不等長工作面旋移對接技術研究與應用

穆長征

摘要：綜采工作面旋轉式采煤20世紀70年代始于德國，至20世紀80年代初，我國一些礦區進行了嘗試，均以研究不夠深入而試驗失敗，因此普通綜采工作面旋移對接式開采未在我國大范圍推廣應用。

Abstract： The rotation mining of fully mechanized working face began in Germany in 1970s， and to the beginning of the 1980s， some mining areas in China have carried on the attempt， but the research was not so thorough enough to fail the test， so rotary joint technology for mining on ordinary mechanized mining face has not been applied in large scale in China.

關鍵詞：旋移對接；采煤；技術；研究

Key words： rotary joint；coal mining；technology；research

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0147-03

1 綜采工作面旋移對接采煤方法

1.1 地質概況

戊9—17040工作面位于戊七北部擴大區，東部和東北部是己經回采結束的戊9—10—20060工作面和戊10—20100工作面；南到北翼工業廣場保護煤柱，西與戊10—17020工作面和戊9—17020工作面相鄰。工作面標高-125～-225m，工作面有效走向長：里段455.5m，外段480m，里段平均斜寬85.5m，外段平均傾斜寬121.9m，里切眼斜長84.5m，超前外切眼斜長33.8m，回采面積97457.3m2。所采煤層為戊8、戊9煤層，煤層結構較穩定，戊9煤厚1.0～1.6m，一般為1.2m左右，戊8煤厚0.7～1.0m，一般厚0.8m左右，戊8煤層與戊9煤層夾矸為砂質泥巖，其中風巷在4011點里40m至4025點里40m處之間，機巷在4018點至4032點處，戊8與戊9夾矸1.0～3.5m之間，其余機、風、切、戊8與戊9夾矸在0.6～1.m之間。煤層傾角8°～14.9°，平均10.7°，為走向長壁工作面。

1.2 旋移對接開采和重開切眼開采方案比較

根據本區域的采礦地質條件，提出如下方案的技術和經濟分析：

方案一：戊9—17040工作面綜采旋移對接開采，當采面推進400m左右時，采排將以風巷為中心旋轉36°，旋轉后推進20m左右與超前切眼進行矩形對接，對接后采面斜長由原來的85.5m增加到121.9m。（見圖1）

方案二：戊9—17040里段綜采工作面正常布置，外段重開切眼綜采開采，采面的運煤、運料和通風路線同方案一。（見圖2）

通過上述比較選擇旋轉對接節省大量工時和成本。

2 綜采工作面旋移對接工藝及參數的確定

2.1 旋轉方案的確定

戊9—17040綜采工作面折線布置呈不規則的刀把狀，中間的接合部36°旋轉開采區，經過技術方案比較，決定采用虛旋轉中心的方法，在機巷拐點處開掘一條長40m的轉采斜巷，與走向和傾向布置的運輸巷分別成18°角；根據地質條件和設備條件，確定1：4調斜比，進行旋轉開采。（見圖3）

工藝過程采用短刀斜切、單向割煤、及時支護、先零后整回采方式。具體為：①如圖4所示，將小扇形面積oae的長邊ae，定為采煤機有效截深的整數倍，ab、bc、cd、de均為采煤機的截深。②截割開始時，采煤機停在距機頭30m處，機尾距采煤機段輸送機未推移，采煤機到機頭段已完成輸送機的推移。

2.2 對接方案的確定

在支架推至距外切眼20m時，將補風巷內閑置的單體柱、鉸接梁、圓木等設備回收至外切眼風巷。在外切眼以外打兩排超前抬棚，隨采面推進補風巷內回掉的單體柱、鉸接梁，當搬運至外切眼風巷補打超前抬棚，長度不低于50m。同時要將外切眼煤墻側工字鋼腿拴好防倒繩，防止傾倒傷人。

在工作面外切眼15m時，在補風巷頂板上平行于待接支架標出一條紅線直至工作面，紅線與待接支架下幫留有0.3m距離，在這條線上、下各0.2m處再標出一條紅線至工作面。采面最后一架（58架）上側護板沿中間紅線推進，上、下不能超出對接范圍。

