龐莊煤礦復雜條件下綜采工作面旋轉開采技術

張先華+張磊+孟慶凱+何輝

摘 要：龐莊煤礦龐莊井是衰老收縮礦井，工作面以邊角殘煤、煤柱為主，工作面回采過程中過多條關系復雜老硐，工作面設計為呈不規則形狀，如何最大限度的回收煤炭資源、安全前提下延長礦井壽命，經過深入研究確定局部采用旋轉技術進行回采，效益明顯。

關鍵詞：煤柱 關系復雜老硐 綜采 旋轉

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概況

龐莊煤礦-370東大巷七煤煤柱工作面為煤柱開采，上、下側靠近7煤采空區，頂板壓力大，裂隙較發育，上側為704、718、714工作面采空區；下側為720、722、724、728工作面采空區；左側為F48斷層；右側為-370東大巷七煤煤柱里面。回采過程中過多條-370小湖系東大巷采區平巷、上下山老峒及兩側工作面老峒，老峒關系復雜，老峒有頂板老峒、本層老峒及底板老峒。-370東大巷七煤煤柱外面煤層厚度為2.5～3.6 m，平均煤厚為3.2 m，無夾矸。煤層傾角3°～15°，平均傾角8°，傾向長108 m，安裝ZY3200-17/35型液壓支架72架，采用綜合機械化走向長壁全部垮落采煤法。

由于該面是煤柱面，為了最大限度的提高資源回收率，因此，該面設計為不規則形狀，避免搬家而造成的礦井產量下降，回采過程中需要旋轉回采。

2 工作面旋轉方案

-370東大巷七煤煤柱工作面旋轉度數為53°，皮帶機道轉采長度30 m，材料道轉采長度110 m，同時工作面旋轉位置處于老峒附近，且該處老峒關系復雜，有穿層老峒（同層老峒過渡為底板老峒）、同層老峒（走向、傾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已經冒落）等，根據實際地質條件，為了迅速過完老峒，因此，選擇虛旋轉和實旋轉相結合的方式進行旋轉。

2.1 旋轉期間頂板管理

下端頭為旋轉中心，推進度慢，給頂板管理帶來一定的難度，根據該面實際地質條件，需增打兩個木垛加強此處支護。

2.2 旋轉開采工藝

該面傾向長度108 m，工作面傾向長度較短，并為了最大限度的防止工作面溜子下滑，保證推進度小的地方支架的移動次數減少，更加有利于控制頂板，采用“長、短”刀穿梭割煤。工作面旋轉開采時，每次調斜進刀不能在同一處，相鄰兩刀煤錯距應大于輸送機最小彎曲段長度，該面根據工作面情況選擇24架；工作面采用單向推溜，由拐點向上推溜；移架由拐點向上移架，移架時使用側護板或使用單體輔助移架防止支架擠咬；工作面每調一個循環后，進一趟長刀，面中部不能滯后，要進行調整溜子、支架，以保證工作面溜子、支架直。另過工作面小井時，為了保證安全快速通過小井，到小井位置采用往返一次割兩刀的方式，但是為了保證工作面溜子不下滑始終保持從工作面溜頭向上推溜子，工作面支架調斜。

另外該面設計時，由于考慮最大限度的回收煤炭資源，工作面調上頭回采后，工作面逐步變長，上端頭需帶炭回采（最長處帶炭11 m），帶炭部分采用單體配合鉸接頂梁的支護方式。工作面支護所受的阻力，一方面是控頂距內及懸露直接頂的全部重量Q1，另一方面是部分老頂的裂隙帶中不能形成平衡的巖層給予的載荷Q2，支護強度P=Q1+Q2，因Q2是難以確定的，通常Q1作為載荷基數，而后再考慮一定的富裕系數n。

冒落帶高度確定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M為采高（m）；S為頂板巖梁觸矸處沉降值（m），一般取0.2；K為巖石破碎膨脹系數，K取1.3；∑h為冒落帶高度（m），取8.7 m；

r：冒落帶巖層平均容重=2.5 t/m3；n：考慮頂板周期來壓及支架承載不均衡系數，取2；則：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

單位面積上所需支柱根數e的確定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：單體支柱的工作阻力，取25.5噸/根（按DZ-28計算）

排柱距的確定：①工作面排距為L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根據地質條件和頂板巖性及礦現有的設備資源，從以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控頂距為6 m，支護密度2.0根/的支護方式能夠滿足工作面頂板礦壓活動的要求。為提高工作面支護安全系數，確定帶炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控頂距6 m，支護密度2.0根/的布置方式。

