不規(guī)則回采工作面轉(zhuǎn)采工藝應(yīng)用

張鵬飛

（山西焦煤山煤國(guó)際長(zhǎng)春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

1 概述

山西焦煤山煤國(guó)際長(zhǎng)春興煤業(yè)有限公司307 工作面位于井田南盤區(qū)東部，工作面北部為大斷層區(qū)域，東部為井田邊界，南部為303 采空區(qū)，西部為南盤區(qū)大巷。307 工作面設(shè)計(jì)回采長(zhǎng)度為2400m，傾向長(zhǎng)度為230m，工作面回采煤層為22#層，煤層平均厚度為9.5m，平均傾角為2°，煤層賦存穩(wěn)定，井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造單一，主要以重大斷層為主。

由于307 工作面北部為F11大斷層，斷層平均落差為20m，平均傾角為57°，該斷層將南盤區(qū)東部區(qū)域一分為二，從而破壞了工作面東西走向布置設(shè)計(jì)；若307工作面按原東西走向布置時(shí)，順槽在過(guò)斷層區(qū)域時(shí)為全巖巷，巖巷長(zhǎng)度達(dá)200m，不僅增加了順槽掘進(jìn)難度，而且在后期回采時(shí)過(guò)全巖段難度大、速度慢、設(shè)備故障率高，不利于工作面高效回采；所以通過(guò)技術(shù)研究，決定將原東西走向布置設(shè)計(jì)優(yōu)化改為條帶式布置，具體布置方案如下：307工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽從東輔運(yùn)巷、東皮帶巷開(kāi)口以東南53°方位角施工，順槽施工890m且過(guò)F11斷層影響區(qū)后按設(shè)計(jì)拐彎以東西走向掘進(jìn)，具體如圖1所示。

圖1 307不規(guī)則工作面平面布置示意圖

由于307工作面出現(xiàn)拐彎，采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行回采時(shí)，工作面煤柱損失量大，所以決定對(duì)307工作面采取旋轉(zhuǎn)回采工藝。

2 旋轉(zhuǎn)回采前準(zhǔn)備工作

2.1 確定轉(zhuǎn)采起始位置

根據(jù)307 工作面運(yùn)輸順槽布置方式，轉(zhuǎn)采點(diǎn)位于307運(yùn)輸順槽煤壁側(cè)處，轉(zhuǎn)采角度為47°，位于307回風(fēng)順槽段轉(zhuǎn)采長(zhǎng)度為180m，在轉(zhuǎn)采點(diǎn)由專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)給定轉(zhuǎn)采點(diǎn)位置、轉(zhuǎn)采區(qū)域以及轉(zhuǎn)采起點(diǎn)、中點(diǎn)、終點(diǎn)、分段點(diǎn)等重點(diǎn)點(diǎn)位。

2.2 設(shè)備拆除

在轉(zhuǎn)采前，工作面轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾移動(dòng)至距轉(zhuǎn)采點(diǎn)81m 處時(shí)停止推移，及時(shí)將運(yùn)輸順槽帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)拆除，并將轉(zhuǎn)載機(jī)以及端頭支架回撤至運(yùn)輸順槽正常回采位置，同時(shí)將轉(zhuǎn)載機(jī)尾部安裝溜槽與轉(zhuǎn)采刮板輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。

2.3 安裝轉(zhuǎn)采刮板輸送機(jī)

由于轉(zhuǎn)采處存在旋轉(zhuǎn)角度，帶式輸送機(jī)在轉(zhuǎn)采處不利于煤矸運(yùn)輸，所以在運(yùn)輸順槽轉(zhuǎn)采區(qū)域內(nèi)安裝一部SGZ1200/700型刮板輸送機(jī)，相比傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而保證轉(zhuǎn)采期間煤矸正常運(yùn)輸，旋轉(zhuǎn)區(qū)域刮板輸送機(jī)尾部與工作面刮板輸送機(jī)搭接，頭部與帶式輸送機(jī)搭接。

2.4 安裝拖纜裝置

正常回采時(shí)工作面設(shè)備高壓電纜鋪設(shè)在轉(zhuǎn)載破碎機(jī)上方與設(shè)備列車連接，但是在轉(zhuǎn)采時(shí)需將端頭支架以及轉(zhuǎn)載機(jī)拆除，工作面至設(shè)備列車段高壓電纜失去了轉(zhuǎn)載機(jī)電纜槽保護(hù)作用，工作面轉(zhuǎn)采過(guò)程中很容易擠壓、拉斷電纜，所以決定在該區(qū)域安裝拖纜裝置，拖纜裝置采用15#槽鋼焊制而成，采用大鏈吊掛在頂板上。

