采煤工作面反偽斜旋轉(zhuǎn)停采工藝

丁勝強，劉 勇，李佃飛

（兗州煤業(yè)股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧272102）

0 引 言

隨礦井開采的不斷拓展延伸，井下開采地質(zhì)條件日漸復雜，開采難度逐漸增加，提高開采率上限，多回收煤炭資源，是現(xiàn)在煤礦開采研究的重要課題和發(fā)展方向。應對現(xiàn)場的條件變化，傳統(tǒng)采煤方法或回采工藝的突破或革新亟待解決。

1 工作面基本條件

興隆莊煤礦3306（下）工作面開采煤層為3 煤，煤層傾角煤層傾角2～8°,平均5°。基本頂、直接頂巖性分別為中砂巖和粉砂巖，偽底、直接底和基本底巖性分別為泥巖、細砂巖和粉砂巖。煤層結(jié)構(gòu)復雜。停采線軌順端頭超前運順端頭60m，軌順側(cè)底板標高-352m，運順側(cè)底板標高-382m，兩側(cè)底板高差30m。工作面面長206m～213m，斜長增加7m。工作面支護設備選用ZF12000/22/42 型液壓支架，支架中心距1.75m。

2 傳統(tǒng)停采工藝

2.1 工作面?zhèn)涡苯?/h3>

θ=arctg(tgα×cosβ)=arctg［tg（arcsinΔh/L）×cos2°］≈7°

式中：θ 為工作面?zhèn)涡苯牵沪?為煤體實際傾向角；β 為煤體實際走向角；Δh 為兩順槽兩端頭高差；L 為工作面凈斜長。

保持設備穩(wěn)定狀態(tài)的兩端頭進尺差：

d=L×tgθ=206×tg7°=25m

式中：d 為兩端頭進尺差；L 為工作面凈斜長；θ 為工作面?zhèn)涡苯恰?/p>

2.2 停采步驟

傳統(tǒng)的停采工藝一般采取提前反調(diào)斜的方式進行設備的上竄下滑調(diào)整，步驟大致如下：

1）兩端頭推至預定位置時以小比例調(diào)斜運順端頭，使設備向軌順側(cè)竄動；

2）反調(diào)斜循環(huán)比例完成后，以大比例調(diào)斜軌順端，至兩端頭距離停采線齊直時停止調(diào)斜。齊直位置一般為工作面全面停采引網(wǎng)位置；

3）工作面掛金屬網(wǎng)作為引網(wǎng)開始平推，到達設定位置掛柔性網(wǎng)平推至停采位置。

本工作面如采用傳統(tǒng)停采工藝，大致參數(shù)如下：

運順距停采40m 時，工作面反調(diào)機頭25m，工作面斜長由205.4m 變?yōu)?06.9m，前、后部機頭需各添加一節(jié)溜槽保證機頭與運輸機搭接。機頭反調(diào)完成后，開始調(diào)機尾85m。此時兩頭距停采15m，工作面聯(lián)金屬網(wǎng)平推，距停采12m 聯(lián)柔性網(wǎng)。平推5m 時前、后部機頭位置需各撤除一節(jié)溜槽。再平推10m至停采位置。

在保證上竄下滑和設備搭接方面采取的具體措施：上金屬網(wǎng)開始平推后，使用10 棵單體支柱在架前斜切，防止運輸機下滑。由于工作面與兩順槽夾角19°，即使不下滑，停采時工作面支架向機頭方向平移距離L=15×sin19°=4.8m。