2.3旋轉開采過老峒

揭露老峒前需提前對老峒進行超前支護，支護方式為：724溜子道橫管前必須在底板老硐位置處打“井”字型木垛結實頂板，并用木楔楔緊，木垛間距為1 m，木垛料規格為：1.5 m和2.0 m半圓木。過728材料道橫管時，人員能進入的情況下可以提前使用單體、半圓木支護。老硐口5 m范圍使用單體支柱配合半圓木（直徑不小于180 mm）提前扶傾向棚支護，棚距為1.2 m。過小井時提前在小井處使用長5.5 m的軌道（22 kg/m）依次排列蓋住小井，共計放置1層。用軌道蓋住后，使用直徑不小于200 mm的半圓木在小井及前后5m范圍內依次排列（規格為：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必須嚴實，到頂到幫。過小井時，小井影響范圍內的液壓支架初撐力保證24 MPa即可，不能過度升勁。回采至小井時，先用炭灌入小井上方木垛內填實，然后在小井影響范圍內支架下方沿傾向穿5 m的工字鋼，工字鋼間距為0.5 m，至到完全通過小井后結束施工。

3 結語

復雜條件下綜采工作面旋轉開采技術在龐莊煤礦的成功開采為礦井回采煤3.8萬噸，創造經濟效益1500余萬元，有效增加了工作面推進長度，減少搬家次數，延長了衰老礦井的服務年限，極大地提高了資源回收率。

參考文獻

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，1999.

[2] 錢鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.endprint

摘 要：龐莊煤礦龐莊井是衰老收縮礦井，工作面以邊角殘煤、煤柱為主，工作面回采過程中過多條關系復雜老硐，工作面設計為呈不規則形狀，如何最大限度的回收煤炭資源、安全前提下延長礦井壽命，經過深入研究確定局部采用旋轉技術進行回采，效益明顯。

關鍵詞：煤柱 關系復雜老硐 綜采 旋轉

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概況

龐莊煤礦-370東大巷七煤煤柱工作面為煤柱開采，上、下側靠近7煤采空區，頂板壓力大，裂隙較發育，上側為704、718、714工作面采空區；下側為720、722、724、728工作面采空區；左側為F48斷層；右側為-370東大巷七煤煤柱里面。回采過程中過多條-370小湖系東大巷采區平巷、上下山老峒及兩側工作面老峒，老峒關系復雜，老峒有頂板老峒、本層老峒及底板老峒。-370東大巷七煤煤柱外面煤層厚度為2.5～3.6 m，平均煤厚為3.2 m，無夾矸。煤層傾角3°～15°，平均傾角8°，傾向長108 m，安裝ZY3200-17/35型液壓支架72架，采用綜合機械化走向長壁全部垮落采煤法。

由于該面是煤柱面，為了最大限度的提高資源回收率，因此，該面設計為不規則形狀，避免搬家而造成的礦井產量下降，回采過程中需要旋轉回采。

2 工作面旋轉方案

-370東大巷七煤煤柱工作面旋轉度數為53°，皮帶機道轉采長度30 m，材料道轉采長度110 m，同時工作面旋轉位置處于老峒附近，且該處老峒關系復雜，有穿層老峒（同層老峒過渡為底板老峒）、同層老峒（走向、傾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已經冒落）等，根據實際地質條件，為了迅速過完老峒，因此，選擇虛旋轉和實旋轉相結合的方式進行旋轉。

2.1 旋轉期間頂板管理

下端頭為旋轉中心，推進度慢，給頂板管理帶來一定的難度，根據該面實際地質條件，需增打兩個木垛加強此處支護。

2.2 旋轉開采工藝

該面傾向長度108 m，工作面傾向長度較短，并為了最大限度的防止工作面溜子下滑，保證推進度小的地方支架的移動次數減少，更加有利于控制頂板，采用“長、短”刀穿梭割煤。工作面旋轉開采時，每次調斜進刀不能在同一處，相鄰兩刀煤錯距應大于輸送機最小彎曲段長度，該面根據工作面情況選擇24架；工作面采用單向推溜，由拐點向上推溜；移架由拐點向上移架，移架時使用側護板或使用單體輔助移架防止支架擠咬；工作面每調一個循環后，進一趟長刀，面中部不能滯后，要進行調整溜子、支架，以保證工作面溜子、支架直。另過工作面小井時，為了保證安全快速通過小井，到小井位置采用往返一次割兩刀的方式，但是為了保證工作面溜子不下滑始終保持從工作面溜頭向上推溜子，工作面支架調斜。

