采煤工作面反偽斜旋轉停采工藝

丁勝強，劉 勇，李佃飛

（兗州煤業股份有限公司興隆莊煤礦，山東 濟寧272102）

0 引 言

隨礦井開采的不斷拓展延伸，井下開采地質條件日漸復雜，開采難度逐漸增加，提高開采率上限，多回收煤炭資源，是現在煤礦開采研究的重要課題和發展方向。應對現場的條件變化，傳統采煤方法或回采工藝的突破或革新亟待解決。

1 工作面基本條件

興隆莊煤礦3306（下）工作面開采煤層為3 煤，煤層傾角煤層傾角2～8°,平均5°。基本頂、直接頂巖性分別為中砂巖和粉砂巖，偽底、直接底和基本底巖性分別為泥巖、細砂巖和粉砂巖。煤層結構復雜。停采線軌順端頭超前運順端頭60m，軌順側底板標高-352m，運順側底板標高-382m，兩側底板高差30m。工作面面長206m～213m，斜長增加7m。工作面支護設備選用ZF12000/22/42 型液壓支架，支架中心距1.75m。

2 傳統停采工藝

2.1 工作面偽斜角

θ=arctg(tgα×cosβ)=arctg［tg（arcsinΔh/L）×cos2°］≈7°

式中：θ 為工作面偽斜角；α 為煤體實際傾向角；β 為煤體實際走向角；Δh 為兩順槽兩端頭高差；L 為工作面凈斜長。

保持設備穩定狀態的兩端頭進尺差：

d=L×tgθ=206×tg7°=25m

式中：d 為兩端頭進尺差；L 為工作面凈斜長；θ 為工作面偽斜角。

2.2 停采步驟

傳統的停采工藝一般采取提前反調斜的方式進行設備的上竄下滑調整，步驟大致如下：

1）兩端頭推至預定位置時以小比例調斜運順端頭，使設備向軌順側竄動；

2）反調斜循環比例完成后，以大比例調斜軌順端，至兩端頭距離停采線齊直時停止調斜。齊直位置一般為工作面全面停采引網位置；

3）工作面掛金屬網作為引網開始平推，到達設定位置掛柔性網平推至停采位置。

本工作面如采用傳統停采工藝，大致參數如下：

運順距停采40m 時，工作面反調機頭25m，工作面斜長由205.4m 變為206.9m，前、后部機頭需各添加一節溜槽保證機頭與運輸機搭接。機頭反調完成后，開始調機尾85m。此時兩頭距停采15m，工作面聯金屬網平推，距停采12m 聯柔性網。平推5m 時前、后部機頭位置需各撤除一節溜槽。再平推10m至停采位置。

在保證上竄下滑和設備搭接方面采取的具體措施：上金屬網開始平推后，使用10 棵單體支柱在架前斜切，防止運輸機下滑。由于工作面與兩順槽夾角19°，即使不下滑，停采時工作面支架向機頭方向平移距離L=15×sin19°=4.8m。

2.3 優、缺點

傳統停采工藝因后期為兩端頭平齊推進，故引網位置相對平齊，吃網、吃繩均勻，推進方式單一，管理較為直接、簡單。

由于兩端頭存在高差，工作面沒有在接近合理偽斜角的狀態下推進，設備的整體上竄下滑控制較難，調機頭添加溜槽前，機頭持續向面縮，為保證機頭搭接不超最大極限值1.4m，運輸機不拉循環煤，需要頻繁起高機頭和上靠轉載機；下靠轉載機添加上一節溜槽；平推5m 后運輸機下移1.5m，撤除一節溜槽1.5m 后，又上靠轉載機。平推10m，工作面下滑3.3m，機頭無出煤寬度，更無人行路。頻繁下靠轉載機。使用單體支柱多（至少4 棵），隱患多。回頭時間長（機頭回頭至少2 小時）。

高差30m，使用單體支柱向上打運輸機防止工作面下滑，如果下滑控制不住，工作面只能提前停。撤面條件不充分。工作面中部易形成擠架和拉移支架困難現象，對支架拉移和頂板控制會造成影響；工作面引網、掛柔性網需集中停機處理，不能保證連續生產。

