淺談不規則工作面綜采技術應用

梁鵬飛　李向陽

摘 要：煤炭開采過程，作業面的不規則問題較為常見，為保證煤炭開采效率，需要發揮綜采技術的運用優勢。本文對綜采技術運用現狀加以分析，明確技術應用過程的制約因素，并結合煤礦開采案例，對不規則作業面開采過程旋轉開采、縮面開采等工藝的運用詳細說明，旨在為綜采技術的高效運用拓寬思路。

關鍵詞：不規則工作面;綜采技術;旋轉開采;縮面開采

隨著煤礦開采工作日益深入，面臨的地質條件也更加復雜，工作面出現斷層或者不規則問題，增加綜采作業難度。因此，結合綜采技術運用現狀，合理選擇技術運用，對煤炭開采順利進行有重要影響。

1 綜采技術的應用現狀

煤炭開采環節，綜采技術適合應用在特厚煤層的開采過程，其投資低、效益高，可保障采煤安全。同時，綜采技術的運用還能有效提高煤礦的開采效率，結合不規則開采面，對綜采技術的應用展開分析，還存在如下幾方面問題：

①技術發展滯后，受到采煤設備、技術等制約，采煤方法的選擇也有所區別。原因在于，機械設備的功能不同，滿足采煤環節不同需求。不同采煤設備在使用以及維護方面對煤礦產能可產生較大影響。比如：大規模使用綜采設備，能夠有效將采煤效率提升，但是設備使用過程會占據較大空間，對巷道布局以及生產系統的規劃造成較大困難。與此同時，采煤作業面不規則，也會影響綜采技術實際應用效果。綜采工藝運用環節，需要利用大量鋼制支架，可能受到鋼材供應這一問題的影響，需要對支護工藝不斷升級與改造，對往復式開采技術的推廣造成影響;

②煤礦開采環節，技術選擇需要結合煤層厚度具體變化綜合決定，考慮到地質因素，選取采煤技術。可結合煤層厚度，選取分段采煤法。對于薄煤層或者中厚煤層，可使用一次采全法;針對特厚煤層，適宜采取分層開采法。同時，不同厚度煤層，需要對采空區展開差異化處理。若煤層存在夾矸問題、圍巖穩定性較低，都可對于采煤機械和工藝運用造成影響。圍巖性質和巷道布置以及維護等方式有直接關聯，對礦井當中參數確定有直接影響，綜采技術的運用，需要煤層條件穩定，但是礦井實際斷層情況存在差異，因此直接影響綜采工藝的運用[1];

③管理水平，煤礦綜采過程，人員素質以及管理方面對采煤技術運用可造成影響。部分新研發的技術，管理水平相對落后，不利于綜采技術的推廣。

2 不規則工作面綜采技術的應用

2.1 旋轉開采

2.1.1 工作面介紹

礦井開采面長度為527m，工作面傾斜長度160m，煤層厚0.5～5.8m，儲量約46萬t。該煤層工作面相對穩定，回采面處于21和22兩個煤層當中，其中21煤層的厚度<2.6m，與22煤層間距為0～2.4m之間，由于斷層之影響，兩煤層產生局部合并現象。22煤層厚度在0.3～3.2m。在工作面機頭位置向上20～55m位置，存在頂板破碎問題，對該工作面風巷以及切眼進行施工改造，并和原有風巷之間進行對接。

2.1.2 采甩方案

綜采過程，制定如下采甩方案：采煤機長度為17m，運輸彎曲長18m，割煤長度≥35m，之后按照此長度逐漸遞增，機頭和機尾的采甩比例為1：4。配合短刀展開小于作業面長度的割煤工作，使用長刀完成全長割煤。

2.1.3 問題分析

使用此方案存在如下問題，第一，機頭位置屬于旋轉中心，需要保證出煤通暢，否則難以對作業面展開調整;第二，設備支架相對笨重，質量達到40余噸，若產生滑動、戧架等問題時，調整困難;第三，容易受到斷層位置影響，增加采煤區管理難度;第四，作業面為初放階段，綜采過程，來壓強度較大，容易壓斷千斤頂。