2.5 回撤聯(lián)巷施工

由于307 運(yùn)輸順槽安裝的刮板輸送機(jī)型號(hào)為SZZ1200/700，安裝長(zhǎng)度為55m，該輸送機(jī)中部槽無(wú)法彎曲，尾部溜槽最大彎曲角度為0.6°，利用該刮板輸送機(jī)無(wú)法保證工作面轉(zhuǎn)采順利開(kāi)展，所以工作面轉(zhuǎn)采前需對(duì)工作面端頭支架、轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行拆除并前移，工作面轉(zhuǎn)采前需要回撤原運(yùn)輸順槽內(nèi)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)、安裝刮板輸送機(jī)等，需要安裝空間，所以在轉(zhuǎn)采區(qū)域前方需施工一條回撤聯(lián)巷。

2.6 原端頭支架區(qū)域加強(qiáng)支護(hù)

（1）由于需提前拆除端頭支架，支架回撤后造成懸頂面積大，所以需對(duì)原端頭支架處進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，采用支設(shè)木垛以及架設(shè)單體柱聯(lián)合支護(hù)，木垛成井字型布置，單體柱每排布置2根，排間距為1.5m。

（2）同時(shí)為了保證工作面旋采期間后刮板輸送機(jī)受力均勻，將原來(lái)的每2架移后刮板輸送機(jī)千斤頂，改為每架機(jī)尾側(cè)移后溜千斤頂工作；在推移過(guò)程中必須保證支架前側(cè)護(hù)板鎖死，拉架時(shí)利用后側(cè)護(hù)板推拉油缸將支架尾部向機(jī)尾方向移動(dòng)，達(dá)到支架調(diào)向目的，從而保證液壓支架正產(chǎn)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。

2.7 轉(zhuǎn)采點(diǎn)處加強(qiáng)支護(hù)

工作面轉(zhuǎn)采前將端頭支架提前回撤，工作面1#支架處空頂面積大，同時(shí)支架調(diào)向過(guò)程中對(duì)頂板反復(fù)支撐作用，導(dǎo)致機(jī)頭處頂板受力大、易破碎，需加強(qiáng)支護(hù)，采用支設(shè)木垛以及單體柱進(jìn)行支護(hù)；同時(shí)對(duì)1#～6#支架上方頂板鋪設(shè)柔性纖維網(wǎng)，對(duì)6#～20#支架后方不進(jìn)行放煤施工，從而保證出口處頂板穩(wěn)定性。

3 旋轉(zhuǎn)回采施工

3.1 旋轉(zhuǎn)回采方案

（1）轉(zhuǎn)采前贏根據(jù)工作面機(jī)電設(shè)備數(shù)量以及刮板輸送機(jī)可最大完全量合理確定旋轉(zhuǎn)回采刀數(shù)，經(jīng)計(jì)算在回采時(shí)機(jī)頭處每回采一刀前移0.2m，機(jī)尾每回采一刀前移0.8m，每個(gè)循環(huán)為七刀，即機(jī)頭推進(jìn)一刀，機(jī)尾處推進(jìn)七刀，一個(gè)循環(huán)機(jī)頭推進(jìn)0.2m，機(jī)尾前移5.6m，以此類推直至工作面旋轉(zhuǎn)回采結(jié)束。

（2）工作面旋轉(zhuǎn)回采時(shí)進(jìn)刀點(diǎn)分別為100#、85#、70#、55#、40#、25#、10#、1#支架處，工作面從尾部向頭部依次進(jìn)刀，進(jìn)刀工序如下：第一刀先從100#支架斜切進(jìn)刀，回采至85#支架后將85#～100#支架前移并推溜，第二刀從85#支架進(jìn)刀割煤至70#支架后將70#～100#支架前移并推溜，第三刀從70#支架進(jìn)刀割煤至55#支架，并推移55#～100#支架；第四刀從55#支架割煤至40#支架，并推移40#～100#支架；第五刀從40#支架向25#支架割煤并推移25#～100#支架，第六刀從25#支架向10#支架割煤并推移10#～100#支架，第七刀從10#支架向1#支架割煤，并推移1#～100#支架。

（3）當(dāng)工作面機(jī)頭回采至距旋轉(zhuǎn)點(diǎn)6.0m 處開(kāi)始旋轉(zhuǎn)回采，根據(jù)機(jī)頭每個(gè)循環(huán)0.2m，機(jī)尾每個(gè)循環(huán)5.6m，整個(gè)旋轉(zhuǎn)回采預(yù)計(jì)為29刀，19刀割煤完成后機(jī)頭位于旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，機(jī)尾旋轉(zhuǎn)到位。307工作面旋轉(zhuǎn)回采平面示意圖如圖2所示。

3.2 轉(zhuǎn)采期間注意事項(xiàng)

（1）工作面轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)55m，如將其整體一次性向前推移，機(jī)頭硐室最大斷面寬度將達(dá)到24m，空間大，頂板難以控制；故將轉(zhuǎn)載機(jī)落地槽煤壁側(cè)靠近端頭支架處啞鈴取掉3～5個(gè)，另一側(cè)正常連接，增加轉(zhuǎn)載機(jī)水平彎曲度，使轉(zhuǎn)載機(jī)變成“25+30”兩節(jié)，減小轉(zhuǎn)載機(jī)向前推移的轉(zhuǎn)彎半徑，降低轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)頭硐室斷面寬度。