另外該面設計時，由于考慮最大限度的回收煤炭資源，工作面調上頭回采后，工作面逐步變長，上端頭需帶炭回采（最長處帶炭11 m），帶炭部分采用單體配合鉸接頂梁的支護方式。工作面支護所受的阻力，一方面是控頂距內及懸露直接頂的全部重量Q1，另一方面是部分老頂的裂隙帶中不能形成平衡的巖層給予的載荷Q2，支護強度P=Q1+Q2，因Q2是難以確定的，通常Q1作為載荷基數，而后再考慮一定的富裕系數n。

冒落帶高度確定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M為采高（m）；S為頂板巖梁觸矸處沉降值（m），一般取0.2；K為巖石破碎膨脹系數，K取1.3；∑h為冒落帶高度（m），取8.7 m；

r：冒落帶巖層平均容重=2.5 t/m3；n：考慮頂板周期來壓及支架承載不均衡系數，取2；則：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

單位面積上所需支柱根數e的確定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：單體支柱的工作阻力，取25.5噸/根（按DZ-28計算）

排柱距的確定：①工作面排距為L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根據地質條件和頂板巖性及礦現有的設備資源，從以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控頂距為6 m，支護密度2.0根/的支護方式能夠滿足工作面頂板礦壓活動的要求。為提高工作面支護安全系數，確定帶炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控頂距6 m，支護密度2.0根/的布置方式。

2.3旋轉開采過老峒

揭露老峒前需提前對老峒進行超前支護，支護方式為：724溜子道橫管前必須在底板老硐位置處打“井”字型木垛結實頂板，并用木楔楔緊，木垛間距為1 m，木垛料規格為：1.5 m和2.0 m半圓木。過728材料道橫管時，人員能進入的情況下可以提前使用單體、半圓木支護。老硐口5 m范圍使用單體支柱配合半圓木（直徑不小于180 mm）提前扶傾向棚支護，棚距為1.2 m。過小井時提前在小井處使用長5.5 m的軌道（22 kg/m）依次排列蓋住小井，共計放置1層。用軌道蓋住后，使用直徑不小于200 mm的半圓木在小井及前后5m范圍內依次排列（規格為：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必須嚴實，到頂到幫。過小井時，小井影響范圍內的液壓支架初撐力保證24 MPa即可，不能過度升勁。回采至小井時，先用炭灌入小井上方木垛內填實，然后在小井影響范圍內支架下方沿傾向穿5 m的工字鋼，工字鋼間距為0.5 m，至到完全通過小井后結束施工。

3 結語

復雜條件下綜采工作面旋轉開采技術在龐莊煤礦的成功開采為礦井回采煤3.8萬噸，創造經濟效益1500余萬元，有效增加了工作面推進長度，減少搬家次數，延長了衰老礦井的服務年限，極大地提高了資源回收率。

參考文獻

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，1999.

[2] 錢鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.endprint

摘 要：龐莊煤礦龐莊井是衰老收縮礦井，工作面以邊角殘煤、煤柱為主，工作面回采過程中過多條關系復雜老硐，工作面設計為呈不規則形狀，如何最大限度的回收煤炭資源、安全前提下延長礦井壽命，經過深入研究確定局部采用旋轉技術進行回采，效益明顯。

關鍵詞：煤柱 關系復雜老硐 綜采 旋轉

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概況

龐莊煤礦-370東大巷七煤煤柱工作面為煤柱開采，上、下側靠近7煤采空區，頂板壓力大，裂隙較發育，上側為704、718、714工作面采空區；下側為720、722、724、728工作面采空區；左側為F48斷層；右側為-370東大巷七煤煤柱里面。回采過程中過多條-370小湖系東大巷采區平巷、上下山老峒及兩側工作面老峒，老峒關系復雜，老峒有頂板老峒、本層老峒及底板老峒。-370東大巷七煤煤柱外面煤層厚度為2.5～3.6 m，平均煤厚為3.2 m，無夾矸。煤層傾角3°～15°，平均傾角8°，傾向長108 m，安裝ZY3200-17/35型液壓支架72架，采用綜合機械化走向長壁全部垮落采煤法。