2.1.4 優化措施

綜合分析，綜采技術的運用要點為確保出煤系統的順暢性，保證初放環節安全。對比實心、空心兩種旋轉方式，實心旋轉的綜采方式可降低來壓強度，促使出煤系統保持順暢，讓頂板位置接受階段性的來壓，容易管理設備。但是弊端為，需要管理人員具備較高的設備操作能力，重點對斷層位置破壞頂板問題展開管理。支架環節，采取前方相鄰支架，后方側護支架，保證其背部向上，工作面可旋轉1.1～1.5°，作業面側護板行程最大值200mm。經計算，旋轉角度為1.3°時，運輸機水平彎度可達到3°，滿足調向需求。為預防頂板破碎以及煤壁片幫等問題，可采取超前鋪網，配合工字鋼，長度4.0m，形成單體支柱，在棚架敷設結束之后，下方設置金屬網，實現對頂板、煤壁的控制[2]。

技術運用環節，需要對運輸機展開調直，并且拉線管理，確保綜采過程架直、車直，確保對煤壁、頂板高效控制。由于該綜采面支架噸位大，調整困難，因此回采環節將作業面的采高控制在3.8～4.0m，能夠保證煤機運行正常，支架調整便利。在甩采環節，支架的間隙余量較大，機尾支架可向上調節，故此，選取單體靠架這一方式對支架進行調整，按照甩循環進行推進，保證機尾、工作面二者調整空間不斷減小，以支架側護板完成支架調整，可保證后期支架可靠性。采甩環節，控制機頭位置穩定，運輸機沒有出現上竄現象，此時機尾走向長度45m，并且傾向長度5m露頭煤，使用人工方式回采。

2.2 縮面開采

2.2.1 作業面介紹

某煤礦作業面西北位置為采空區，南側的下煤層受沖刷區影響，作業面運輸主巷沿著煤層邊界進行布置，踩空面沿空掘巷。作業面長度245m，使用長臂綜合機采煤。

2.2.2 方案介紹

由于礦區主運輸巷道要高于運輸巷道，高度差23m，推進過程，可能導致設備向機尾一側下滑，將支架撤除之后，使用平行驅動方式，提供約2.0m空間供機尾下滑，人為控制下滑速度。下滑1.5m距離時，將運輸機液壓支架和中部槽拆除，并利用輔助巷道，在檢修環節將設備拆除。分析方案，利用“邊采邊縮”這一方案，可保證工作面持續開采，降低交叉作業發生情況，保證開采工序順利進行。同時，設備無須進行集中拆除，可保證拆除安全，并且運輸時間較為充足。

2.2.3 具體措施

縮面施工方面，可先將端頭支架撤出一組，保證設備下滑空間。布置作業面過程，端頭架和不采幫間距為1.5m。為確保生產環節作業面高差問題，造成設備移動，可測量出1.5～20m的距離，提前將支架拆除。經改進之后的運輸機，其驅動方式可保證支架順利撤出。

本項目縮面施工環節，在輔助運輸巷的端頭位置，將支架撤除，實現對后方運輸機的驅動裝置改造，最大限度利用輔助運輸巷空間，使用垂直布局的方式，完成作業面運輸。將運輸巷的端頭支護形式進行改變，控制端頭、不采幫二者間距1.2m，支護結構使用木板梁，組合成單體結構，排距為1.0m。在支架撤出之后，支架和不采幫二者間距2.7m。為提升支護強度，可沿工作面方向設置工字鋼，長度為3.3m，和上方間距≥0.5m，在工字鋼的下方使用液壓支柱，保證1梁2柱，單體初撐力≥90kN，間距≤0.5m。將輔助運輸巷的支架及時撤除，搭建撤離通道。作業面開采環節，控制超前支護長度34.8m。為保證設備的撤除空間充足，可提前將支護支架進行撤出，在煤壁向前位置以工字鋼支護，保證其長度為4.2m，間距為1.0m，支護長度≥60m。

3 結束語

綜上所述，對于煤礦不規則工作面，合理運用綜采技術，能夠發揮其技術優勢，從煤礦開展實際情況出發，制定科學的開采方案，保證綜采技術運用過程，設備工作高效、安全，科學控制采開采流程，不斷克服綜采技術的應用限制，提高開采效率。

參考文獻：

[1]楊月飛，王玉新，陳慧明.邊采邊延長不規則綜采工作面支架對接技術研究與應用[J].煤炭科技，2020，41（01）：53-55.

[2]宋穎雪，高賀.不規則綜采工作面智能化技術與裝備的應用探討[J].內蒙古煤炭經濟，2019（07）：107-108.

作者簡介：

梁鵬飛（1988- ），男，漢族，籍貫：山西省晉城市，學歷：碩士，職稱：助理工程師，研究方向：采煤技術研究。

李向陽（1987- ），男，漢族，籍貫：山西省晉城市，學歷：碩士，現任職稱：中級工程師，研究方向：采煤技術研究。