在距外切眼10m時，要對外切眼及補風巷進行落底，平整，高度不低于2.5m，調整機尾底座高度，使機尾底座與補風巷相平.保證支架對接到位后，運輸機機尾拉出順暢，以便鋪溜槽，支架底座不出現錯臺。同時要逐架恢復外切眼內液壓系統，保證其完好、可靠。

在距外切眼2.4m時，在采面最后一架沿里線推進前提下，機頭甩斜子，使采面煤墻盡量與外切眼平行，便于延長運輸機。

3 不等長綜采工作面旋移對接采煤法現場實施重點

戊9—17040工作面旋轉36度開采，從2016年5月11日四點班開始旋轉進刀（每天一個生產班生產），至2016年5月22日四點班工作面旋轉結束，旋轉回采進尺平均34.5m，日平均3m，使該綜采工作面通過36°旋轉開采為采面對接創造條件；5月23日四點班開始進入采面對接調試期，至5月29日四點班采面進入對接位置開始對接，回采進尺平均20m，日平均3m，保證了安全生產，達到了預期目標。

采用打支桿的方法減少推溜時上竄分力；嚴格控制工作面的推溜順序；隨時調整支架的支護狀態，減少運輸機上竄分力。

在采面安裝時，就已經把支架、槽子等運輸到相應的切眼中，里切眼和外切眼分別安裝58架和25架，共計83架。同時，槽子立放于支架柱腳上，并拴上防倒鐵絲，以保證安全和對接時順利回縮機層。為了使外切眼內的第一組支架少占用風巷，影響回采通風斷面及風量，同時考慮到里切眼58架距補風巷上幫保持一定的距離，保證順利拉移支架，確定外切眼的第一組架跨補風巷寬度為0.3m。同時將溜槽、大鏈擺放在相應的位置。

支架對接前20m、10m、5m及對接前2～3天都要密切觀注對接架間隙的變化，提前回收補風巷內的雜物與物料，保持出口暢通和補風巷的高度，保證超前支護的質量與效果。

同時對接前準備好所需要的設備、備品備件、設施及所需用的工具，如運輸機槽、銷排、連接裝置、水管、液壓管路、電纜、電費夾、控制線等；同時對接所需的工具，釬子、錘子、套管、搬手、手動葫蘆、滑輪、回柱絞車等。

4 不等長綜采工作面旋移對接開采經濟社會效益分析

4.1 經濟效益

不等長工作面旋移對接開采效果比較分析（旋移對接開采與搬家對比）。方案一綜采工作面旋轉開采；方案二綜采工作面拆除、重新開切眼安裝新工作面生產。

方案一，回采期間技術難度較大，但多回采原煤產量8313t，噸煤單價640元，開采人工費用、材料費、電費等構成的噸煤成本430元/噸，實現經濟效益0.8313×（640-430）=174.6萬元。

方案二，綜采工作面拆除前要進行炮采鋪網擴大棚，為回收創造條件，共計投入原料和人工費用合計36萬元；拆除、安裝各一個工作面（58架）按1個月時間，需投入原材料和人工等費用合計248萬元，重新掘新切眼85.5m巷道，投入資金212.67萬元，導致綜采準備隊一個多月沒有接續面而停產，參考上三個月本采面原煤平均產量5萬噸計算，預估損失1050萬元，以上合計虧損1546.67萬元。

對比兩方案，驗期內方案一比方案二增加的經濟效益為1721.27萬元。

4.2 社會效益

①復雜條件下采用綜采工作面開采，機械化程度、安全可靠性、全員效率、回采工效、資源回收率等，都較其它回采工藝優越得多，項目試驗成功提高了礦井開采機械化水平，延長了礦井的服務年限。該項技術在平頂山礦區和全國推廣應用必將產生巨大的經濟、社會效益。②不等長綜采工作面旋移對接開采技術的試驗成功，對于平煤集團在復雜條件和老區殘塊煤柱回收，提供了機械化開采的新途徑，對全省、全國類似條件下拓展綜采應用范圍提供了參考，該項技術推廣應用將會給煤炭企業帶來巨大的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]杜慶新，曹玉春，李振君.調刀旋轉式采煤在高檔普采中的應用[J].煤炭技術，2005（02）.

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