采煤工作面旋轉開采的研究與應用

李佃飛，丁勝強，史德博

（兗州煤業股份有限公司，山東 濟寧272100）

0 引 言

我國多數礦井處于末期階段，采區剩余邊角煤較多，采煤工作面條件越來越復雜，未增大資源回收率，提高采煤效率，減少對接改造工序，減輕職工勞動強度，保障職工安全等，迫切需要旋轉開采技術研究與現場應用。

1 旋轉開采理論

旋轉開采采取機頭割通無進尺實心旋轉，按1：8 旋轉，制定合理方案，通過測量機頭搭接，線縫數值等，控制工作面工程質量。回采過程中特別加強機頭及運順頂板支護，來達到順利回采目的。即確保設備的上竄下滑狀態能夠得到有效控制，又保證了生產的連續性。同時避免了機頭設備搭接帶來的頻繁靠轉載機的工作量。

2 旋轉開采設計

3306 下（下）工作面面長203.6～206m，推進長度151.4～298.4m，儲量53.6 萬t，平均煤厚8.76m，煤層傾角平均5°，工作面設計為扇形開采，其中運順超前軌順115.7m，運順與切眼夾角123°。運順切眼-4#開寬布置，切眼處運順寬度7.3m。為盡量減小設備安裝夾角（由123°減小至118°），保證前后部搭接正常，轉載機盡量靠非面側安裝，在前部運輸機和后部運輸機機頭正常溜槽處各增加2 節溜槽。機頭伸出煤壁4.5m，3 組排頭支架均勻布置，3-4#間距1.5m。為保證機尾割通，前部運輸機在機尾處多安裝一節溜槽。工作面支架與運輸機夾角10°夾角安裝。軌順按7 段折線布置，工作面凈斜長由切眼206m 至旋轉開采結束203.6m。

圖1 3306（下）綜放工作面設備布置圖

圖2 3306（下）綜放工作面調斜段折線圖

3 旋轉開采現場應用

3.1 概況

1）旋轉回采時間：共計21 天。

2）開始位置：軌順1#125.7m，運順1#10m。

3）結束位置：軌順1#18.45m，運順1#9.25m。

4）兩頭進尺：軌順107.25m，運順0.75m。

5）總計產量：116 859t。

6）機頭割通無進尺實心旋轉，按1：8 旋轉，19個循環已完成，軌順累計進尺107.25m，運順累計進尺0.75m。工作面折線布置工作面共縮短2.4m，機頭位置未變化，前部運輸機在機尾撤除0.75m 溜槽（11 號早班）和1.5m 溜槽（14 號早班）。10.26 夜班開始，工作面機頭：機尾調面比例為：1：4，完成4 個循環，機頭支架1-15#向機尾靠架子和轉載機，1-5#使料推進，為前后部運輸機在機頭撤除溜槽做準備。至11.1 日夜班開始，工作面平推。10.29 日早班軌順1#9.45m，運順1#2.5m，7：00-19：00 掛號，8#前部撤一節，5#后部撤一節溜槽，撤除前前部搭接0.5m，后部搭接1.15m，中班上靠轉載機0.8～95m，撤除后前部搭接1.15m，后部搭接1.7m；11.8 日早班軌順4#7.2m，運順4#8.55m，早班前部撤一節溜槽，撤除前前部搭接0.55m，后部搭接1.23m，撤完溜槽，上靠轉載機0.5～0.9m，撤除后前部搭接1.15m，后部搭接1.7m。11.18 日早班軌順7#3.45m，運順7#5m，早班后部機頭撤除0.75m 溜槽，撤除前前部搭接1m，后部搭接0.55m，撤完溜槽，上靠轉載機0.2m，撤除后前部搭接0.9m，后部搭接1.1m。

圖3 調斜進度圖

3.2 狀態控制

開采過程中機尾進尺按750mm/ 排進行考核，采高控制3.3～3.6m。其中3300 回風通道與工作面切眼貫通于18-21#，結束時貫通于25-28#，老巷高度3.3m，老巷加固采取兩排鋼帶在巷中補打一條錨索，貫通處采取割底0.3～0.5m，確保采高達到要求。在機頭側轉載機路加強大斷面頂板支護。提前轉載機路1-5#頂板聯雙網，支架排排使工字鋼，向機尾靠支架，確保撤除溜槽前1#與小支架間距達到1.6m，為上靠轉載機造條件，上靠轉載機后，提前在轉載機尾至3#位置加寬段施工6 個扣木垛，間距3m；提前在面側（1-2#）施工10m 鋼帶錨索加強支護，非面側（1-3#）施工20m 鋼帶錨索加強支護。轉載機路人行路側間隔鋼帶支設單體支柱。