3 旋轉停采工藝

3.1 停采步驟

柔性網在運順端頭側因起初旋轉角度大，故沿傾向長度設計較短，走向長度較長。

1）工作面在合理偽斜角下正常推進，運順端頭先推至掛網位置；從端頭至第一塊柔性網對應位置掛金屬網，正常推進支架開始吃金屬網；

2）以停采位置煤壁線與巷道夾角為依據，在柔性網表面掛鋼絲繩；

3）工作面平行推進，第一塊柔性網的軌順端網邊所對應架號至停采線距離到設計位置時，開始掛第二塊柔性網并沿角度繼續掛繩；

4）工作面平行推進，運順側端頭臨近停采線時停止，軌順端頭開始旋轉，運順端頭不進，軌順端每進八排為一循環，大比例實心旋轉軌順端；

5）在旋轉軌順端頭時，第二塊柔性網的軌順端網邊所對應架號至停采線距離到設計位置時，開始掛第三塊柔性網并沿角度繼續掛繩；

6）依此類推，隨旋轉的進行，依次向軌順端掛第n 塊柔性網至軌順端頭；

7）隨斜長的增加，在軌順端預留的液壓支架進行添加入列；

8）軌順端旋轉臨近停采位置時停止，工作面定架，兩端頭平推全面割出梁端距。

3.2 旋轉停采具體參數

根據工作面斜長和面中網-網搭接要求，設計5 塊柔性網，各柔性網的尺寸分別為31m×15m、31m×15m、57m×15m、57m×15m、58m×15m。停采過程全面采高按照3.8m±0.2m 控制。

1）工作面機頭推進至距離停采線15m 時，由機頭向機尾方向引金屬網，引網后平推2 排吃金屬網；在第一塊金屬網的基礎上掛第一塊柔性網（31m×15m），機頭伸出0.5m，1#架上網邊貼前梁，機尾端上網邊到溜沿以上半米，工程技術人員或驗收員在金屬網表面劃線，按線掛柔性網邊，掛柔性網后平推。

2）平推3 排，上2 條1 寸鋼絲繩，鋼絲繩長度不小于38m，機頭穿過順槽支架頂梁，煤幫肩窩以下垂2m，鋼絲繩在肩窩及煤幫進行固定。第一條鋼絲繩機頭側緊貼前梁，第一條鋼絲繩相對于底板、頂梁的位置及角度如示意圖4 所示，第二條鋼絲繩與第一條鋼絲繩間距為0.7m。5#架位置第二條鋼絲繩貼溜沿，7#架位置第一條鋼絲繩貼溜沿。5#架向機頭、7#架向機頭分別把第2 條鋼絲繩、第1 條鋼絲繩連在柔性網上。機尾方向兩條間距0.2m 以上每隔5 組支架一扣掛在柔性網上。掛鋼絲繩位置離開頂梁2m，在兩鋼絲繩溜沿處按上、下次序排列并有一定間隔，驗收員在柔性網劃線參照掛鋼絲繩。平推1 排，上第三條鋼絲繩，與第二條鋼絲繩間距0.7m，6#架至溜沿，6#架至機尾部分每5 組支架掛鋼絲繩，同時將第一條鋼絲繩向機尾方向9#架至溜沿，第二條鋼絲繩7#架至溜沿。7#架和9#架處按照上、下順序排列2 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第四條鋼絲繩，與第三條鋼絲繩間距0.7m，機頭側沿前梁，6#架至溜沿，第一、二、三條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿，連鋼絲繩，8#架、9#架和11#架處按照上、下順序排列3 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第五條鋼絲繩，與第四條鋼絲繩間距1.2m，5#架至溜沿，第一、二、三、四條鋼絲繩分別向機尾方向放2組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，8#、9#、11#和13#架處按照上、下順序排列4 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第六條鋼絲繩，與第五條鋼絲繩間距1.2m，5#架至溜沿，前5 條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，8#架、9#架、11#架、13#架和15#架處按照上下順序排列5 條鋼絲繩順序。平推2排，上第七條鋼絲繩，與第六條鋼絲繩間距1.2m，9#架至溜沿，前6 條鋼絲繩每排分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿鋼絲繩，9#架、12#架、13#架、15#架、17#架和19#架處按照上、下順序排列6 條鋼絲繩順序。平推1 排，上第八條鋼絲繩，與第七條鋼絲繩間距1.2m，8#架至溜沿，前7 條鋼絲繩分別向機尾方向放2 組支架鋼絲繩至溜沿連鋼絲繩，11# 架、14#架、15#架、17#架、19#架和21#架處按照上、下順序排列7 條鋼絲繩順序。平推共計10 排，8 條鋼絲繩。

