不規則煤柱綜采工作面回采方案優化

陰潤健

（山西潞安集團蒲縣新良友煤業有限公司，山西 臨汾 041200）

受地質構造影響，綜采工作面在布置時切眼與順槽存在偽斜角度，形成不規則工作面。由于不規則工作面存在偽斜現象，工作面在結采時，煤柱損失量大，在形成回撤通道時與傳統工作面相比通道長度大，施工回撤通道成本費用高，且偽斜工作面回撤通道頂板壓力顯現嚴重。通過技術研究，對不規則201 煤柱回收工作面采用旋轉回采工藝。

1 概況

山西潞安集團蒲縣新良友煤業有限公司201 工作面位于二采區，主要對二采區1#軌道下山、運輸下山、回風下山之間煤柱進行回收。1#運輸下山回采段長454m，二采區1#專用回風下山回采段長425m，二采區煤柱回收工作面長89.1m，工作面偽斜角度為18°。

201 工作面回采煤層為山西組3#煤層。煤層賦存較穩定，平均厚度2.15m，平均傾角9°，煤層中含一層夾矸，以灰黑色泥巖為主，總厚度為0.4m。201 工作面安裝ZZG4800-14/30 型端頭支架3 架、ZZG4400-14/30 型 支 架59 架、MG200/500-AWD 型采煤機、SGB-730/400 刮板輸送機、SZZ-730/160 型轉載機以及DSJ80 型膠帶輸送機。如圖1 所示。

圖1 201 不規則工作面設備布置平面示意圖

2 工作面原回采工藝及問題分析

2.1 原工作面回采方案

初步設計201 工作面采用偽斜回采工藝，工作面按設計偽斜角度向前割煤推進。當二采區專用回風下山推進至100m 處，二采區運輸下山推進至129m 處工作面停止回采，并進行工作面搬家回撤任務。工作面設計回采煤量為8.2 萬t，預留煤柱量為2.95 萬t，回采周期為52d，結采時搬家回撤周期27d。

2.2 原回采方案主要存在問題

（1）煤柱損失量大。201 工作面剩余煤柱寬度100～150m 范圍內，造成大量煤柱損失。

（2）工作面管理難度大。由于201 工作面偽斜較大，且下山回采，在回采過程中需不斷調整工作面、刮板輸送機、液壓支架偽斜角度，確保平直。工作面在回采過程中需對刮板輸送機機頭處三角煤柱進行安全維護，當工作面過地質構造或應力區時需采取特殊支護措施進行三角煤柱區域頂板加強支護，加大了工作面安全管理難度。

（3）工作面搬家回撤周期長。偽斜工作面相比正規回采時工作面長度要長21m，增加了工作面結采時回撤通道施工工程量。而且工作面在設備回撤時，受偽斜影響，大型設備如液壓支架、采煤機等從工作面回撤難度大，需對機頭處三角煤柱進行搬角施工，延長了工作面搬家回撤周期。

3 201 工作面回采方案優化

為了保證201 工作面回采安全，提高工作面煤柱回采率，決定201 工作面采用旋轉調斜回采工藝。

3.1 旋轉回采方案確定

由于工作面回采前100m 受初次來壓影響，工作面頂板、煤壁穩定性差，工作面偽斜角度為18°，工作面機頭比機尾超前29m，所以決定工作面在前100m 采用偽斜回采，工作面回采至100m處時以機尾為旋轉點采用旋轉調斜回采工藝。

3.2 旋轉等分點確定

201 工作面安裝的SGB-730/400 刮板輸送機總長度為95m，輸送機最大允許彎曲角度為α=2.0°，MG200/500-AWD 型采煤機最大割煤深度為0.5m，ZZG4400-14/30 型過渡支架寬度為1.4m。所以當輸送機達到最大彎曲度時輸送機彎曲長度為L=S/sinα=14.5m，共計10 個液壓支架寬度。201 工作面共計長度為89m，所以旋轉時等分點數n=89/14.5 ≈6。第一個旋轉點n1位于52#支架處，第二旋轉點n2位于42#支架處，第三個旋轉點n3位于32#支架處，第四旋轉點n4位于22#支架處，第五個旋轉點n5位于22#支架處，第六旋轉點n6位于2#支架處。

3.3 旋轉回采工藝

（1）工作面回采至100m 處時將采煤機移至52#支架處，然后將采煤機由52#支架向機尾進行斜切進刀割煤，割煤深度為0.5m。割煤完成后及時將采煤機移至42#支架處，并對52#～62#支架之間刮板輸送機進行前移，并移架。

（2）采煤機移至42#支架后再次向機尾斜切進刀，并割煤至機尾。割煤完成后將采煤機移至32#支架處，并推移42#～62#支架之間刮板輸送機。

（3）依次類推，直至采煤機移至2#支架處并割煤完成，第一個旋轉割煤循環完成。如圖2 所示。共計旋轉進度為3.0m，需進行10 個旋轉回采循環。

圖2 201 工作面旋轉回采時進刀方式平面示意圖

3.4 安全技術措施

（1）工作面旋轉回采前必須將液壓支架支護到位，工作面端面距不得大于0.3m；

（2）在工作面旋轉回采過程中若煤壁片幫嚴重，必須對工作面煤壁采取注漿、施工玻璃鋼錨桿等措施進行有效維護；

（3）工作面在旋轉回采期間應及時移架，工作面在過地質構造時應減小采煤機截割深度；

（4）工作面每個旋轉循環完成后，應及時清理工作面煤矸石并對工作面液壓支架進行檢修維護。

4 結束語

（1）201 工作面采用旋轉回采后，工作面正常回采速度由原來的7.0m/d 提高至9.5m/d，工作面回采周期縮短8d。

（2）采用旋轉回采后至工作面結采時，預留的保安煤柱寬度由原來的129m 縮減為80m，工作面回采長度增加了50m，增加了工作面煤柱回采量1.4 萬t，經濟效益700 萬元。

（3）與原偽斜回采工藝相比，旋轉回采后避免了偽斜回采期間三角煤柱維護，工作面結采期間縮短了工作面回撤通道施工工程量，保證了工作面安全快速回撤。