3.3 搭接管控

由于運順與切眼33°夾角，轉載機與前后部運輸機33°布置，前部機頭前沿與轉載機搭接1.4m，前機頭減速箱處搭接僅有0.6m 過煤寬度，后部機頭亦如此，為防止搭接過寬運輸機喝循環炭，采取起高前后部機頭，隨旋轉進行，夾角減小，該現象逐步好轉。后部運輸機向機尾上竄，采取上靠轉載機使前后部搭接合理。

3.4 設備改造

為保證機尾割通，前部運輸機在機尾處多安裝一節溜槽。工作面支架與運輸機夾角15°夾角安裝。軌順按7 段折線布置，工作面凈斜長由切眼206m 至旋轉開采結束203.6m。機頭割通無進尺實心旋轉，按1：8 旋轉，19 個循環已完成，軌順累計進尺107.25m，運順累計進尺0.75m。工作面折線布置工作面共縮短2.4m，機頭位置未變化，前部運輸機在機尾撤除0.75m 溜槽，旋轉完成107.25m 后，工作面機頭：機尾調面比例為：1：4，完成4 個循環，機頭支架1-15#向機尾靠架子和轉載機，1-5#使料推進，為前后部運輸機在機頭撤除溜槽做準備。分兩次相繼撤除2 節前部和2 節后部溜槽，同時上靠轉載機，保證搭接正常。

3.5 支架狀態調整

1）回采時為減少支架旋轉度數，支架盡量按軌順方向安裝，安裝角度-10°～-11°。旋轉時只需旋轉23°即可。開始線縫均為-15mm 左右，機頭支架未拉移，但是機尾旋轉，工程線在旋轉，所以線縫變為正值，并且一直在加大，后期機頭段支架通過拉移支架向機頭靠架子，線縫逐漸減小，直到線縫達到正常。調整支架方向方法：為防止擠架，特別是30-50#擠架，旋轉工程中靠架原則：防止不擠架，架間哪里用空間往哪里靠，把支架間隙均勻開，不別斷魚口。前期旋轉40m 前支架想機尾側靠，后期線縫越來越大，支架向機頭側靠。機頭側1-15#支架由于進尺少，基本無進尺，為減少線縫，原地使用單體在支架尾向機尾靠。前后部撤除溜槽前，機頭1#與小支架間距達到1.6m，為撤除溜槽做準備。

2）支架旋轉方法。旋轉開采階段，支架需要旋轉23°，為保證支架旋轉的需要。支架的旋轉需要在拉移支架時，首先找到支架頂梁間隙大于200mm處支架，采取使用側護板兩人配合拉移支架，當歪斜度大于8°時，使用單體支柱進行調向，從機尾向機頭方向拉移支架時，用單體支柱打在支架前梁頭處，拉移支架時，將支架前梁向機尾方向調整；從機頭向機尾拉移支架時，用單體支柱打在尾梁處，將支架尾梁向機頭方向調整。旋轉開采過程中，工作面每完成一個循環，工作面需割通刀平推一次，以舒緩支架間的作用力，避免支架之間互相擠架及歪架等問題出現。平推過程中，拉移支架時，需觀察支架間的間隙及支架歪斜，并做好統計，分析支架運動趨勢和下步拉移支架時調整重點，對架間隙較小或可能擠架段進行重點調整。防止擠架措施：①采煤機司機以兩順槽底板標高為依據，割平工作面，嚴禁出現低洼或底鼓；②調架：支架工在拉移支架工程中，必須按線拉夠量，嚴禁出現拖后現象；驗收員對現場支架歪斜度進行準確測量并記錄，支架在拉移過程中必須使用側護板進行靠架（拉移支架必須2 人同時進行，1 人同步操作鄰架側護板）；當歪斜度大于8°時，支架在拉移過程中使用單體支柱打在主頂梁一側進行靠架；當支架主頂梁間隙超過200mm 時，使用單體支柱打在主頂梁一側進行靠架；③調框架：在推前部運輸機時，應使用機頭→機尾單向推溜和帶后部方式，從而抵消或減緩運輸機向上竄動趨勢糾正支架狀態。如運輸機向機尾方向滑動趨勢較為明顯，在推溜時使用單體支柱從機尾向機頭方向打在支架和運輸機連接頭處，抵消或減緩上竄趨勢。當底座箱寬度（前立柱位置）超過300mm 時，使用單體支柱打在底座箱一側進行靠架；④移架：禁止單人移架，必須2 人配合，支架自機頭開始向機尾拉架，移架過程中使用側護板向機尾靠架。

4 結束語

3306（下）工作面旋轉120m 過程中，工作面支架未出現擠架現象。通過起高前后機頭，確保機頭架與轉載機搭接能夠保證出煤空間，又防止運輸機喝回煤現象出現。實心旋轉前部運輸機未移動，未使用單體支柱打前部運輸機控制上竄下滑。已提前對機頭和轉載機尾頂板加固，未對頂板和生產造成影響。通過現場旋轉回采成功，保證了生產的持續性，增加了煤炭資源回收率，減輕了職工工作面改造的勞動強度。將為以后的復雜工作面回采提供可靠技術的支撐。