施轉開采技術在綜采工作面的應用

馬君武

(淮北礦業集團(府谷)長城公司 沙溝岔項目部，陜西 府谷 719499)

0 引言

綜采工作面的施轉開采是在斷層構造發育、推采長度較短，為減少工作面搬家次數，通過調整工作面設備位置，達到連續推采的一項開采技術。作者以淮北礦業集團劉店煤礦1037工作面反“Z”形開采為例，介紹了施轉開采方法和礦壓觀測的相關內容。

1 概述

淮北礦業集團劉店煤礦地質條件極為復雜，斷層多，原有的勘探資料只探明了較大斷層，綜采工作面設計難度較大。

綜采工作面的布置往往要根據掘進揭露煤層情況不斷調整設計，最終形成的工作面往往不規則，尤其是1037工作面形成了少見的反“Z”形工作面，如圖1所示。1037綜采面是在極復雜地質條件下不規則塊段布置的工作面，工作面在回采過程中經歷了兩次旋轉開采，通過對工作面的優化設計、技術管理、頂板管理、設備管理、工藝管理、勞動組織、安全管理等管理創新的有機結合，取得了較好的效果。

2 旋轉開采技術應用

2.1 旋轉方法確定

旋轉方法可分為實中心旋轉和虛中心旋轉兩種；1037工作面兩次旋轉方法均為虛中心旋轉，即機、風巷按一定比例進行旋轉，輸送機機頭保持一定的前移量，直至到達預定旋轉位置為止。根據拐點前后巷道夾角，在兩次旋轉過程中，均按1∶4比例進行，一個循環所需的刀數為4，每循環的通刀數為1，調斜3短1長。

2.2 第一次旋轉開采

第一次旋轉開采是以機頭為虛圓中心，甩機尾開采。這種甩采方式比較常見，施工比較簡單，其難點是機尾延長段需人工采煤。

工作面機巷推至距拐點位置10 m時，機、風巷按照1∶4比例，即機頭進1 m機尾進4 m，分段對機尾進行加刀，當風巷推至超前機巷3 m位置時甩面結束，工作面正常推進，機尾延長段使用DZ3-15單體配合限位梁四、五排走向管理，每機尾延長500 mm即加補一棚?；夭蛇^程中主要問題是機頭段推進慢，機巷壓力顯現明顯，機巷需增加支護強度。

2.3 第二次旋轉開采

第二次旋轉開采是以機尾為虛圓中心，甩機頭開采。這種旋轉開采方式比較少見，其最大的難點是在旋轉開采的過程中，容易出現運輸機機頭不夠長，運輸機和轉載機不能正常搭接的情況，從而無法出煤，所以，旋轉開采前，必須對工作面進行刷幫。

調整機巷運輸系統設備位置：工作面運輸系統原為工作面輸送機—機巷轉載機(48 m)—皮帶機。過拐點前將機巷輸送機系統位置調整為工作面輸送機—機巷40T輸送機(35 m左右)—轉載機—皮帶機。40T輸送機機頭為拐點位置，縮短皮帶機機尾，轉載機拉過拐點，位置調整至40T輸送機與皮帶機中間。工作面機巷推進至距機巷拐點83 m位置時進行運輸設備位置調整。提前對拐點位置進行刷幫，經計算拐點前后向上、下幫各刷20 m，向上幫刷幫最多為6 m，確保24 m長轉載機能順利通過。

圖1 1037綜采工作面布置示意圖

工作面甩面：工作面風巷推至距拐點位置10 m時風、機巷按照1∶4比例進行甩面即機頭進4 m機尾進1 m，分段對機頭進行加刀，當機巷推至超前風巷2 m位置時甩面結束。

