回采综放工作面切眼扇形旋转布置技术的应用.pdf

用充煤黑豹杯参评论文29煤矿支护2023年第3期回采综放工作面切眼扇形旋转布置技术的应翁海龙（国能神东煤炭集团保德煤矿，山西忻州0 36 6 0 0）摘要煤矿实际生产中，由于井田证照规划范围、井上下地质条件的限制、矿井开采设计、采煤方法的不同等原因，导致矿井采煤工作面布置期间丢失不规则块段煤柱，造成采区及工作面的煤炭回收率降低，资源浪费的现象。为提高煤炭回收率、减少搬家倒面次数、提高效益，本文以保德煤矿为例，介绍利用工作面与井田边界形成的“边界三角煤”，将切眼设计成扇形旋转工作面，将煤炭资源进行最大程度的回收。关键词综采工作面；边界煤柱；切眼扇形旋转1引言国家能源集团保德煤矿位于山西省州市保德县境内，井田面积达5 5.9 km，形状像是一艘游轮，井田可采煤层四层，含煤地层为石炭二叠系，可采煤层为8#、10#、11#、13#煤层。目前矿井主采最上部的8#煤层。图1三三（上）盘区部分工作面切眼与井田不规则块段边界煤柱示意图实际生产中，由于多种原因，导致矿井采煤工作面布置期间丢失了三（上）盘区部分工作面切眼与井田不规则块段边界煤柱，如图1所示。造成采区及工作面的煤炭回收率降低，资源浪费的现象。每个三角煤的面积达到了16 5 0 0 m，储量近10 余万吨。三盘区剩余8 个工作面，三角煤储量百余万吨。2旋转开采适应条件分析调研了国内部分煤矿有关旋转开采情况，普通综采工作面、综放工作面、近水平、缓倾斜工作面、大倾角工作面、顶板破碎工作面、顶板条件较好的工作面，均可以实现工作面的旋转开采。旋转工作面开采已经是一种开采布置不规则或者存在三角煤丢失工作面的有效且成熟的开采技术。旋转开采对于提高煤炭回收率、减少搬家倒面次数、提高效益具有很大的优越性。因此，在不能布置正规工作面，适合于布置旋转工作面的条件下，可以积极尝试并推广应用技术。3旋转工作面基本情况81308综放工作面位于井田边界以北，240m。L为工作面长度，302023年第3期煤矿支护二号辅运大巷以南，以西为三（下）盘区81309工作面备用工作面，以东为8 130 7 工作面采空区，是三（上）盘区最后一个回采工作面。所回采煤层为二叠纪煤层，煤层倾角平均4 左右，煤层总体近南北走向，向西倾斜的单斜构造，上巷为辅运巷，作为进风、运料巷；下巷为胶运巷，安设有胶带机、移变列车，布置为左工作面。综合考虑设计了8 130 8 综放面切眼扇形布置方案。8 130 8 扇形切眼是以原垂直切眼的下端支架中点、前后溜与转载机搭接点分别为圆心，顺时针旋转30 后形成的，边界“三角煤”恰好可圈在工作面内，旋转段工作面切眼保持2 4 0 m的长度，采用分段取直的方式将切眼上端的弧形巷道分为5 份，每段的弧度分别为3.7 5、7.5、7.5、7.5 3.75，在旋转回采工程中切眼的最大长度为2 4 3m，最小长度为2 4 0 m。旋转开采中尽量布置等长工作面，避免加架或者减架。这样能够保证工作面长度一致，不至于出现经常加架或者减架现象，给工作面管理带来较大困难。施工切眼扇形旋转段时，由地测部门根据设计和现场实际情况，核实无误后方可放线施工。66TT图281308切眼扇形机头段设备搭接示意图采用扇形切眼布置后，切眼下端支架超出巷道2.9 m，根据保德煤矿使用转载机的尺寸大小，对切眼巷道下端进行扩帮，工作面安装时转载机与8 130 8 胶运顺槽夹角5如图2 所示。4旋转开采关键技术分析旋转开采中各回采参数的合理旋转是开采成功与否的关键。