，按設計點進行旋轉回采，確保工作面在三角煤柱回采時工作面偽斜長度與正規回采長度一致，工作面回采至80m處停止回采。

2）優缺點：①優點：提高了工作面煤柱回采率及經濟效益，避免了工作面回采時撤架工序，工作面回采周期預計為120d；②旋轉回采時需精確計算選裝角度及旋轉長度，及時調整工作面偽斜。

通過以上三種方案對比分析，最終決定對8307不規則工作面采用旋轉回采工藝。

3 旋轉回采工藝

3.1 旋轉點位置確定

8307工作面回采期間工作面采用型號為MG-250/560雙滾筒牽引采煤機進行割煤，割煤深度為0.7m，在工作面安裝一部SGZ型刮板輸送與2307巷安裝的轉載機、帶式輸送機相互搭接進行聯合出煤，為了保證刮板輸送機機頭與轉載機搭接穩定，決定以機頭1#支架作為旋轉點進行工作面旋轉施工。

3.2 旋轉等分點確定

8307工作面安裝了一部SGZ-764/400刮板輸送機，輸送機運行最大彎曲角度為1.5°，在允許彎曲范圍內輸送機長度L=S/sinA（S為采煤機截割深度，取0.7m；A為輸送機彎曲角，取1.5°），所以L=27m，共計18個支架長度；8307工作面總長度為123m，所以共計等分點數量N=123÷27≈5；以55#支架為第一等分點，第二等分點位于37#支架，第三等分點位于19#支架，第四等分點位于1#支架。

3.3 旋轉回采工藝

1）工作面回采至1080m處時及時調整工作面偽斜，保證工作面“三直一平”，并及時將液壓支架、刮板輸送機推移到位，清理工作面浮煤，然后將采煤機移至73#支架處。

2）采煤機從73#支架處斜切進刀割煤至55#支架處，當55-73#支架之間煤柱割煤完成后采煤機下行至37#支架處，然后及時前移55#-73#支架及刮板輸送機，第一短刀割煤循環完成。

3）采煤機從37#支架繼續斜切進刀，割煤完成后及時將37-73#支架、刮板輸送機移至到位，并將采煤機后退至19#支架，第二短刀割煤循環完成。

4）采煤機從19#支架斜切進刀割煤至73#支架，割煤后將19-73#支架、刮板輸送機推移到位，并將采煤機下行至1#支架，此時完成第三循環短刀割煤工序。

5）采煤機從1#支架割煤至73#支架，然后及時將1#-73#支架、刮板輸送機移至到位，完成一個長刀割煤，此時工作面已完成一個循環旋轉回采，如圖2所示，由于采煤機截割深度為0.7m，所以在一個旋轉回采循環內割煤長度為2.8m。

6）第一旋轉回采循環完成進行第二循環旋轉回采，施工工藝相同，為了保證在三角煤柱區域工作面旋轉后工作面長度為123m，工作面需旋轉角度為20°，旋轉水平距離為42m，如圖1所示，所以需旋轉循環數為M=42÷2.8=15。

圖2 8307工作面等分法旋轉回采割煤進刀方式示意圖

7）8307工作面旋轉回采到位后，以偽斜的方式回采至工作面停采線位置，此時工作面機頭滯后機尾42m，為了保證工作面搬家回撤任務，對機頭三角煤柱采取爆破回采工藝，直至工作面與頭尾順層垂直。

3.4 實際應用效果分析

1）回采速度分析：截止2018年4月25日工作面已回采至1080m處，在此期間屬于正規回采工藝，平均回速度為7.2m/d，共計用時93d，工作面旋轉回采共計用時2d，旋轉后偽斜回采至停采線共計用時12d，三角煤柱爆破回采用時9d，整個工作面回采結束共計用時116d，比預計提前4d完成。

2）回采量分析：工作面采取旋轉回采后實現了對不規則三角煤柱回采，共計回采煤炭量達2.7t，提高經濟效益達6400余萬元。

4 結束語

大同煤礦集團燕子山礦通過技術研究，對8307不規則工作面提出了旋轉回采工藝，通過實際應用，該回采工藝不僅縮短了工作面回采時間，而且提高了工作面煤炭回采量，達到了礦及集團公司提出的精細化回采目的，為其它煤礦類似條件工作面精細回采提供了實踐依據，取得了顯著應用成效。