3）平推10 排，第八條鋼絲繩上完后，25# 架至45#架開始引單層金屬網。平推3 排，支架吃金屬網后，在金屬網基礎上掛第二塊柔性網（31m×15m）。平推時前8 條鋼絲繩依次向機尾延展6 組支架。第二塊柔性網18# 架上網邊沿前梁，與第一塊柔性網搭接不低于2m，采用機尾側的機頭網邊壓茬機頭側的機尾網邊的壓茬方式。將第一塊網搭接范圍內的鋼絲繩起開，柔性網完成對接后，鋼絲繩在對接處重新按角度敷設，機尾側上網邊38# 架在溜子沿。進鋼絲繩35m，鋼絲繩頭與第一塊網第一條鋼絲繩搭接不小于2m，鋼絲繩卡固定，25#架鋼絲繩頭在溜沿處聯接，25#架向機尾方向掛鋼絲繩不聯。

4）工作面在機尾開始旋轉，機頭：機尾旋轉比例1:8，機尾8 排向機頭割1 通刀，機頭不進。

5）第1 循環結束，第一條鋼絲繩28#架在溜沿。拖進第二條鋼絲繩，對接處同第一條鋼絲繩，26#架在溜沿。第2 循環結束，第一條鋼絲繩32#架在溜沿，第二條鋼絲繩29#架在溜沿。里進第三條、第四條鋼絲繩，第三條鋼絲繩27#架在溜沿，第四條鋼絲繩25#架在溜沿。同時將第六條、第七條、第八條鋼絲繩向機尾延展，第六條鋼絲繩18#架在溜沿，第七條鋼絲繩14#架在溜沿，第八條鋼絲繩10#架在溜沿。剩余的鋼絲繩依次掛在網上。第3 循環結束，第一條鋼絲繩在37#架上，里進第五條鋼絲繩。第4 個循環結束，里進第六條鋼絲繩，38#架-80#架引金屬網。第5 個循環結束，引第三塊柔性網，與第二塊柔性網搭接3m。壓茬同第二塊柔性網，里進1 條鋼絲繩，不小于52m，與第一條鋼絲繩連接。73# 架位于溜沿以上0.5m。第6 個循環結束，引第三塊柔性網，與第二塊柔性網搭接3m。壓茬同第二塊柔性網，里進1 條鋼絲繩，不小于52m，與第一條鋼絲繩連接，49#架位于溜沿處。柔性網73#架位于溜沿以上0.5m。第7 個循環結束，73#架-108#架引金屬網，機尾添加在巷道內預留的第一組、第二組端頭支架。第8 個循環結束，73#架-108#架引第四塊柔性網。進機尾2 排，108#架至機尾引金屬網。第9 個循環結束，108#架至機尾引第五塊柔性網，添加第三組端頭支架。繼續2 個循環至第11 個循環結束。補網，上第九條鋼絲繩，距離第8 條1.2m。

6）平推4 排，里進第十條鋼絲繩，與第九條鋼絲繩距離為1.2m。工作面全面定架，開始收側護板，摘魚口并將前部運輸機推出，采煤機割梁端距。3.3 旋轉示意圖

圖1 停采線與工作面傾角

圖2 單循環采煤機進刀方式

圖3 工作面上網示意

圖4 工作面上繩示意

3.4 優、缺點

停采工作分段、分時進行，能夠將整體的停采工作化整為零，能夠保證均勻持續生產；設備穩定狀態得到有效控制，困難系數降低。

在吃網旋轉的同時，應一并考慮鋼絲繩同步旋轉角度，管理難度相對較大；由于柔性網的整體性原因，不能達到停采旋轉角度要求，造成小面積柔性網壓網過多而浪費，可與柔性網生產廠家進行協作，試驗改變柔性網的形狀，提高柔性網利用率。

4 結 論

旋轉停采工藝有效提高了資源回收率，產生了較大的經濟效益和社會效益。改變了工作面等長推進的局限，為不規則工作面的設計和開采提供了技術參考數據和實踐經驗。共性技術和關鍵技術的創新應用，為生產的持續性產生了較好的帶動作用，值得在行業內推廣和輻射。