这些参数包括：每个循环割煤总刀数、发生拐点位置、每个循环的旋转角度、中心点前移量。4.1每循环旋转角度及割煤刀数确定为了保证工作面两端不同推进度的要求，通过利用采煤机截深，在切眼旋转期间采煤机可采用长、短刀相结合的切割方式割煤。工作面每旋转一个角度，需要一组“长刀”、“短刀”配合割煤。每个拐点的弯曲角度不能大于刮板输送机设备设计允许的弯曲角度（1），拐点的弯曲角度与整个切割循环的转角要相等。循环内调斜切割刀数m为：m=L tan(1)B式中：m为循环内调采割煤刀数；B为正规循环进尺，即采煤机有效截深，0.8 m;经计算的m=5.24，则取m=6。循环内割煤刀数为6 刀，则完成一次调斜循环，其循环转角为：=tan-1m:BL(2)计算得=1.15由此确定8 130 8 工作面每个大循环的循环刀数为6 刀，即每循环5 茬短茬和一个通刀。在循环割煤刀数确定后，工作面分为5段进行割煤，其中5 个“短刀”，1个“长刀”（即：通刀），分别从机尾110 架、8 5架、6 0 架、4 0 架、2 0 架和机头。机头保持不动，所以在该处第一次循环进刀后，机头31煤矿支护2023年第3期不推移，保证中心点的位置，且在该处进刀时，采煤机实际是“空刀”通过。但1#排头架及工作面的支架必须及时进行调架，以保证工作面煤壁、运输机和支架的“三直”。旋转段循环数确定：m=（3)一式中：m为总循环数；为旋转角度；30。经计算，旋转段共需2 6 个大循环。一般来说，旋转调采采用单向割煤，即从拐点向机尾（或机头）割煤，在割通机尾后，采煤机向机头方向返“空刀”扫浮煤。这样目的主要为了使刮板运输机实现单向推溜，既保证运输机不下窜，又保证刮板运输机中部不出现弧度、憋劲，造成推刮板运输机困难。4.2旋转开采方案确立此次割三角煤理论实际相结合确定保德煤矿8#煤边角煤采用虚实心调斜，是实心旋转切割、循环转角达到设计后，全面平推，形成虚心旋转推采。该方案不仅有利于顶板管理和运输机与支架状态的调整，也利于实现工作面的快速调斜。具体如下：(1)旋转中心以前部刮板运输机机头中心线与8 130 8胶运顺槽正帮延长线的交点为原点进行实心调斜。生产过程中为正常旋转工作面，防止支架咬架，适当机头推进，实现虚实心调斜。(2）循环割煤刀数确定经计算，割煤刀数n取整数6 刀，即一个循环调角割5 个“短刀”，1个“长刀”。(3)确定循环旋转角度及工作面拐点循环旋转角度为：1.15，该角度小于某公司所生产SGZ1000/2400型前部刮板输送机、SGZ1000/2400型后部刮板输送机的极限弯曲度为1.5，满足旋转要求，因此割煤“长刀、短刀”配合数选择是合理的。（4）方旋转开采工艺在旋转开采期间，工作面主要以割煤为主，顶煤回收率较低；工作面割煤采用单向割煤、依次移架。保证了旋转开采的连续及设备的稳定。因机头处由于基本不动，所以在该处第一次进刀后，机头是不进行推移的，以保证中心点的稳定，以后在该处再进刀时，采煤机实际是“空刀”通过。但4支架以后的支架都必须及时进行调架（1#、2为组合支架），以保证工作面煤壁、运输机和支架的“三直”。工作面在完成一个正规循环后，若工作面不直，必须先将工作面调直，再进行下一个循环的作业。为了保证旋转调角时工作面刮板运输机不下窜，同时与运输机保持同一方向推溜，工作面采用单向割煤。在采煤机从机尾第一个拐点处，由下往上割煤后，返“空刀”扫煤；同时为了保证支架与煤壁保持垂直，并保证支架尾部上摆有一定自由空间，必须将支架尾部由机尾向机头方向逐架向上摆支架尾部进行调架，但此时是不移架的；然后及时从拐点往机尾侧逐架推溜、移架并调整。