哈拉溝煤礦22528綜采面調斜開采設計

宋立兵

（神東煤炭集團公司哈拉溝煤礦，陜西省神木市，719315）

綜采工作面設備大、搬家倒面復雜，一般要求工作面為規則形狀，有利于發揮綜采設備的優勢。但是，在綜采工作面設計時經常會受到多種因素的影響，比如地質條件、開采邊界等。許多礦區開采邊界不規則，為盡可能回收邊角煤、提高煤炭資源回收率，許多礦區通過布置調斜工作面確保煤炭回采率最大化。哈拉溝煤礦22528綜采工作面位于礦井邊界，由于礦井邊界與工作面斜交，即礦井邊界與工作面兩平巷有一定的夾角。原計劃設計開切眼與工作面平巷垂直，采用旺格維利采煤法 （以下簡稱旺采）對邊角煤進行開采。但是，旺采回采率較低，而且增加巷道掘進量，因此，改變原設計方案，計劃采用綜采開采邊角煤，將開切眼布置為斜切眼。布置斜切眼后，計劃通過調斜技術保證工作面與平巷垂直，因此，必須設計合理的調斜方案，并采取相應的技術措施，以保證工作面的順利開采。

1 工作面概況

22528綜采面位于哈拉溝煤礦22煤層五盤區，工作面長度為300m。煤層賦存穩定，傾角為1°～3°，煤層平均厚度為5.3m，設計采高5.0m。

按照6.3 m 支架安裝設計要求開切眼寬8.7m，高4.4m。原設計22528綜采面開切眼與運輸巷垂直，開切眼長度為300m，設計布置176架支架；現將22528綜采面布置為斜切眼，斜切眼按照與運輸巷成92°夾角掘進，掘進55 m 后，按照與運輸巷成101.5°夾角掘進與工作面回風巷貫通，斜切眼長度為305m，布置179架支架。具體斜切眼布置情況見圖1。

圖1 22528綜采面斜切眼布置圖

2 調斜方案設計

2.1 調斜方法

目前，工作面調斜方法主要有實中心調斜和虛中心調斜兩種。實中心調斜工藝比較簡單，且對設備的損壞小，但是由于旋轉段至調斜中心的移架步距逐步減小，調斜中心頂板反復支撐次數較多，頂板管理困難；虛中心調斜將旋轉中心設置在工作面范圍以外，旋轉過程中工作面兩端均有一定的推進，可在一定程度上緩解頂板與煤壁難以維護的困難，但是開采期間控制難度比較大。根據22528綜采面的實際，該工作面調斜角度不大，僅為11.5°，而且頂板條件較好，同時又是該礦第一次實施調斜開采，經驗不足，確定采用實中心調斜開采方式。先以圖1中A 點（22528綜采面斜切眼拐彎點）作為實中心調斜開采，即斜切眼與運輸巷之間的夾角減小9.5°，A 點至22528回風巷之間的斜切眼長度為249.7m；再以B 點 （22528綜采面與運輸巷的交點）作為實中心調斜開采，即斜切眼與運輸巷之間的夾角減小2°，即B 點至22528回風巷之間的斜切眼長度305m，此時調斜完成。

2.2 調斜刀數

在調斜過程中，工作面刮板輸送機機尾推進距離為：

式中：Sw——刮板輸送機機尾推進距離，m；

St——刮板輸送機機頭推進距離，m；

L——調斜工作面長度，m；

α——調斜角度，（°）。

以A 點為實中心調斜的工作面長度為249.7m，調斜角度為9.5°，中心點A 的推進距離為0 m。以B 點為實中心調斜的工作面長度為305m，調斜角度為2°，中心點B 的推進距離為0 m。將各數據代入式 （1）計算得出以A 點為實中心進行調斜過程中，工作面刮板輸送機機尾推進距離為41.4m；以B 點為實中心進行調斜過程中，工作面刮板輸送機機尾推進距離為10.6m。

工作面所用采煤機的截深為0.865 m，因此，A 點為實中心調斜刀數為47刀，B 點為實中心調斜刀數為12刀，總共需要調斜開采59刀。

2.3 調斜循環轉角

按照調斜設計，每調斜循環的轉角為：

式中：α′——每刀調斜循環的轉角，（°）；

B——采煤機截深，m；

L——調斜工作面長度，m。

將各數據代入式 （2）得A 點的循環轉角為0.2°，B點的循環轉角為0.17°。

2.4 調斜工藝流程

以A、B點為實中心進行調斜開采，先調斜開采A 點至22528回風巷之間的斜切眼，22528回風巷側每刀按照一個采煤機截深推移刮板輸送機，中心點A 點不推移刮板輸送機，每次割完煤后將刮板輸送機調整成一條線，采煤機繼續割煤，共割煤47刀。然后調斜開采B 點至22528回風巷之間的斜切眼，22528回風巷側每刀按照一個采煤機截深推移刮板輸送機，中心點B 點不推移刮板輸送機，每次割完煤后將刮板輸送機調整成一條線，然后采煤機繼續割煤，割煤12刀，每刀所割的煤都是一個小三角形。

