綜采工作面在復雜條件下連續推進的技術研究

文/馮 堯

綜采工作面在復雜條件下連續推進的技術研究

文/馮 堯

為充分發揮綜采設備效能，就必須提高工作面單產和設備的使用率，實現工作面連續生產。從目前綜采生產實際情況來看，主要采取變雙翼采區為單翼采區、變走向長壁工作面為傾斜長壁工作面等形式，增加綜采設備一次安裝后的推進距離。這在一定程度上，改善了一些綜采工作面生產形勢，取得了較好的經濟效果。但是，綜采工作面受斷層、陷落柱、褶曲、火成巖侵入和煤層傾角、厚度變化等地質條件影響，限制了工作面直線連續推進的長度，并且礦井受井田邊界、保安煤柱、煤層群開采順序、老窯積水等制約，也不能加大綜采工作面直線連續推進的長度，從而限制了綜采工作面的幾何尺寸。冀中能源股份公司顯德汪礦二采區受井田邊界和老窯積水影響，采區邊界極不規則。該采區工作面通過采用傾斜長壁布置、扇形采煤、刀把式工作面對接等多種措施，在保證煤炭回收率的前提下，最大限度地實現工作面的連續推進，實現了礦井的高效安全開采。

一、工作面概況

1223工作面為二采區2#煤工作面，工作面傾斜上方為1221工作面采空區，西鄰1121、1125工作面采空區，東至新二采東翼運輸上山，下方尚未布置工作面。

兩巷均沿煤層頂板掘進，采用錨網加錨索聯合支護，斷面規格4.2×2.6m（寬×下幫高），在1223運料巷里段及1223對接巷處發育薄煤帶，沿巷道走向發育175～180m，預計向工作面內延伸12～24m。工作面中部扇形開采段巷道轉向角為87°，運料巷增長量為232m，外部扇形開采段巷道轉向角34°，運輸巷增長量為84m。如圖1所示。

圖1 1223工作面巷道布置示意圖

二、工作面對接

1223工作面上巷掘進期間揭露煤層變薄帶，通過采用刀把式工作面布置回收里段邊角煤。1223切眼安裝支架52架，工作面推進118m后與1223對接巷內46架支架對接。

1.對接技術分析

綜采工作面的對接，實際上是推進工作面與對接巷液壓支架和刮板輸送機之間的對接。對接后，架間空頂間距大，極易造成冒頂，并加大了刮板輸送機對接和支架連溜子的工作量，如間距小，就有可能出現支架頭頂尾的抄袖現象。在推進過程中，顯德汪礦通過人為控制和調整，使得對接時對接巷第53架下邊緣與工作面第52架上邊緣間距為500mm；為避免對接后頂板出現臺階，對接時正常頂板的采高高差應控制在200mm以內；為保證對接工作面滿足“三直一平”要求，對接刮板輸送機必須在走向和傾向上實現平滑過渡。

2.支架對接工藝

工作面機尾長度控制。為掌握對接時支架間隙，工作面推至距離對接巷50m時，在1223運料巷頂板上標一條平行于巷幫的紅線，紅線距離53架下邊緣垂直距離500mm。并在該紅線兩側200mm處，再畫兩條平行線作為支架方位控制線，便于控制。如圖2所示。

圖2工作面結尾控制示意圖

在此后的推進過程中，通過及時調整輸送機偽傾斜角度來保證支架位于2條控制線之間，確保順利對接。

工作面回采技術參數調整。對接巷第53架支架放置在巷道內，支架支護高度為3m，為確保對接時支架錯差不超過側護板的2/3，工作面推至距離對接巷20m時，工作面機尾段采高需以3m為控制基準進行調整，上下幅度不大于200m。為實現刮板輸送機必須在走向和傾向上平滑過渡，工作面推至距離對接巷10m時，工作面機頭超前距離需按5～7m控制，工作面機尾段傾向角度調整為對接巷的平均角度13°。

圖3扇形開采帶采三角煤

3.對接效果

顯德汪礦由于提前制定好了對接計劃，并且準備工作充分，從到達對接位置，到對接完成開始試運轉，僅用一個小班約8h。對接結束后，52號架和53號架的水平間距為300mm，輸送機對接誤差為50mm，前后對齊一致。通過對接工作面長度達到147.5m，共有支架98架。

