旋轉(zhuǎn)開采工藝在大傾角綜采工作面的應(yīng)用①

陳立才

(大屯煤電公司調(diào)度室，江蘇縣 221611)

旋轉(zhuǎn)開采工藝在大傾角綜采工作面的應(yīng)用①

陳立才②

為最大限度的回收煤炭資源，需要在正常布置工作面開采完成后，采用適當(dāng)?shù)拈_采工藝對遺留的三角煤進(jìn)行回收。本文以孔莊煤礦8331工作面開采工藝為例，介紹了大傾角條件下，綜采工作面調(diào)面開采工藝，為水采采區(qū)遺留三角煤的回收或復(fù)雜地質(zhì)條件下采用綜采提供了經(jīng)驗。

大傾角煤層;綜采工作面;遺留三角煤;旋轉(zhuǎn)調(diào)面開采工藝

一般來說，綜采工作面布置要求兩道基本平行，面長等長，且有足夠的推進(jìn)長度，才能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。但煤層的賦存條件往往不是很理想，受斷層切割，區(qū)段平巷與采區(qū)上下山斜交，以及采煤工藝的改變的影響，如按正常工作面布置進(jìn)行回采，要留下大量三角煤。為最大限度地回收煤炭資源，我們采用了調(diào)面開采技術(shù)，即工作面在推進(jìn)過程中，推進(jìn)方向作一定角度的旋轉(zhuǎn)，以保證工作面的推進(jìn)長度，減少搬家次數(shù)。

1 工作面地質(zhì)概況

1.1 工作面位置

上海大屯能源股有限公司孔莊煤礦8331工作面為該礦Ⅲ2采區(qū)八層煤首采工作面，該面上部為8217水采工作面，由于水采工作面巷道要求有一定的溜煤坡度，采區(qū)下部必然留有大量三角煤。為回收這部分三角煤，8331綜采工作面進(jìn)行了調(diào)面開采設(shè)計。工作面標(biāo)高-542～-620 m，工作面長154 m，走向推進(jìn)長度640 m。

1.2

煤層及頂?shù)装逄匦?/p>

1)煤層:該層煤為二迭系山西組8#煤，煤層厚度2.3～3.8 m，平均厚度2.8 m。局部有夾矸，平均厚0.4m。煤層傾角23～28°，平均25°。其上覆煤層為7#煤，層間距平均10m左右，已回采。

2)頂板:直接頂為細(xì)砂巖，厚度8.65～11.66 m，老頂為砂泥巖互層。

3)底板:煤層底板為砂質(zhì)泥巖(局部消失)，平均1.4m，其下為細(xì)砂巖，厚度18.9～22.5m。

2 8331工作面巷道布置及斷面特征

工作面西部受村莊壓煤和二部皮帶保護(hù)煤柱影響，走向較短，為加大工作面推進(jìn)長度，回收水采遺留下來的三角煤，故兩道在跨過采區(qū)上山時進(jìn)行向上調(diào)向。為避免轉(zhuǎn)角太大給回采造成困難，溜子道分兩次轉(zhuǎn)向，第一產(chǎn)次轉(zhuǎn)向13°，掘進(jìn)60 m后進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)角24°，共轉(zhuǎn)向37°。工作面也由下山開采逐漸轉(zhuǎn)為上山開采。

兩道巷道斷面為直墻梯形，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，凈高2.4 m，凈寬4.2 m。工作面平面布置如圖1所示。

3 工作面設(shè)備選型

1)支架選型:選用BY3300-13/33型掩護(hù)式液壓支架，該支架適用于煤層傾角∠35度，支架平均支護(hù)強(qiáng)度0.62 MPa。

2)煤機(jī)選型:工作面選用MG200/475 W型采煤機(jī)，此煤機(jī)對大傾角工作面適應(yīng)性較強(qiáng)。

3)工作面溜子選型:SGZ-764/400型工作面溜子，該型號為中雙鏈溜子，可彎曲性能較好。

工作面主要設(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 8331綜采工作面主要設(shè)備選型

圖1 8331綜采面平面布置圖

4 綜采面調(diào)面開采工藝

由于工作面采深較大，且上部七層煤(層間距10 m左右)為水采工作面，由于受火成巖侵入嚴(yán)重，煤炭回收不充分，留有孤島和煤柱，導(dǎo)致地應(yīng)力集中。為保證安全回采，根據(jù)煤層賦存條件，選取綜合機(jī)械化采煤工藝［1］。

4.1 工作面調(diào)面前的準(zhǔn)備

由于轉(zhuǎn)角中心選取在三岔門處，巷道頂板暴露面積大，必須進(jìn)行加固，除常規(guī)超前支護(hù)外，點(diǎn)柱要加密，穿鞋帶帽［2］。液壓支架的前探梁和頂梁要各加一排圓木，保證拉架調(diào)斜時有支護(hù)。在調(diào)面過程中，工作面過老巷，要準(zhǔn)備足夠的接頂料，防止工作面冒頂事故。

4.2 調(diào)面開采參數(shù)的確定

由于工作面旋轉(zhuǎn)中心為一三岔門，如以此處為實旋轉(zhuǎn)中心，則頂板難于維護(hù)，不利于安全生產(chǎn)。因此，采取虛旋轉(zhuǎn)中心分段割煤調(diào)斜工藝，使旋轉(zhuǎn)中心也保持一定的前移量。調(diào)面示意圖如圖2所示。