調斜開采工藝流程為采煤機司機從實中心 （A或B點）向機尾方向割煤，支架工跟著采煤機拉架，拉架后從實中心 （A 或B 點）向機尾方向推移刮板輸送機，必須保證從實中心到機尾刮板輸送機推移距離逐漸增加，直到在機尾位置時徹底將刮板輸送機推出。采煤機在機尾割完三角煤后向機頭方向返回時，支架工依然跟著采煤機拉架，從機尾向實中心方向推移刮板輸送機，必須保證機尾刮板輸送機徹底推出，從機尾到實中心刮板輸送機推移距離逐漸減小，直到實中心時不推移刮板輸送機。

由于實中心調斜開采時，工作面兩端進尺變化較小，僅為一個采煤機截深 （即0.865 m），對推移刮板輸送機工的技術要求比較高，因此，在生產中跟班隊長必須組織協調到位。

2.5 設備布置

按照斜切眼布置22528綜采面，斜切眼A 至B點的刮板輸送機與運輸巷之間的夾角為92°，因機頭段刮板刮板輸送機為交叉側卸式，且為固定裝置，只有通過轉載機水平方向調整2°，而22528綜采面選用的轉載機水平方向設計調整角度為4.5°，能夠解決A 至B 點的刮板輸送機與轉載機搭接布置問題。

斜切眼A 至B 點之間的刮板輸送機與A 點至22528回風巷之間的刮板輸送機成9.5°的夾角，因此，布置刮板刮板輸送機時必須在A 點區段過渡9.5°，刮板輸送機的每節刮板水平方向設計最大調整角度1°，因考慮到后期安裝及回采問題，通過19節刮板輸送機刮板進行調節，每節調整0.5°即能滿足設備布置，如圖2所示。

圖2 輸送機角度變化段

2.6 回風巷斷面擴幫

原設計開切眼長300m，將工作面調斜后開切眼長305m，工作面由305m 變至300m 過程中需回撤3臺支架。支架回撤困難，現將工作面布置成300m 長度，對22528回風巷側進行擴幫，保證工作面寬305m，從而避免回采期間回撤支架。擴幫段為三角形，兩邊長50m，一邊4.4m，因22528回風巷已掘至22528開切眼，可使用連續采煤機進行擴幫。

為防止擴幫處巷道斷面大造成頂板事故，在22528回風巷擴幫處增加一架支架，并采用單體液壓支柱和錨索進行補強支護。22528綜采面回風巷側推移5m 后，作業人員從擴幫處進入采空區對工作面進行強制放頂，在工作面調直以后將擴幫處支架回撤。

3 技術措施

（1）工作面調斜時，在巷道煤壁上用白色噴漆將分段號標明，調斜開采時嚴格按區段推進。

（2）為保證刮板輸送機平直，每割煤一刀必須進行拉線，按線控制刮板輸送機的推移距離，以保證每刀的進尺都符合要求。

（3）調斜過程中為控制刮板輸送機上竄下移，應嚴格掌握推移刮板輸送機的順序，如發現刮板輸送機開始有向回風巷或運輸巷上竄下移的趨勢，要反向推移刮板輸送機。如反向推移刮板輸送機不能控制刮板輸送機上竄下移時，可在回風巷或運輸巷與煤壁之間設置頂杠，以控制刮板輸送機的上竄下移。

（4）盡量保持刮板輸送機距運輸巷煤壁距離，以避免對運輸巷進行擴幫，但當回風巷或運輸巷由于刮板輸送機的上竄下移出現割不透的情況時，要及時放炮處理，以防造成刮板輸送機搭橋事故。

（5）調斜過程中，嚴禁工作面中部支架滯后，以防造成擠支架、拉架困難現象。

（6）調斜工作中要嚴格保證工程質量。到每個分段點時要確保工作面的支架、刮板輸送機、煤壁都處在一條直線上，為下一區段調斜工作打好基礎。

4 結論

（1）22528綜采工作面采取實中心調斜開采方法，共需調斜開采割煤59刀保證工作面與平巷垂直，兩調斜中心點的循環轉角分別為0.2°和0.17°。

（2）通過調整轉載機和刮板刮板輸送機布置角度能夠滿足調斜開采設備布置要求。通過機尾增加一臺支架及補強支護，保證調斜開采期間擴幫處頂板支護到位。

（3）采用實中心調斜開采方法及針對性的管理措施，22528綜采面可以多回收煤炭資源4.2萬t。但是調斜開采技術難度大，必須保證運輸設備的有效搭接，而且擴幫地點頂板必須采取有效支護措施。

［1］ 張毅敏.綜采工作面調斜探討 ［J］.水力采煤與管道運輸，2010 （4）

［2］ 王延飛，楊智.大傾角綜放工作面調斜旋轉開采技術的應用 ［J］.中國煤炭，2008 （12）

［3］ 陳貴，常聚才.綜放工作面旋轉回采的關鍵技術與實踐 ［J］.煤礦開采，2010 （5）

［4］ 姜文杰，閆顯運等.113＿下03 綜放工作面安全高效旋轉開采技術 ［J］.中國煤炭，2007 （5）

［5］ 戴習奎，孟凡旺，邢艷冬.蘆嶺煤礦9105綜放工作面調斜開采技術實踐 ［J］.能源技術與管理，2013（4）

［6］ 陳四祥.不規則輕放工作面調斜接面工程技術應用［J］.華北科技學院學報，2011 （1）

［7］ 徐永圻.采礦學 ［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2003

［8］ 方恩才，張天勇，張繼彬.綜采工作面調斜與甩采技術的應用 ［J］.淮南職業技術學院學報，2001（1）