三、扇形開采

1.中部調采機尾

準備階段。重點是調整采面狀況，降低采高至2.4m，全面檢修支架立柱、側護等采面設備，為工作面正常調采做準備，此階段平行推進10～15m。

初次調采階段。以上下兩巷推進度比例7∶1調采，此階段調采過程中，工作面長度從147m延長到157m，需要在工作面機尾逐步增加6臺支架。本階段重點工作是精確計算工作面長度，在運料巷準確位置提前放置支架，從而實現工作面連續推進。

重點調采階段。機尾加架結束后，運料巷推進至第一處拐點，工作面開始大幅度調采機尾。此階段調采過程中，工作面長度變化頻繁，根據現場實際情況，結合相關水文地質資料，在確保運料巷上幫安保煤柱寬度的前提下，為減少機尾縮短、延長的工序，同時盡可能多的開采煤炭資源，采用帶采的方式回收上部三角煤，如圖3所示。本階段重點工作是加強工作面支架的調整力度，嚴防出現咬架倒架現象。

調整階段。運料巷推進至第二處拐點后，工作面開始以上下兩巷推進度比例6∶1調采，采線推至機頭超前10m后，工作面進入正常回采階段。此階段調采過程中，工作面長度從159m縮短到147m，需對機尾進行連續縮溜減架作業，縮溜子中部槽7節，減架7架。

2.外部調采機頭

1223工作面外部回采過程中，需調采機頭，調采結束后工作面長度由146m縮短至137m，考慮到采用傳統的機尾出支架縮短工作面在實際操作中存在較大難度，首次在機頭進行了連續推溜出支架作業。

1223工作面所采2#煤屬三軟煤層，巷道壓力大，機頭出支架存在較多制約條件。首先，運輸巷有皮帶、刮板輸送機等運輸設備，占據巷道大部分空間，尤其是在刮板輸送機機頭位置，設備尺寸大、幫鼓嚴重，巷道擴幫工程量大；其次，運輸巷軌道質量差，絞車功率小，不能達到運輸液壓支架的要求。顯德汪礦針對以上問題，首先加大運輸巷擴臥力度，將工作面人數壓縮到最低，全部跟機作業，保證巷道的尺寸滿足出支架要求。其次對下巷運輸支架線路的絞車，鋼絲繩等進行詳查，道軌的軌枕由原來鐵軌枕改為木軌枕，并進行加密，增加道軌的承載力和平整度，確保完好。并在運輸巷里段施工絞車窩，安裝兩臺絞車，完善出支架的運輸系統。

3.技術措施

頂板管理。調采期間由于工作面一端推進度很小，應力集中，頂底板壓力比較大，采取超前加密支護和排木垛方式有效控制機頭頂板；帶采上部三角煤期間，1223運料巷與工作面交叉點準備供人員跨越刮板輸送機的過橋，運料巷超前支護的跑馬梁掛到支架前方。跑馬梁一梁兩柱，跑馬梁距運料巷內支架距離不大于0.5m；調整階段縮短工作面，出支架一端推進過程中提前在支架頂梁上沿工作面傾向交替上2.4m長料，利用相鄰支架頂梁托住長料，維護出架后機尾空頂。

通風管理。重點調采階段，機尾帶采上部三角煤深度不超過6m時，在工作面與運料巷交叉點懸掛導風簾實現機尾通風。帶采深度超過6m時，在1223運料巷安裝一臺5.5KW對旋風機，向機尾帶采段供風，風機使用專用供電線路，自動導向，風機電源與工作面及其回風流所有電器設備實現風電、瓦斯電閉鎖。

調采質量管理。掌握現場情況，及時調整調采比例和采煤機吃刀長短。工作面大角度調采，易出現支架跟不上輸送機的擺動，從而導致倒架咬架現象發生。顯德汪礦堅持每班機組跑通刀、每刀調整支架，避免了出現支架推移桿與輸送機不垂直現象。

4.調采各階段的進度統計和分析

本次工作面兩次扇形開采期間各經歷了四個階段，各階段的進度及調采比例見下表。

1223工作面歷時88天順利通過兩個扇形開采區，圓滿完成了調采計劃。顯德汪礦通過采取一系列有效措施保證了調采期間日產3200噸左右高產水平，并通過帶采多回收了約2000多噸的上部三角煤。

四、結語

實踐證明，扇形開采、工作面對接是實現綜采工作面連續開采的良好途徑，它減少了工作面的搬家次數，增大了工作面連續推進長度。同時，通過在調采期間精確掌握工作面長度、采用帶采方式回收上部三角煤等有效措施，大幅提高了工作面的經濟技術指標。

（作者單位：冀中能源股份公司顯德汪礦）

（責任編輯：周 瓊）

調采進度表