2.3 優(yōu)、缺點

傳統(tǒng)停采工藝因后期為兩端頭平齊推進，故引網(wǎng)位置相對平齊，吃網(wǎng)、吃繩均勻，推進方式單一，管理較為直接、簡單。

由于兩端頭存在高差，工作面沒有在接近合理偽斜角的狀態(tài)下推進，設備的整體上竄下滑控制較難，調(diào)機頭添加溜槽前，機頭持續(xù)向面縮，為保證機頭搭接不超最大極限值1.4m，運輸機不拉循環(huán)煤，需要頻繁起高機頭和上靠轉(zhuǎn)載機；下靠轉(zhuǎn)載機添加上一節(jié)溜槽；平推5m 后運輸機下移1.5m，撤除一節(jié)溜槽1.5m 后，又上靠轉(zhuǎn)載機。平推10m，工作面下滑3.3m，機頭無出煤寬度，更無人行路。頻繁下靠轉(zhuǎn)載機。使用單體支柱多（至少4 棵），隱患多。回頭時間長（機頭回頭至少2 小時）。

高差30m，使用單體支柱向上打運輸機防止工作面下滑，如果下滑控制不住，工作面只能提前停。撤面條件不充分。工作面中部易形成擠架和拉移支架困難現(xiàn)象，對支架拉移和頂板控制會造成影響；工作面引網(wǎng)、掛柔性網(wǎng)需集中停機處理，不能保證連續(xù)生產(chǎn)。

3 旋轉(zhuǎn)停采工藝

3.1 停采步驟

柔性網(wǎng)在運順端頭側(cè)因起初旋轉(zhuǎn)角度大，故沿傾向長度設計較短，走向長度較長。

1）工作面在合理偽斜角下正常推進，運順端頭先推至掛網(wǎng)位置；從端頭至第一塊柔性網(wǎng)對應位置掛金屬網(wǎng)，正常推進支架開始吃金屬網(wǎng)；

2）以停采位置煤壁線與巷道夾角為依據(jù)，在柔性網(wǎng)表面掛鋼絲繩；

3）工作面平行推進，第一塊柔性網(wǎng)的軌順端網(wǎng)邊所對應架號至停采線距離到設計位置時，開始掛第二塊柔性網(wǎng)并沿角度繼續(xù)掛繩；

4）工作面平行推進，運順側(cè)端頭臨近停采線時停止，軌順端頭開始旋轉(zhuǎn)，運順端頭不進，軌順端每進八排為一循環(huán)，大比例實心旋轉(zhuǎn)軌順端；

5）在旋轉(zhuǎn)軌順端頭時，第二塊柔性網(wǎng)的軌順端網(wǎng)邊所對應架號至停采線距離到設計位置時，開始掛第三塊柔性網(wǎng)并沿角度繼續(xù)掛繩；

6）依此類推，隨旋轉(zhuǎn)的進行，依次向軌順端掛第n 塊柔性網(wǎng)至軌順端頭；

7）隨斜長的增加，在軌順端預留的液壓支架進行添加入列；

8）軌順端旋轉(zhuǎn)臨近停采位置時停止，工作面定架，兩端頭平推全面割出梁端距。

3.2 旋轉(zhuǎn)停采具體參數(shù)

根據(jù)工作面斜長和面中網(wǎng)-網(wǎng)搭接要求，設計5 塊柔性網(wǎng)，各柔性網(wǎng)的尺寸分別為31m×15m、31m×15m、57m×15m、57m×15m、58m×15m。停采過程全面采高按照3.8m±0.2m 控制。

1）工作面機頭推進至距離停采線15m 時，由機頭向機尾方向引金屬網(wǎng)，引網(wǎng)后平推2 排吃金屬網(wǎng)；在第一塊金屬網(wǎng)的基礎(chǔ)上掛第一塊柔性網(wǎng)（31m×15m），機頭伸出0.5m，1#架上網(wǎng)邊貼前梁，機尾端上網(wǎng)邊到溜沿以上半米，工程技術(shù)人員或驗收員在金屬網(wǎng)表面劃線，按線掛柔性網(wǎng)邊，掛柔性網(wǎng)后平推。