2.4 旋轉回采的關鍵技術

根據工作面長度和甩采比例，合理控制加刀位置，移車彎曲段長度不得<15 m。

旋轉開采期間，拉架時使用側護板配合單體調整支架狀態，防止出現擠架、咬架、爬架現象。

甩面回采期間，根據現場情況及時對機巷靠車，保證工作面刮板輸送機搭接合理。

加強甩面期間工作面輸送機的管理，確保工作面輸送機保持平、直，抵車時及時將車取直，同時加強甩面回采期間的礦壓監控，確保液壓支架初撐力不低于24 MPa。

甩面期間技術人員必須及時準確掌握回采進度并及時填圖，根據回采位置及現場情況合理安排加刀、甩面、停止甩面等。

2.5 旋轉開采期間礦壓觀測

為了掌握綜采工作面旋轉開采期間工作面及兩巷礦壓顯現規律與特征，為以后綜采工作面旋轉開采工作面及兩巷支護設計提供依據，在旋轉開采期間加強礦壓觀測，收集礦壓資料，分析旋轉開采礦壓規律。主要觀測內容有：工作面支架工作阻力、兩巷單體支柱工作阻力及兩巷斷面變形量。

在第一次以機頭為虛中心開采期間，機頭1號測點1#、2#、3#支架工作阻力明顯高于工作面中部和機尾的2號、3號兩個測點；在第二次以機尾為虛中心開采期間，機尾3號測點的82#、83#、84#支架工作阻力明顯高于機頭和工作面中部1號、2號測點支架的工作阻力。這表明綜采工作面旋轉開采期間，在虛中心一端礦壓顯現明顯，其支架壓力明顯高于工作面中部和另一端，工作面中部和甩采一端礦壓趨于正常。所以在以后工作面旋轉開采過程中，要加強對虛圓心端的支架壓力進行監控，確保初撐力符合要求，有效支撐好頂板。

在第一次以機頭為虛中心旋轉開采期間，機巷礦壓顯現明顯，巷道變形量和單體支柱工作阻力較高，達18～25 MPa，而風巷巷道變形量較小，支柱工作阻力只是略高于初撐力9 MPa。在第二次以機尾為虛中心旋轉開采期間，風巷礦壓顯現明顯，巷道變形量和單體支柱工作阻力較高，超過20 MPa，而機巷巷道變形量較小，支柱工作阻力只是略高于初撐力9 MPa。

通過分析觀測資料，旋轉開采期間，虛中心一端礦山壓力顯現明顯，壓力較大，無論是工作面支架還是巷道變形量、壓力顯現都尤為突出，明顯高于工作面另一端。

3 旋轉開采技術的應用效果和應用前景

3.1 為復雜條件下綜采工藝的應用提供了依據

綜采工作面的反“Z”型布置旋轉開采，充分利用了綜采工作面設備技術性能，特別是支架的承載和自身調向能力強的特點，提高了綜采工作面的連續推進長度和復雜地質條件的適應性，為復雜條件下不規則塊段布置綜采工作面積累了旋轉開采經驗，提高了煤炭資源的回收率，解決了斷層構造發育，走向較短等開采技術難題，降低巷道掘進率，提高了工作面推采長度，減輕了工人勞動強度，提高了生產效率，實現了復雜地質條件下的集約化生產，具有廣闊的推廣應用前景。

3.2 掌握了旋轉回采綜采工作面礦壓顯現規律

通過對綜采工作面旋轉回采期間的礦壓觀測資料的認真分析，掌握了綜采工作面旋轉回采礦壓顯現規律。綜采工作面旋轉回采期間，礦壓顯現具有明顯的分區，虛中心端礦壓顯現明顯高于工作面中部和另一端。根據這一規律，以后綜采工作面旋轉回采時可對不同區域采取有針對性的加強支護措施，實現對頂板的有效控制。

4 結語

1037綜采工作面是在極復雜地質條件下構成的不規則塊段的工作面，在回采過程中經歷了兩次旋轉開采，通過對工作面的優化設計、技術管理、頂板管理、設備管理、工藝管理、勞動組織、安全管理等方面管理創新的有機結合，取得了較好的效果。為復雜條件下綜采工藝的應用提供了可靠的理論和實踐依據，掌握了旋轉回采綜采工作面礦壓顯現規律，對綜采工作面旋轉回采時不同區域采取有針對性的加強支護積累了經驗，可供類似礦井借鑒。