綜采工作面轉角初采實踐研究

史殿峰

（鐵煤集團大興煤礦綜檢車間，遼寧 調兵山112700）

隨著礦井開采時間和開采深度的增加，大塊的煤田逐步減少，且地質構造越來越復雜，利用原有巷道回收邊角煤柱已成為延長礦井服務年限、提高回采率的主要方法；這樣回采順槽會出現拐彎折線，而綜采工作面過拐點又比較困難，容易出現擠架、倒架、輸送機難以管理，頂板難以控制等困難。為此必須對綜采工作面轉角技術進行探索與實踐。

1 大興礦N1E902 工作面概況

1.1 工作面整體概況

N1E902 工作面位于北一采區西北部，東北側為F15 號邊界斷層；南側為F43 號斷層；西側為fN1E-2 斷層。工作面上部為N1E706 和N1E705 采空區，層間距為23 米。工作面下鄰10-1煤層。煤厚為0.29 米，不可采，層間距為10.96 米。工作面工業儲量48.2 萬噸。工作面運輸巷為機軌合一巷，設計斷面為14.7m2，頂板采用錨（索）網聯合支護，巷道兩幫采用錨網聯合支護。回風巷，設計斷面為14.7m2，頂板采用錨（索）網聯合支護，巷道兩幫采用錨網聯合支護。

1.2 初采轉角整體概況

N1E902 工作面掘進期間根據周圍斷層情況及相鄰礦區回采情況，為增加原煤回采率，在掘進回順順槽時，彎曲延伸掘進93m。故N1E902 工作面初采時回順為旋轉開采，轉角度數21.58°，預計回順需轉角推進93m。其中運順：三角點標高為-562m，切眼至采止線共318m。回順：三角點標高為-537m，切眼至采止線共411m。運、回順長度差93m，前后高差25m，切眼平均坡度為6°左右為近水平煤層。旋轉回采段原煤儲量6.2 萬噸。

2 工作面安裝情況

2.1 工作面安裝支架數的確定

工作面切眼有效長度S= 原設計長度- 機頭預留空間- 加設輸送短板寬度

= 256.3－0.2－0.375×2=255.4m

支架為169 架時長度為169×1.5=253.5m，輸送機板縫總寬度設為1.5m。回順空間剩余：255.4－253.5－1.5=0.4m，考慮傘形回采輸送機會向回順竄1.5m，故支架確定為170 架，放至在距切眼90m 的位置。

2.2 工作面安裝方式

N1E902 工作面選用ZY6400/23/47 掩護型液壓支架架型，共安裝169 組。支架經過液壓天吊組裝后，經過各部絞車運輸至工作面調向、安裝。在安裝過程中，根據工作面初采轉角角度，將支架底腳由機尾至機頭方向逐架偏移200mm，形成階梯狀布置。并且1#支架與端2#支架之間形成與轉角角度一樣的傾角。實現初期轉角開采期間，工作面機頭側不動，工作面支架呈扇形趨勢回采，并在回順預留一組支架，待轉角初采完畢工作面順直后補充進工作面支架序列，最后達到工作面平直，整體進行推進。

圖1 N1E902 初采轉角示意圖

3 初采轉角方案

3.1 轉角參數計算

按照常規綜采工作面轉角，需確定以下幾個關鍵參數，即：

3.1.1 每循環割煤總刀數

m = f+ ( L - D - 2 g )/w =8

3.1.2 轉角角度

a =arccos( L3/ L4)=21.58

3.1.3 每循環轉角角度

b = arctg ( m - f ) Z /L =1.44

3.1.4 完成轉角共需循環數

n = a /b=15

3.1.5 中心點前移量

T = nfb=21.6

式中m—— 每循環割煤總刀數，個；

f —— 每循環通刀個數/個，取1 個；

L —— 工作面平均長度/m，取253m；

D —— 輸送機機頭、機尾長度/m，取5m；

g —— 采煤機機身長度/m，取12m；

w —— 輸送機可彎曲長度/m，取30m；

Z —— 采煤機截深/m，取0.8m；

L3—— 調斜開采時工作面長度/m，取250m；

L4—— 調斜結束后工作面長度/m，取256m；

可以得出結論，工作面按常規方法調斜，15 個循環后，方可完成轉角任務。

3.2 轉角回采方法

首先，按運順回順推進比例0:8 進行轉角，并根據輸送機實際竄動量調整為0:4、0:6、0:10 比例進行轉角。工作面采取機尾雙向割煤的方式轉角，實行機尾多進，機頭少進的轉角原則，保證工作面轉角時各處（機頭除外）都有一定量的推進度。采煤機割透煤幫，機尾每遍進800mm，機頭不動，工作面拉架時上線按需前移量拉直拉齊推溜，完成每遍轉角，轉角期間每推進4 個機尾，采煤機割一遍工作面煤幫，及時調整支架狀態。