2）平推3 排，上2 條1 寸鋼絲繩，鋼絲繩長度不小于38m，機頭穿過順槽支架頂梁，煤幫肩窩以下垂2m，鋼絲繩在肩窩及煤幫進行固定。第一條鋼絲繩機頭側(cè)緊貼前梁，第一條鋼絲繩相對于底板、頂梁的位置及角度如示意圖4 所示，第二條鋼絲繩與第一條鋼絲繩間距為0.7m。5#架位置第二條鋼絲繩貼溜沿，7#架位置第一條鋼絲繩貼溜沿。5#架向機頭、7#架向機頭分別把第2 條鋼絲繩、第1 條鋼絲繩連在柔性網(wǎng)上。機尾方向兩條間距0.2m 以上每隔5 組支架一扣掛在柔性網(wǎng)上。掛鋼絲繩位置離開頂梁2m，在兩鋼絲繩溜沿處按上、下次序排列并有一定間隔，驗收員在柔性網(wǎng)劃線參照掛鋼絲繩。平推1 排，上第三條鋼絲繩，與第二條鋼絲繩間距0.7m，6#架至溜沿，6#架至機尾部分每5 組支架掛鋼絲繩，同時將第一條鋼絲繩向機尾方向9#架至溜沿，第二條鋼絲繩7#架至溜沿。7#架和9#架處按照上、下順序排列2 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第四條鋼絲繩，與第三條鋼絲繩間距0.7m，機頭側(cè)沿前梁，6#架至溜沿，第一、二、三條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿，連鋼絲繩，8#架、9#架和11#架處按照上、下順序排列3 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第五條鋼絲繩，與第四條鋼絲繩間距1.2m，5#架至溜沿，第一、二、三、四條鋼絲繩分別向機尾方向放2組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，8#、9#、11#和13#架處按照上、下順序排列4 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第六條鋼絲繩，與第五條鋼絲繩間距1.2m，5#架至溜沿，前5 條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，8#架、9#架、11#架、13#架和15#架處按照上下順序排列5 條鋼絲繩順序。平推2排，上第七條鋼絲繩，與第六條鋼絲繩間距1.2m，9#架至溜沿，前6 條鋼絲繩每排分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿鋼絲繩，9#架、12#架、13#架、15#架、17#架和19#架處按照上、下順序排列6 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第八條鋼絲繩，與第七條鋼絲繩間距1.2m，8#架至溜沿，前7 條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，11# 架、14#架、15#架、17#架、19#架和21#架處按照上、下順序排列7 條鋼絲繩順序。平推共計10 排，8 條鋼絲繩。

3）平推10 排，第八條鋼絲繩上完后，25# 架至45#架開始引單層金屬網(wǎng)。平推3 排，支架吃金屬網(wǎng)后，在金屬網(wǎng)基礎(chǔ)上掛第二塊柔性網(wǎng)（31m×15m）。平推時前8 條鋼絲繩依次向機尾延展6 組支架。第二塊柔性網(wǎng)18# 架上網(wǎng)邊沿前梁，與第一塊柔性網(wǎng)搭接不低于2m，采用機尾側(cè)的機頭網(wǎng)邊壓茬機頭側(cè)的機尾網(wǎng)邊的壓茬方式。將第一塊網(wǎng)搭接范圍內(nèi)的鋼絲繩起開，柔性網(wǎng)完成對接后，鋼絲繩在對接處重新按角度敷設，機尾側(cè)上網(wǎng)邊38# 架在溜子沿。進鋼絲繩35m，鋼絲繩頭與第一塊網(wǎng)第一條鋼絲繩搭接不小于2m，鋼絲繩卡固定，25#架鋼絲繩頭在溜沿處聯(lián)接，25#架向機尾方向掛鋼絲繩不聯(lián)。

