大傾角綜采工作面實心旋轉(zhuǎn)調(diào)采工藝研究

朱濤濤 胡 強

（棗莊礦業(yè)（集團）付村煤業(yè)有限公司，山東 微山 277600）

實心旋轉(zhuǎn)調(diào)采是指在調(diào)采過程中，采煤機頭或機尾一端保持不動，通過機尾或機頭一端的移動而進行的調(diào)采方法，該方法具有工藝簡單、投資小、效益高等優(yōu)點，但由于受旋轉(zhuǎn)工藝限制，該工藝調(diào)斜范圍較小，不利于在大傾角工作面實施[1]。棗莊礦業(yè)（集團）付村煤業(yè)有限公司付村煤礦3下1001為大傾角工作面，此工作面在綜采過程中成功實施了實心旋轉(zhuǎn)調(diào)采工藝，并取得了良好效果。

1 工作面概況

3下1001工作面位于東十采區(qū)中部，東距歡城斷層38～50.0m，西為3上1010工作面，南為3下1007設(shè)計工作面，北為3下1002工作面采空區(qū)，上方為3上1001工作面采空區(qū)。工作面煤層厚度3.3～4.0m，煤層傾角7～19°，直接頂為4.67m的粉砂巖，直接底為0.61m砂質(zhì)泥巖，基本底為9.0m粉砂巖。

3下1001工作面兩巷平行布置，工作面切眼處材巷拖后于運巷38.0m。材巷與3上1010材巷連接；運巷靠3下1002工作面采空區(qū)布置，與3上1002運巷相連、運巷溜煤眼連接；工作面開切眼位于歡城斷層西30～60.0m。材運兩巷高差38.0m，開切眼傾角為7～15.5°，平均傾角10°，如圖1所示。

圖1 3下1001工作面切眼剖面圖

2 工作面初采調(diào)采方案

考慮到最大限度回收資源，工作面開切眼材巷拖后運巷約38.0m。工作面初采期間，需進行大比例調(diào)采機頭。根據(jù)工作面兩巷高差、開切眼傾角、工作面設(shè)備狀況，工作面材巷應(yīng)拖后運巷約19.0m。

3下1001工作面開切眼材巷拖后運巷布置，能夠多回采出三角煤，具體如圖2所示。

工業(yè)儲量：塊段面積×煤厚×容重=3458×3.7×1.34=1.7萬t。可采儲量：基礎(chǔ)儲量×回采率=1.7×95%=1.6萬t。

通過工作面調(diào)采，可多回收煤炭資源1.6萬t。

圖2 3下1001工作面回收三角煤示意圖

工作面初采期間需調(diào)采機頭約19.0m，調(diào)采分兩個階段進行：

（1）第一階段為機頭推采19.2m，機尾推采0.8m，調(diào)采比例為24:1。

（2）第二階段機頭調(diào)采19.0m后，根據(jù)工作面運輸機上竄下滑狀況，進行小比例調(diào)采，控制住運輸機的上竄下滑，工作面進入正規(guī)推采階段，如圖3。

圖3 3下1001工作面初采調(diào)采平面示意圖

3 工作面實心旋轉(zhuǎn)調(diào)采工藝

3.1 煤機切割方式

旋轉(zhuǎn)調(diào)采有兩種切割方式，即長刀斜切和短刀斜切。由于3下1001工作面傾角較大，采用“短”刀斜切、先零后整方式割煤。

（1）循環(huán)數(shù)的確定

式中：

L頭-機頭進尺，m；

L尾-機尾進尺，m。

第一階段調(diào)采：L頭=19m，L尾=0.8m，共24個循環(huán)，工作面旋轉(zhuǎn)6°。

工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)采19.0m，工作面機尾支架調(diào)架困難，易造成擠架、咬架、倒架現(xiàn)象。工作面調(diào)采時采取6:1比例進行調(diào)采，機尾割通后不進行推移溜槽，直接返機進行下一個循環(huán)調(diào)采。第二階段調(diào)采采用虛中心調(diào)采，采用2:1或3:1進行調(diào)采，微調(diào)工作面，控制住運輸機上竄下滑。