由于該面是煤柱面，為了最大限度的提高資源回收率，因此，該面設計為不規則形狀，避免搬家而造成的礦井產量下降，回采過程中需要旋轉回采。

2 工作面旋轉方案

-370東大巷七煤煤柱工作面旋轉度數為53°，皮帶機道轉采長度30 m，材料道轉采長度110 m，同時工作面旋轉位置處于老峒附近，且該處老峒關系復雜，有穿層老峒（同層老峒過渡為底板老峒）、同層老峒（走向、傾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已經冒落）等，根據實際地質條件，為了迅速過完老峒，因此，選擇虛旋轉和實旋轉相結合的方式進行旋轉。

2.1 旋轉期間頂板管理

下端頭為旋轉中心，推進度慢，給頂板管理帶來一定的難度，根據該面實際地質條件，需增打兩個木垛加強此處支護。

2.2 旋轉開采工藝

該面傾向長度108 m，工作面傾向長度較短，并為了最大限度的防止工作面溜子下滑，保證推進度小的地方支架的移動次數減少，更加有利于控制頂板，采用“長、短”刀穿梭割煤。工作面旋轉開采時，每次調斜進刀不能在同一處，相鄰兩刀煤錯距應大于輸送機最小彎曲段長度，該面根據工作面情況選擇24架；工作面采用單向推溜，由拐點向上推溜；移架由拐點向上移架，移架時使用側護板或使用單體輔助移架防止支架擠咬；工作面每調一個循環后，進一趟長刀，面中部不能滯后，要進行調整溜子、支架，以保證工作面溜子、支架直。另過工作面小井時，為了保證安全快速通過小井，到小井位置采用往返一次割兩刀的方式，但是為了保證工作面溜子不下滑始終保持從工作面溜頭向上推溜子，工作面支架調斜。

另外該面設計時，由于考慮最大限度的回收煤炭資源，工作面調上頭回采后，工作面逐步變長，上端頭需帶炭回采（最長處帶炭11 m），帶炭部分采用單體配合鉸接頂梁的支護方式。工作面支護所受的阻力，一方面是控頂距內及懸露直接頂的全部重量Q1，另一方面是部分老頂的裂隙帶中不能形成平衡的巖層給予的載荷Q2，支護強度P=Q1+Q2，因Q2是難以確定的，通常Q1作為載荷基數，而后再考慮一定的富裕系數n。

冒落帶高度確定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M為采高（m）；S為頂板巖梁觸矸處沉降值（m），一般取0.2；K為巖石破碎膨脹系數，K取1.3；∑h為冒落帶高度（m），取8.7 m；

r：冒落帶巖層平均容重=2.5 t/m3；n：考慮頂板周期來壓及支架承載不均衡系數，取2；則：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

單位面積上所需支柱根數e的確定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：單體支柱的工作阻力，取25.5噸/根（按DZ-28計算）

排柱距的確定：①工作面排距為L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根據地質條件和頂板巖性及礦現有的設備資源，從以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控頂距為6 m，支護密度2.0根/的支護方式能夠滿足工作面頂板礦壓活動的要求。為提高工作面支護安全系數，確定帶炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控頂距6 m，支護密度2.0根/的布置方式。

2.3旋轉開采過老峒

揭露老峒前需提前對老峒進行超前支護，支護方式為：724溜子道橫管前必須在底板老硐位置處打“井”字型木垛結實頂板，并用木楔楔緊，木垛間距為1 m，木垛料規格為：1.5 m和2.0 m半圓木。過728材料道橫管時，人員能進入的情況下可以提前使用單體、半圓木支護。老硐口5 m范圍使用單體支柱配合半圓木（直徑不小于180 mm）提前扶傾向棚支護，棚距為1.2 m。過小井時提前在小井處使用長5.5 m的軌道（22 kg/m）依次排列蓋住小井，共計放置1層。用軌道蓋住后，使用直徑不小于200 mm的半圓木在小井及前后5m范圍內依次排列（規格為：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必須嚴實，到頂到幫。過小井時，小井影響范圍內的液壓支架初撐力保證24 MPa即可，不能過度升勁。回采至小井時，先用炭灌入小井上方木垛內填實，然后在小井影響范圍內支架下方沿傾向穿5 m的工字鋼，工字鋼間距為0.5 m，至到完全通過小井后結束施工。

3 結語

復雜條件下綜采工作面旋轉開采技術在龐莊煤礦的成功開采為礦井回采煤3.8萬噸，創造經濟效益1500余萬元，有效增加了工作面推進長度，減少搬家次數，延長了衰老礦井的服務年限，極大地提高了資源回收率。

參考文獻

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，1999.

[2] 錢鳴高，石平五，許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.endprint