采煤工作面大小面對接技術研究與應用

摘要：隨著開采深度的增加，采煤工作面的布置受地質影響的因素越來越明顯，為了減少斷層、火成巖等影響，保證工作面安全順利回采，采煤工作面在設計布置時會面臨多種方案選擇，設計成不規則形狀工作面或大小切眼工作面，通過多種方案比較，認為切眼處設計成大小面對接的工作面更有利于安全回采。本文以孔莊煤礦7375綜放工作面為例，簡要總結了工作面對接技術，該項技術的成功運用，既能達到減少斷層、火成巖等地質條件影響的目的，保證安全生產，又能節約生產成本，節省施工工期，能夠產生巨大的經濟效益和社會效益，值得在更廣泛地推廣應用。

關鍵詞：大小面;不規則工作面;對接;對接技術;工作面設計

1? 概況

7375工作面為我礦III4采區首采工作面，走向長壁采煤方法，綜放工藝，選用MG400/930-WD煤機，煤機滾筒直徑2.0m，截深0.8m，中間支架選用ZFH6200/16/28型支架，支架寬度1.5m，重量19.5t，工作面1#切眼和2#切眼總計需安裝支架156臺，機頭機尾安裝ZFG7200/18.5/32型過渡支架，支架寬度1.5m，重量24.25t，工作面平均煤厚5.04m，平均煤層傾角18°，傾向長度121--224m，工作面標高：-619m～-692m。該工作面原設計走向約900m，但由于該工作面西部受巖漿巖侵入范圍較大，巖漿巖沿斷層侵入，呈寬墻狀態，墻寬40m左右，巖漿巖侵入體附近局部煤層有焦化現象，受巖漿巖及斷層共同影響，工作面設計被迫改造，改造為東部走向400m左右的地質條件較好的工作面。

7375工作面東部臨近落差95.0m的F6-6斷層，F6-6斷層與工作面斜交，為了不破壞F6-6斷層保護煤柱，工作面設計時要出現一條平行于保護煤柱的斜材料道，然后開1#切眼，平行現有切眼開鑿2#切眼，兩切眼中間施工平材料道，如圖所示。

2? 對接技術研究

2.1? 整體方案

整體對接方案為：對接前調整工作面兩切眼平行且支架間距0.2m±0.1m，然后當1#切眼最后兩臺支架底座前端推采至2#切眼第一臺支架尾梁插板處停止移架，拆除1#切眼最后兩臺支架連接蛤蟆頭，繼續回采，當兩切眼輸送機和支架成一條直線時，停止回采，拆除1#切眼前后部輸送機機尾，后部輸送機機尾從1#切眼最后兩臺支架立柱前運出，加裝留存好的溜槽，然后撇后的兩臺支架跨后溜移架，連接支架與輸送機，重新固定煤機電纜，對接完成。

2.2? 對接流程

（1）控制溜子上竄下滑，調整大小面對接尺寸→（2）按支護技術要求，及時支護老塘和對接點→（3）回收前、后溜簡易機尾架、抬高槽并運至煤壁側回收→（4）對接后部溜子，安裝普通槽，對接前部溜子，安裝普通槽→（5）移84#、85#支架→（6）對接后鋪設電纜、設備搞完好→（7）試運轉→（8）回收絞車等。

2.3? 1#切眼安裝

由于1#切眼與2#切眼之間平材料道為上山，工作面隨推采會逐漸變長，根據1#切眼位置和2#切眼位置的兩道高差，計算工作面從1#切眼推采至2#切眼對接時，面長會變長1.1m，如圖所示。1#切眼安裝方案為工作面前后輸送機機頭保證與轉載機正常搭接，機尾支架安裝至平材料道上幫，共計安裝ZFH6200/16/28支架85臺。為了增加上出口支護強度，減輕勞動強度，保證機尾安全出口寬度和撇后兩臺支架空間，便于回收1#切眼前后部輸送機機尾，前部輸送機機尾少安裝1節溜槽，后部輸送機少安裝3節溜槽（機尾夾角不放煤，且防止撇后兩臺支架時后溜機尾礙事，所以少安裝3節后溜），兩部輸送機機尾均使用簡易機尾。

2.4? 2#切眼安裝

由于1#切眼安裝時，兩部輸送機機頭距離轉載機溜槽過遠，出煤不暢，且1#支架安裝調斜嚴重，機尾兩臺支架架間距大，未連接輸送機蛤蟆頭，有約0.2m的向下調整空間，因此，工作面1#切眼在推進時，需要調機尾，使工作面整體下滑，保證機頭搭接，預計調整下滑0.5m，機頭搭接正常。

1#切眼與2#切眼中間平材料道綜合考慮面長變長1.1m，機尾支架需下調0.2m，1#切眼工作面整體向下調整0.5m，1#切眼最后一臺支架從1#切眼推采至2#切眼過程中，共計需向下幫調整1.1m+0.2m+0.5m=1.8m，考慮對接時預留0.3m安全空間，因此，2#切眼第一臺支架安裝與1#切眼最后一臺支架重合1.5m，即一臺支架在平材料道重合，2#切眼共計安裝ZFH6200/16/28支架71臺，如圖所示。為了便于2#切眼機頭的定位和回采過程中的觀察，在平材料道頂板上提前畫一條巷道中線，每日進行觀察，及時作出調整。