4）工作面在機尾開始旋轉(zhuǎn)，機頭：機尾旋轉(zhuǎn)比例1:8，機尾8 排向機頭割1 通刀，機頭不進。

5）第1 循環(huán)結(jié)束，第一條鋼絲繩28#架在溜沿。拖進第二條鋼絲繩，對接處同第一條鋼絲繩，26#架在溜沿。第2 循環(huán)結(jié)束，第一條鋼絲繩32#架在溜沿，第二條鋼絲繩29#架在溜沿。里進第三條、第四條鋼絲繩，第三條鋼絲繩27#架在溜沿，第四條鋼絲繩25#架在溜沿。同時將第六條、第七條、第八條鋼絲繩向機尾延展，第六條鋼絲繩18#架在溜沿，第七條鋼絲繩14#架在溜沿，第八條鋼絲繩10#架在溜沿。剩余的鋼絲繩依次掛在網(wǎng)上。第3 循環(huán)結(jié)束，第一條鋼絲繩在37#架上，里進第五條鋼絲繩。第4 個循環(huán)結(jié)束，里進第六條鋼絲繩，38#架-80#架引金屬網(wǎng)。第5 個循環(huán)結(jié)束，引第三塊柔性網(wǎng)，與第二塊柔性網(wǎng)搭接3m。壓茬同第二塊柔性網(wǎng)，里進1 條鋼絲繩，不小于52m，與第一條鋼絲繩連接。73# 架位于溜沿以上0.5m。第6 個循環(huán)結(jié)束，引第三塊柔性網(wǎng)，與第二塊柔性網(wǎng)搭接3m。壓茬同第二塊柔性網(wǎng)，里進1 條鋼絲繩，不小于52m，與第一條鋼絲繩連接，49#架位于溜沿處。柔性網(wǎng)73#架位于溜沿以上0.5m。第7 個循環(huán)結(jié)束，73#架-108#架引金屬網(wǎng)，機尾添加在巷道內(nèi)預留的第一組、第二組端頭支架。第8 個循環(huán)結(jié)束，73#架-108#架引第四塊柔性網(wǎng)。進機尾2 排，108#架至機尾引金屬網(wǎng)。第9 個循環(huán)結(jié)束，108#架至機尾引第五塊柔性網(wǎng)，添加第三組端頭支架。繼續(xù)2 個循環(huán)至第11 個循環(huán)結(jié)束。補網(wǎng)，上第九條鋼絲繩，距離第8 條1.2m。

6）平推4 排，里進第十條鋼絲繩，與第九條鋼絲繩距離為1.2m。工作面全面定架，開始收側(cè)護板，摘魚口并將前部運輸機推出，采煤機割梁端距。3.3 旋轉(zhuǎn)示意圖

圖1 停采線與工作面傾角

圖2 單循環(huán)采煤機進刀方式

圖3 工作面上網(wǎng)示意

圖4 工作面上繩示意

3.4 優(yōu)、缺點

停采工作分段、分時進行，能夠?qū)⒄w的停采工作化整為零，能夠保證均勻持續(xù)生產(chǎn)；設備穩(wěn)定狀態(tài)得到有效控制，困難系數(shù)降低。

在吃網(wǎng)旋轉(zhuǎn)的同時，應一并考慮鋼絲繩同步旋轉(zhuǎn)角度，管理難度相對較大；由于柔性網(wǎng)的整體性原因，不能達到停采旋轉(zhuǎn)角度要求，造成小面積柔性網(wǎng)壓網(wǎng)過多而浪費，可與柔性網(wǎng)生產(chǎn)廠家進行協(xié)作，試驗改變?nèi)嵝跃W(wǎng)的形狀，提高柔性網(wǎng)利用率。

4 結(jié) 論

旋轉(zhuǎn)停采工藝有效提高了資源回收率，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。改變了工作面等長推進的局限，為不規(guī)則工作面的設計和開采提供了技術(shù)參考數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新應用，為生產(chǎn)的持續(xù)性產(chǎn)生了較好的帶動作用，值得在行業(yè)內(nèi)推廣和輻射。