（2）轉(zhuǎn)采點(diǎn)安裝轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)后檢修空間及工作面轉(zhuǎn)采前后工作面支架調(diào)向后頂板控制難度，將轉(zhuǎn)采點(diǎn)向后9m 空間一次施工完成，頂板支護(hù)到位，減輕轉(zhuǎn)采期間工作面機(jī)頭處頂板管理難度[6]。

（3）轉(zhuǎn)采弧形巷道仍按照正常回風(fēng)順槽4.6m 施工，將會(huì)造成轉(zhuǎn)下調(diào)刀期間工作面機(jī)尾安全出口小于0.8m，造成重大安全隱患，故在該段巷道施工時(shí)，按照巷道中心不變?cè)瓌t，將巷道兩側(cè)均增加了0.5m；即轉(zhuǎn)采弧形巷道寬為5.6m。

（4）為保證工作面快速、安全轉(zhuǎn)采，將低“調(diào)刀”及“找架”難度，縮短工作面轉(zhuǎn)采工期，對(duì)轉(zhuǎn)草調(diào)刀進(jìn)行了一下優(yōu)化：①原“奇偶”調(diào)刀優(yōu)化為“3、6、9”調(diào)刀，即：工作面每次調(diào)刀架數(shù)為“30-60-90-120”、“40-70-100-133”；同樣調(diào)刀比例為8:1（機(jī)尾割8 刀，機(jī)頭割1 刀）。②將同時(shí)優(yōu)化工作面割煤方式，將原從機(jī)尾單刀割煤至指定支架位置，回空刀至機(jī)尾后再次割煤至下一指定支架位置的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，將原煤機(jī)在機(jī)尾處割三角煤斜切進(jìn)刀方式，調(diào)整為調(diào)刀區(qū)間雙向割煤往返一刀方式；即：將工作面機(jī)尾“V”刀距離由原來(lái)的50m調(diào)整為單個(gè)調(diào)刀單元。

（5）轉(zhuǎn)采期間回風(fēng)順槽推進(jìn)較快，煤柱側(cè)頂板時(shí)常出現(xiàn)懸頂現(xiàn)場(chǎng)，局部采用“退頂錨索”+“退幫錨桿”的方式，釋放煤柱側(cè)頂板支護(hù)，保證工作面后部頂板及時(shí)垮落[7]。

（6）轉(zhuǎn)采點(diǎn)處煤壁幫采用“玻璃鋼錨桿+復(fù)合網(wǎng)”進(jìn)行支護(hù)，間排距“1200mm×1000mm”,在轉(zhuǎn)采前該區(qū)域受超前壓力影響，片幫預(yù)兆較大，對(duì)其進(jìn)行了加強(qiáng)支護(hù)。

4 結(jié)論

通過(guò)本次轉(zhuǎn)采實(shí)踐，徹底打破了我公司工作面單一走向回采局面，通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化，采用轉(zhuǎn)采工藝，可減少對(duì)煤炭資源的浪費(fèi)：

（1）采用轉(zhuǎn)采工藝，相較原工作面東西走向布置：減少一次工作面搬家，節(jié)約成本約1000萬(wàn)元；減少順槽掘進(jìn)巖巷約500m，節(jié)約巷道成本近500 萬(wàn)元；減少500m巖巷施工，少掘巖石8800m3，控制了巖石入倉(cāng)量，保證了煤質(zhì)定及售價(jià)穩(wěn)定，增加利潤(rùn)1000萬(wàn)元。

（2）22303綜放工作面采用轉(zhuǎn)采工藝，將F11斷層與井田邊界交叉區(qū)域資源回收最大化，根據(jù)轉(zhuǎn)采設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)采區(qū)域可多收煤炭30.5×104t，實(shí)際回收資源約34.6×104t，為企業(yè)創(chuàng)造利潤(rùn)8500萬(wàn)元。

（3）采用轉(zhuǎn)采工藝，較工作面沿F11斷層單一走向布置，工作面增長(zhǎng)700m（轉(zhuǎn)采區(qū)域未計(jì)算在內(nèi)），減少了萬(wàn)噸掘進(jìn)率的同時(shí)工作面700m 走向長(zhǎng)度可多回收煤炭資源230×104t。

（4）F11斷層由于落差較大，伴生的斷層裂隙帶較長(zhǎng)，采用轉(zhuǎn)采工藝避免了各采掘工作面原設(shè)計(jì)施工時(shí)，頻繁過(guò)大型斷層的水患、瓦斯、頂幫維護(hù)困難等重大安全風(fēng)險(xiǎn)；為礦井的安全工作做好了充足的支撐。