（2）循環(huán)內(nèi)刀數(shù)的選取

在3下1001工作面的調(diào)采過程中，為保證每一個調(diào)采循環(huán)內(nèi)的最后一刀能夠?qū)⒐ぷ髅娓钪保狙h(huán)的前幾刀均采用有規(guī)律的短刀切割。這就使得每個切割循環(huán)的切割截面為扇形，扇形面積的大小主要與設(shè)備性能和工作面的長度有關(guān)。為使采煤機的截深能發(fā)揮最大功效，ab弧的長度應(yīng)為采煤機有效截深的整數(shù)倍，同時，為了保持工作面的垂直度，要保證每一短刀的切割線平行于通刀切割線。在開采中，通過對3下1001工作面的實際測算，本調(diào)采確定6刀為一個循環(huán)。如圖4 所示。

圖4 單循環(huán)調(diào)采旋轉(zhuǎn)角度

①ab的弧長

式中：

b-采煤機的有效截深，m；

n-實際每循環(huán)刀數(shù)。

② 驗算α角的大小

式中：

α-扇形圓心角，（°）；

α1-輸送機設(shè)計允許彎曲角度為5°；

l-工作面（最短）長度為180.0m。

當驗算中出現(xiàn)α＞α1的情況時，可以采用減少循環(huán)內(nèi)刀數(shù)的方法進行調(diào)整。

③ 求拐點間距p

第一階段調(diào)采：

P=l/n=180/6=30， 即 20 架

6個切割點的初始位置分別為：第一切割點在42號架處（根據(jù)煤機身長度18.0m、溜子彎曲段不少于27.0m），第三、四、五切割點分別在60號架處、80號架處、100號架處，第六切割點則在126號架處。另外，在工作面地質(zhì)條件發(fā)生變化時，采煤機的折返點要選擇在頂板完整的地段，以免發(fā)生意外。

3.2 采煤工藝

（1）按照端頭進尺定好工程線進行拉架，并順直工作面支架，推出運輸機；

（2）采煤機采用以下方式循環(huán)割煤，每6刀為一個循環(huán)；

以第一階段調(diào)采煤機往機頭方向割煤為例，如圖5所示。

第一刀（短刀）：從機頭—42#，運輸機機頭進尺1.6m；

第二刀（短刀）：從機頭—60#，運輸機機頭進尺0.8m；

第三刀（短刀）:從機頭—80#，運輸機機頭進尺0.8m；

第四刀（短刀）:從機頭—100#，運輸機機頭進尺0.8m；

第五刀（通刀）:從機頭—機尾，運輸機機頭進尺0.8m，運輸機機尾割通后不推溜；

（3）采煤機割煤期間要保證采高，煤壁、頂?shù)装迤街保樒街边\輸機；

（4）調(diào)采期間，必須保證工作面工程質(zhì)量，使用好工程線。

（5）工作面機頭調(diào)采19.2m后，工作面正刀推采2刀，現(xiàn)場測量運輸機機頭上竄10.0cm，根據(jù)這一現(xiàn)象，工作面調(diào)采進入第二階段。采取虛中心調(diào)采機頭，以2:1比例進行調(diào)采，通過小比例的調(diào)采調(diào)整，在工作面機尾超前機頭14.0m時工作面運輸機不再進行上竄下滑，開始進入正規(guī)推采階段。

圖5 工作面調(diào)采進刀圖

4 實施效果

本次大傾角綜采工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)采技術(shù)的應(yīng)用，確保了工作面的正常有序生產(chǎn)，調(diào)采后工作面多采出煤炭約1.6萬t，按照800元/t元計算，可產(chǎn)生1280.0萬元效益。該技術(shù)的應(yīng)用成功解決了大傾角綜采工作面大比例旋轉(zhuǎn)調(diào)采期間的安全高效推采問題，為其他礦井類似條件下旋轉(zhuǎn)調(diào)采等問題提供了指導、借鑒和技術(shù)參考。