綜采放頂煤工作面的轉采實踐

綜采放頂煤工作面的轉采實踐

正常采煤工作面都是以走向長壁的形式布置，但是受地質條件變化的影響，煤層走向的方位有時也是變化的。烏海能源公司公烏素煤礦011604在布置工作面時就遇到了這樣的問題。直線走向布置坡度增大，回采時將形成仰斜采煤，存在較大安全隱患，且降低煤炭的回收率，造成資源浪費。隨走向布置，就形成了工作面的轉角，在采至拐點處，增加了工作的難度。

經研究，公烏素煤礦在011604工作面成功實施轉采，并對控制前后刮板機和支架下滑采取相應安全措施，對拐點擴幫區域進行特殊支護。公烏素煤礦011604工作面的轉采方法為類似工作面的安全生產積累了實踐經驗。

一、工作面概況

公烏素煤礦011604工作面位于公烏素煤礦北一采區內，切眼接近西來峰逆斷層。由于走向方位發生變化，回風巷和運輸巷分別在697m和628m處形成了23°14′的轉角。該工作面總長度1768m，初采時工作面傾角平均35°，傾斜長度310m。工作面標高在+1079~+ 925之間。煤層平均厚度8.5m。采用綜采放頂煤工藝，采放比為1∶2。采2.7~3m，放5.8~5.5m。煤層硬度為f=1.5。直接頂為泥質頁巖，厚度為4.5m，底板為砂巖，厚度為3.7m。屬含水層?；仫L巷和運輸巷拐點相差42m。

2013年7月底，工作面推進到距離運輸巷拐點60米時，開始進入轉采狀態。

二、轉采方案的設計

1.確定方案

（1）巷的拐點不在同一素線上，兩點相差15米。該煤層為易自燃煤層，發火期為3~6個月。故選擇虛心旋轉法。將旋轉中心置于工作面以外。

（2）由于兩拐點不在同一素線上，且回風巷推進較慢。上隅角易滯風蓄熱。考慮平時半個月的推進度為20m，故這里取15m。

（3）轉載機長度為50m，下端頭支架27m，前后刮板機間距7.5m。下運輸巷道寬4m，故在旋轉中，轉載機的機尾將與運輸巷下幫擠死，造成開幫處理。機頭旋轉的弧線是用轉載機的長度作弦長來描述的。為解決這一問題，采用了在運輸巷拐點處擴幫和縮短轉載機的長度來實現。

（4）根據工作面長度，調采角度確定調采比例。設計工作面推進到過回風巷40m時，開始吃斜子，旋轉回采采用長短刀結合的方法。

2．確定旋轉中心

工作面推進到機尾越過回風巷拐點24m，此時機尾已增加支架20部及前后刮板機槽。此時工作面長度又增加到310m。機頭距運輸巷拐點30m。

旋轉中心：O的位置置于工作面以外，是虛心旋轉，如下圖所示。

OO′/OD′=7.5/62，求得OD′為43m。旋轉虛心置于工作面外43m處。

C＇D＇=2C＇P=2O＇C＇×tog23.14/2= 2×310×0.201=124m

運輸巷轉折點最大開幫量為：

PO＂=O＇O＂-O＇C＇=O＇C＇/cos11.606-O＇C=310/0.979-310=6.65m

3．旋轉半徑的確定

以工作面前刮板輸送機機尾為旋轉中心點，機尾推進度不大。支架幾乎原地反復支撐頂板。易造成頂板破碎下沉。且上隅角氣體易積聚蓄熱。故將旋轉中心選擇為工作面之外。保證工作面旋轉過程中各處都有推進度。轉采比例為：頭尾比9:1。短刀依次增加為40m。

旋轉半徑為：R=OO′+O′D′= 353m

4．轉采前后運輸巷設備的調整

以前部刮板機機頭為基準參照點。在工作面推進到機尾接近回風巷拐點時，工作面處于最短位置，工作面機頭的超前距離幾乎為零，工作面長度為290m。此時，前部刮板機頭距運輸巷拐點還有100m。按設計進行轉采，繼續平行推進。機尾增補支架，當機頭至運輸巷60m時，機尾已增加支架14部。此時工作面長度為310m，機尾已越過回風巷拐點40m。

此時，運輸巷的設備列車提前移至130米外，為了轉采時轉載機的長度（即旋轉弧度對應的弧長）少受運輸巷上下幫的限制及減少無幫量，把轉載機平槽拆去3塊，使轉載機的長度縮短為45m。同時將第二部膠帶輸送機向煤幫側緊靠，以縮短旋轉弧長，方便旋轉。

5．運輸巷拐點處擴幫及支護

按計算出的擴幫量為6.65m，分為兩次進行。隨著轉采的推進，機頭逐步接近運輸巷拐點。擴幫處按原巷道的支護方式進行。但加密了錨桿支護和錨索的間排距，并將錨索的仰角偏向煤幫側75°。原巷道支護木垛，用三排單體支柱與原巷道及擴幫后形成的三角區域隔離開來。

三、前后刮板機和支架的控制

采用兩端頭交互斜切進刀時，工作面支架和刮板機呈現緩慢下滑，起因是依次推移刮板機，此時割整刀的下滑量為50mm到100mm（實測）。從上向下割煤，由下往上依次推移刮板機，此時割整刀的下滑量為0~8mm（實測）。為了確保轉采時前后刮板機與轉載機的合理搭接，采取如下控制方法：

1.在長短刀上進行控制

到達O＇點之前，先割長刀，后割短刀。由上向下依次推移刮板機。越過O＇點時，先割短刀后割長刀，使局部暫時減少設備的移動，故而支架刮板機等沿斜面方向產生的向下分力也減少。所以支架和刮板機幾乎處于靜止狀態，不會下滑或下滑量很小。

2.控制推移方向

綜放工作面正常生產的工序是：自機尾進刀—割煤—移架—推前部刮板機—放煤—拉后部刮板機。在此種往復過程中，刮板機發生相對滑動。這種滑動是通過刮板機彎曲段體現，支架推移桿會發生一定量的偏量，不是正向推移，因而推移中要向左或右產生作用分力。當采煤機向機頭割煤時，由機尾向機頭依次推移刮板機產生的作用分力指向機頭側。當采煤機向機尾割煤時推移刮板機的作用分力指向機尾。利用這一原理，在過O＇點前后改變割煤方式。

3.控制刮板機

人為調整刮板機的推移方向，阻止其下滑，并逐步回調，即：工作面每隔10部支架裝設一個推移千斤頂，推移刮板機時，把千斤頂一端固定在刮板機下滑方向的臨架底座前；另一端頂在刮板機邊的窩槽內，推移刮板機時，千斤頂與支架的推移裝置共同作用，阻止下滑。

四、結論

011604工作面從1768m的初采到轉采時推進了1100m。在回采過程中，通過對超前距離的長短與下滑量大小的實驗，及對礦壓規律的觀測，積累了一定的數據，并制定了嚴密的措施，確保了工作面轉采的成功，也取得了顯著的經濟效益。一是轉采成功順利回收了煤炭資源15萬噸，在轉采中沒有影響正常生產。二是豐富了回采工藝技術，為將來的轉采提供了經驗。三是提高了資源回收率，為采由于地質構造造成的斜坡邊角等煤積累了經驗。

（作者單位：神華烏海能源公烏素煤業公司）

（責任編輯：龐永厚）