圖2 調(diào)面示意圖

4.2.1 每循環(huán)割煤刀數(shù)的確定

式中:D——每循環(huán)割煤刀數(shù);

L——工作面長度，m;取 154 m;

d1，d2——工作面溜子機(jī)頭、機(jī)尾長度，m;取 4.5 m;

W——工作面溜子彎曲段長度，m，一般取10～15 m;

F——每循環(huán)割煤通刀數(shù)，取2刀;

由此計算出D=12，由此確定長短刀比例為1∶5

4.2.2 每循環(huán)轉(zhuǎn)角的確定

式中:ɑ`——每循環(huán)轉(zhuǎn)角，°;

B——采煤機(jī)截深，m，取 0.6 m;

其它意義同前。

計算出 ɑ`=2.23°，即每循環(huán)轉(zhuǎn)向2.23°。

4.2.3 中心點(diǎn)前移量的確定

式中:T——中心點(diǎn)前移量，m;

N——工作面調(diào)向所需總循環(huán)數(shù)，個;

其它意義同前。

計算出T=20 m。

因此，距旋轉(zhuǎn)中心20 m時，即開始進(jìn)行調(diào)面開采，割10短刀兩通刀完成一個循環(huán)。

4.3 工作面回采管理的重點(diǎn)

4.3.1 移架管理［3-5］

調(diào)面開采期間，工作面推進(jìn)方向不斷發(fā)生變化，造成支架與工作面溜子不垂直，要求偏差不得超過5°，否則需要調(diào)整支架推進(jìn)方向，使之盡量與工作面推進(jìn)方向保持一致。在調(diào)面過程中如出現(xiàn)擠架、咬架現(xiàn)象時，需割一通刀，全面推溜移架，進(jìn)行調(diào)整。

4.3.2 推溜管理

調(diào)面期間，推溜順序自上而下，促使溜子下滑，等推到第一個拐點(diǎn)時，再由下至上推溜移架。調(diào)面過程中，工作面不斷加長，152～157 m，當(dāng)煤壁影響到推溜時，需放炮做機(jī)窩，當(dāng)機(jī)窩深度超過0.5 m時，必須延溜。機(jī)頭、機(jī)尾無支架處，采用4 m長π梁支護(hù)，成對使用，一梁四柱。老塘側(cè)加打兩排鉸接頂梁棚。

4.3.3 頂板管理［6］

要用好支架的伸縮前梁，如片幫嚴(yán)重，要及時移超前架，必要時配合超前木錨桿錨固煤幫。移架后，保證支架初撐力不小于24 MPa。要加強(qiáng)日常頂板壓力觀測工作。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

大傾角綜采工作面調(diào)面開采工藝，雖然在孔莊煤礦是第一次嘗試，但在調(diào)面過程中，產(chǎn)量影響不大(月均3.5萬噸)。采用調(diào)面開采，有利于延長工作面推進(jìn)長度，減少了搬家倒面次數(shù)，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，充分回收了水采留下的三角煤，為我礦其它采區(qū)水旱交接區(qū)域的工作面布置提供了范例，提高了綜采工藝的適應(yīng)能力，也可供復(fù)雜地質(zhì)條件采用綜采工藝參考。

［1］ 黃建岳，鄒喜正.綜采工作面跨上山旋轉(zhuǎn)開采工藝分析［J］.礦山壓力與頂板管理，2003(1):87-89

［2］ 吳鳳鳴.“三軟”煤層大傾角開采在石臺煤礦的應(yīng)用［J］. 煤炭技術(shù)，2005，24(1):29-30

［3］ 馬立同，郭海書，王書江.復(fù)雜條件下綜采旋轉(zhuǎn)開采工藝研究及應(yīng)用［J］.河北煤炭，2003，(3):19-20

［4］ 李國鋒，李建華，等.復(fù)雜地質(zhì)條件下大傾角開采技術(shù)實踐與簡析［J］.煤礦現(xiàn)代化，2010，(6):15-17

［5］ 張勇國.綜采工作面大傾角開采的實踐［J］.煤炭技術(shù)，2009，(2):54-56

［6］ 楊威.綜采工作面大傾角開采技術(shù)［J］.煤礦安全，2011，(4):58-59

Application of Circumrotate Mining Technics in Large Dip Angle Fully Mechanized Working Face

CHEN Licai

(DaTun Coal-electricity Corporation Control Center，Peixian Jiangsu 221611)

For maximum to exploit coal resource，it is demanded to mine triangle-coal adopting suitable technics after mining the normal layout fully mechanized working face.In this paper，take 8331 working face of KongZhuang mine as a case to present the adjusting mining technology in the condition of large dip-angle，the result could provide experience for leave behind triangle-coal in water mining district or fully mechanized mining in complex geological conditions.

Large dip-angle coal;fully mechanized working face;leave behind triangle-coal;circumrotate adjusting mining technology

TD823

A

1672-7169(2012)03-0068-03

2012-05-07

陳立才(1965-)，男，江蘇贛榆人，大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)就職于大屯煤電公司調(diào)度室從事調(diào)度管理和采掘生產(chǎn)技術(shù)工作。