一个循环全部结束后，方可进人第二个循环，采煤机接着从第二拐点开始至机尾侧割煤，然后返“空刀”扫煤、调架、推溜、移架，以此类推，通过单向割煤，单向推溜、移架、调架。如图3所示。保证了调斜开采的连续性，并保证了现场工程质量。采煤机割煤后端面空顶距部分由护帮板、顶伸缩量临时支护。每个大循环进刀示意图短刀每架支架造箱、拉移距离每循环结束通刀搁煤支架推溜、拉移距离每循环最后一刀为通刀117楼234.1353543.843.850.8242.3图3调斜旋转开采割煤、推溜工艺示意图翔）（收稿日期：2 0 2 3年0 2 月15 日；责任编辑：黄32煤矿支护2023年第3期4.3生产组织与管理旋转回采期间，由于短刀频繁，拐点数量多，为了保证溜子直，严禁两头向中间推溜，必须严格从拐点开始由下向上顺序（从机头侧向机尾侧）推溜，且推溜必须是单向推溜。现场管理与操作还必须注意以下几点：调斜旋转区段回采只进机尾不进机头。在机尾设拐点割煤，机尾每进5 短刀、1通刀为一个正规循环，每次进刀要保证有效进尺0.8 至0.8 2 m。每循环6 茬，第一个循环内短刀按以下顺序依次进行：110#、8 5#、6 0#、4 0#、20#共完成5 个短茬，第6 茬割通刀至溜头。为防止每个循环的短刀都从相同位置进刀，造成拐点弯曲度过大，第二个循环内短刀按以下顺序依次进行：117#、9 4#、71#、4 8#、2 4#共完成5 个短茬，第6 茬茬割通刀至溜头。第三、四个循环，重复第一、二个循环进刀顺序和位置，依次类推。现场推溜必须按照单向推溜方式进行，即：当采煤机从机头向机尾割煤时，只进行拉架，不操作推溜（包括机尾），在煤机向机头返空刀清煤时，在拐点处依次向机尾方向推溜。同时每次拉架都要调架，确保支架尾部往机尾方向摆动，可防止支架咬架、倒架和挤架等现象。严格执行“扇形调斜旋转开采”、“单向顺序移架”措施，调刀处必须顺直前部运输机，工作面严把调采工艺工程质量，并做到“三直两平两畅通”。拐点的位置、支架与刮板输送机的转角、每刀煤的进到位置、长度都应从严掌握。循环通刀与推采通刀调整支架，支架中心线要垂直煤壁和前后刮板运输机，严禁将刮板运输机推成急弯，一定要调整到位，为下一循环打好基础。5结论调斜旋转开采在保德煤矿实施，技术上是完全可行的，主要配套技术如下：采用实中心开采，机头为旋转中心点，旋转开采是机头基本不动，回风巷侧调斜旋转推进。为了解决前后部刮板运输机与转载机搭接问题，安装时转载机与端头支架向副帮偏移5，前、后刮板机随着工作面生产过程卸载部搭接情况进行加、减溜槽的方式确保与转载机可靠搭接。为了保证调斜旋转开采时工作面长度基本不变，回风巷旋转段采用分段折线剃头式“扇形”掘进，尽量减少工作面长度的变化，不用加减设备，降低管理及实施难度。调斜旋转开采中，现场管理与操作是重点与关键。关键的两点就是调架与防支架与刮板运输机上、下超管控范围窜。调斜旋转段需要“短刀斜切、单向割煤、及时支护、先零后整、长短刀配合”进行调斜旋转开采。加强工作面工程质量管理，合理调整调斜旋转开采参数，动态调整支架状态，及时调整运输机与转载机搭接长度。成果不仅对于该矿边界三角煤及其它不规则块段煤柱的回收产生示范效应，不仅能提高煤炭回收率、减少搬家倒面次数，而且对于煤炭井工矿井具有类似条件的不规则残采煤柱的回收具有较强的指导意义，对于极为宝贵不可再生资源的合理开采具有深远意义。作者简介翁海龙(1988一），男，工程师。毕业于昆明理工大学采矿工程专业，现在保德煤矿从事采掘一线技术管理工作。