割煤時，在機尾斜切進刀和在25#、75#、125#支架處（返刀位置）斜切進刀。推溜時采用單向向機尾方向推溜，采煤機割透第一遍機尾退出時，將機尾過渡段推直，采煤機進刀割透第二個尾向機頭割煤時，機尾處溜子不推，待采煤機到達返刀位置后，從返刀位置開始向機尾推溜，形成過渡段，采煤機反向向機尾割煤，采煤機機身后正常推過渡段。

4 轉角存在問題及解決方法

4.1 輸送機的控制

4.1.1 向機頭側竄動

因轉角回采過程中，機尾推進多，機頭按一定比例推進或不推進。這就造成輸送機過渡段逐漸向機頭方向竄動，導致輸送機機頭出貨口逐漸變小，滿足不了正常的回采出貨。這就需要選擇靠輸送機機頭側最近一塊帶天窗的中板斷開輸送機上、下鏈條，并撤出此塊中板，加設375mm 短板，并根據機頭縮進量來確定加設板數。

4.1.2 向機尾側竄動

輸送機向機尾側竄動時，必須觀察好輸送機機頭與轉載機搭接狀態，及時調整轉載機、端頭支架位置向工作面軟幫靠攏。也可以調整機尾與機頭超前差，多割機尾，保證輸送機出貨口距離后，正常順直、推平輸送機。

4.2 液壓支架的調整

4.2.1 在安裝的過程中，使液壓支架與輸送機安裝角度盡量垂直或向機頭扭3～5°，并支架與支架間相差200mm。且20 號支架向機頭安裝角度可由10°直至與運順端頭支架平行（22°），形成扇形達到合理的角度和間隙。

4.2.2 在回采過程中，支架操作工必須對支架的扭矩進行嚴格控制，及時用支架側護板調整支架間隙與扭矩，符合扇形回采的運動軌跡，保證輸送機平直的推進。同時對機尾架、機頭1#架、端頭架進行密切監控。控制好與硬幫之間的距離。必要時，采取開幫、調正支架等方法確保回采工作的順利進行。

4.3 回順開幫管理

轉角回采工作面呈扇形回采走勢，機尾支架與回順硬幫距離呈漸進縮小和漸進增大的趨勢。除觀察好機尾走勢及上述解釋預留支架外，需對硬板側進行開幫作業，以保證機尾支架與硬幫的距離。

4.4 轉角期間頂板管理

因轉角期間，機頭側幾乎不進行推進，但支架每個循環都需進行扭矩的調整。這就導致支架對頂板進行重復性的升架、降架，對頂板破壞性較大。故回采時，必須對工作面機頭附近35 組支架機尾后三角點的頂板、煤壁加強綜合管理。采取的措施有：

（1）3#～35#支架梁端距超500mm 時，必須在頂梁前打錨索Φ22×5300，間距3.5 米，兩根錨索中間補打1 根Φ22×2200錨桿，片幫超800mm 時，打幫錨桿護幫，間排距1 米，上大拌頭木托盤。

（2）2#與3#支架間頂板破碎時，根據2 組支架尾梁開合情況進行補強支護，防止采空區矸石進入工作面，補強時采取頂梁鋪金屬網或背大拌（工字鋼）補強支護。

（3）轉角期間，機尾支架距硬幫寬度為2 米以內時，在機尾支架頂梁上背橫大拌棚支護，距離超過2 米時，背橫圓木棚支護，距離超過3.5 米時背工字鋼棚支護，背棚時棚距均為1 米，要求1 梁3 柱，使用泵壓升嚴升實。

（4）機尾三角點寬度達到加架條件后及時加設支架以利于維護頂板。

5 結論

5.1 通過對工作面現場條件進行分析和以往轉角開采數據及經驗進行總結、比較、針對現場實際情況，合理采取了安裝、轉角回采方案，并且給工作面初采轉角工作預留出調正的空間，針對可能出現的問題采取了有效的解決方案。

5.2 將轉角開采的方案與科學的施工組織成功運用到了實踐過程中，使得N1E902 工作面初采轉角圓滿成功，回采原煤6.2 萬噸，取得了良好的經濟和社會效益。

5.3 在復雜條件下轉角開采的順利實施，提高了煤炭資源回收率，拓寬了綜采工作面適用范圍和工作面設計思路。為在復雜條件下，靈活布置綜采工作面，增加工作面回采率，提高礦井綜合單產，提供了寶貴的經驗和實例。