2#切眼安裝時，前后部輸送機底鏈和面鏈鋪好，并預留對接所需鏈子、溜槽和刮板等配件，支架與輸送機連接導桿和蛤蟆頭盡量偏上，便于對接輸送機時，緊鏈使輸送機下滑對接。

2.5? 過程控制

由于平材料道距離較長達到118m，且1#切眼機頭安裝不合理，需要調整工作面整體下滑0.5m，因此，前期在出切眼時就開始調機尾，盡快使工作面下滑，然后下滑臨近0.5m時，開始調機頭找到平衡，保證機頭搭接，同時觀察機尾支架與平材料道中線位置關系，及時調整工作面。

根據經驗公式，工作面1#切眼在溜子道為平巷的前提下平推時偽斜超前量l根據公式（1-1）計算。

l=1/3*sina*L～1/2*sina*L?????????????????????????? （1-1）

式中，a工作面傾角;

L工作面面長;

數據代入公式得，

l=1/3*sin18°*85*1.5～1/2*sin18°*85*1.5=13.1m～19.7m。

溜子道推采55m以后開始約3°上山，因此偽斜量在溜子道上山時要適當加大，暫定機頭超前機尾19m，以保證機頭搭接正常，實際超前量視現場條件進行適當調整。

對接前控制好工作面的上竄下滑，達到平衡時，保證1#切眼最后一臺支架上幫緊貼平材料道頂板的中線或留有不大于0.5m的安全間隙，臨近對接時，1#切眼最后一臺支架不得超過平材料道中線，否則較難調整，所以要求提前調整到緊貼中線或在中線以下0.5m范圍內。以機頭超前機尾19m計算，從機頭處長刀調機尾，機尾多進一刀工作面變短0.12m，也就是1#切眼最后一臺支架上竄0.12m。工作面上竄下滑容易受支架狀態、操作順序、層位、工作面直線度等因素影響，精確調整時較難把控。因此，在1#切眼回采至距2#切眼8-10m時，觀察支架對接間隙，通過平推和長刀調機尾來減小對接間隙，保證“無縫”對接。

2.6? 對接操作

1#切眼支架到達預定位置后，開始縮1#切眼前后部刮板輸送機的簡易機尾和抬高槽，后部刮板輸送機簡易機尾從84#、85#支架前預留的空間進行回收。前后部刮板輸送機機尾拆除回收以后，開始延前后部刮板輸送機溜槽，并先接底鏈對接。小的縫隙在緊鏈過程中逐漸調整至對接到位。在采取措施、確保安全的前提下，前后部刮板輸送機延溜槽時可以平行作業。前后部刮板輸送機對接完成后，1#切眼最后兩臺支架跨后溜移架，然后調整支架至與其他支架成一條直線，連接前后部刮板輸送機，調整支架側護板，電纜等重新整理鋪設，大小面對接工作完成。

3? 對接頂板管控

距離對接地點15m時，從1#切眼80#支架至85#支架區域鋪設雙層金屬網，防止撇后的兩臺支架和對接期間后部刮板輸送機作業時采空區煤矸竄入支架內，同時也保證前后部刮板輸送機作業期間的安全，降低架間碎煤矸掉落和片幫傷人的風險。

1#切眼回采至距離對接地點12m時，最后兩臺支架每刀上4.0m鋼梁，加強頂板管理，防止撇后的兩臺支架被垮落的頂板埋壓。同時鋼梁下端插入83#支架長度不低于0.3m。回采至距離對接地點8m時，鋼梁同時插入2#切眼第一臺支架和1#切眼最后三臺支架，加強頂板管理。

距離對接地點約5m時，即1#切眼最后一臺支架底座與2#切眼第一臺支架尾梁齊時，1#切眼最后兩臺支架拆除與前部刮板輸送機的連接部，停止移架，并提前在2#切眼第一臺支架尾梁后方打一木垛，如果83#支架尾梁后有空間，83#支架尾梁后也打一木垛。

4? 結束語

7375工作面在此次對大小面接過程中，現場能夠切實落實各項技術方案和措施，先后克服了初采、出切眼、調層位、調偽斜、初次放頂、初次來壓等不利因素，推采118m，日均推采進度達到3.0m，保證了正常的推采速度，如果采用斜材料道延機尾推采，預計推采至2#切眼處需用時80余天。而采用大小面對接方案后，自8月初1#切眼回采以來至9月10日大小面成功對接，僅僅用時40天，其中對接過程僅用了6個小班，大大縮短了工期，提高了單產單進水平，工效比原方案提高2倍。大小面對接降低了工作面連續延機尾和運輸支架、溜槽等大件的安全風險，工人的勞動強度大大降低，且安全得到更可靠的保障。

此次7375工作面成功實現大小面對接，為今后采煤工作面采用大小面對接方式進行回采探索出了一條成功經驗。大屯礦區尤其是孔莊煤礦地質條件復雜，隨著可采資源的逐漸減少，煤層賦存條件越來越差，工作面難以進行規則布置。日后不規則采煤工作面布置將成為一種常態，同時煤礦面臨的安全形勢日益嚴峻，工作面安全回采壓力越來越大，隨著大小面對接技術的不斷應用、不斷總結，在復雜地質條件下采煤工作面的安全回采發揮出越來越大的作用，不僅能創造出更大的經濟效益，更能創造出更大的安全效益。

作者簡介：李金星，男，2010年畢業于中國礦業大學采礦工程專業，現任上海大屯能源股份有限公司孔莊煤礦安全監察科防沖主任工程師。