复杂条件下综采工作面调斜回采技术研究与应用

吴则法 WU Ze-fa；谢余敬 XIE Yu-jing

（中煤集团大屯公司，沛县 221600）

（China National Coal Group Datun Company，Peixian 221600，China）

摘要： 本文从旋转调面开采的理论分析入手，巷道掘进之前超前谋划，将旋转角度由30°改为两次15°旋转，工作面推采过程中有针对性的采取控制措施，顺利完成倾斜煤层旋转开采，取得较好的技术和经济效益。

Abstract: This article starts from the theoretical analysis of rotating surface mining. Before roadway construction, the original rotation angle of 30° is changed into two times of 15° rotation. Targeted control measures are taken in the push mining process to complete the revolving mining of deeply inclined coal seam. Good technical and economic benefits have been obtained.

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关键词 ： 倾斜；综采；旋转调斜；过断层

Key words: tilt；fully mechanized；rotating slope adjustment；crossing fault

中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0074-03

作者简介：吴则法（1974-），男，山东梁山人，助理工程师，毕业于南京工业大学工程管理专业，现工作于大屯煤电公司孔庄煤矿调度室，从事煤矿调度技术及管理工作。

0 引言

孔庄煤矿于1973年10月1日由大屯煤指二十七工程处筹建开工，于1977年7月1日正式竣工投产；2009年核定生产能力为150万吨/年；2007年11月28日孔庄矿井三期改扩建项目正式开工建设，净增设计生产能力75万吨/年。目前矿井采用的采煤方法有走向长壁综合机械化采煤法和无支护水力采煤法。主要以综采为主，年产量175万t左右；水采为辅，主要回收一、二水平地质条件较差的采区煤炭，年生产能力约为40万t左右。我们通过多年复杂地质工作面回采研究及应用，在孔庄煤矿7105综采面溜子道采用两个拐点，进行二次旋转布置取得了巨大效益。下面就7105工作面调斜回采工艺介绍如下：

1 7105工作面概况

7105面位于Ⅰ6采区浅部，采用单翼走向长壁采煤法，全部垮落法控制顶板。面长165m-142m，工作面走向长1162m，倾角15-20度，煤厚2.10-5.60m。工作面共揭露断层15条，断层落差大于5.0米的有4条，分别为：F28、F23、f2和f7；2米到3米的断层有两条f5和f11，低于2米落差的断层共九条。其中F28和F23两条断层在工作面中东部，对回采的影响较大。煤层柱状图见图1。

2 调斜方式和实施分析

2.1 调斜方式

2.1.1 调斜方式分析 7105工作面设计受Ⅰ6采区断层、下部7107面及面内断层的影响，参考实际地质情况，结合该矿实际，工作面布置为二次拐角旋转工作面，两拐角间距40.5m，其旋转角度各为15°，共计旋转角度为30°。整个旋转过程中预计溜子道进尺比材料道多推进94.5m。工作面推至拐点前需超前进行调面工作，设备受伪斜角度变化上窜在机头段形成小面，不利于顶板管理；而如果推进溜子道拐点后进行调面，伪斜角度小设备下滑无下出口，同样不利于出口管理；若以材料道某点为实中心集中旋转，中上部支架和顶板管理困难；工作面F28与F23断层又限制了工作面旋转空间。因此，确定工作面何时开始旋转是关键，经理论分析及考察论证，决定在F28与F23断层之间进行调斜工作，利用多次拐点虚实中心结合旋转法，计算溜子道距第一拐点（X14#）点前48米开始进行旋转工作，溜子道第二拐点（X13#）点后21.5米旋转结束，溜子道分四次转向，第一次虚中心旋转12°，第二次实中心旋转3°，第三次虚中心旋转8°，第四次实中心旋转7°，共旋转30°，材料道旋转中心约20m前移量。

2.1.2 调斜比例的确定 调斜比例数据来源如图2所示，M1～M1′，M2～M2′， M3～M3′。一个完整调斜由多个割煤循环组成，为保证煤机进尺及割煤顺序不变，图2中EF长度为每刀进尺的倍数，工作面每次调刀，短刀与长刀需确保平行，而每次调刀工作面肯定有拐点，调刀拐点的弯曲角度不能比可弯曲刮板输送机允许的弯曲角度大。又因为拐点弯曲角度与整个割煤循环一样，因此割煤循环转角A不能大于可弯曲刮板输送机的转角B，即

A=arctanEF/H=arctanND/H

式中：G——割煤刀数；D——煤机进尺；H——面长。

因EF长度是煤机进尺的倍数，所以带入上式，得出一个循环的割煤刀数：N=（L*tan A）/B=10

得出结论：每循环最多割煤10刀。

2.2 旋转实施效果

2.2.1 第一拐点（X14点）实施情况 当溜子道推采至14#点前48m时，开始进行第一拐点虚中心的旋转工作。

由于工作面刚过完F28断层，工作面机尾处于断层破碎带影响范围内，因此需加强此处的顶板管理工作，为有利于此处的顶板管理，根据虚中心旋转与实中心旋转特点分析可知，第一次采用虚中心旋转，为加强顶板管理，防止调采期间断层区域机尾推进速度过慢，导致顶板管理难度加大，以及考虑到旋转角度过大，机头推进速度过快，导致最终旋转调面后期机头处于F23断层影响范围内，故调斜比例不宜太大，应在1：2-1：4之间；为保证工作面较快的完成旋转调面工作，旋转工序时间不宜太长，调斜比例不宜太小，合适比例为1：3-1：7之间，根据现场实际情况，综合分析选择1/4的调斜方式，即：机尾进一刀，机头进四刀。每循环旋转约0.6°，共旋转20个循环，第一次虚中心调斜完成后，材料道推进12m，溜子道推进48m，溜子道推进至第一个拐点处时，虚中心旋转结束，此时旋转角度为12°工作面完成头一个拐点的调面工作。

整个调面过程以机头为标准来调整工作面设备上窜下滑，最小程度的控制下出口小面长度，加强顶板管理，采取旋转与调整割煤及推溜相结合的方式。此次调斜工作面长度加长8.35m，机头延2节溜槽的小面，加支架3架。

溜子道推进48m后，进行实中心旋转工作。

根据工作实际，如果取刀数过大，容易造成输送机上窜，旋转中心出支架挤架、咬架，刀数过小容易造成掉面时间太长，综合考虑取3刀，即调斜比例为1：3，这样既可以保证调面速度，又可以防止支架挤架、咬架，便于工作面的机电设备管理。进刀方法为第一刀从40#架开始向下割煤，然后返刀扫底，采取由上向下方式移架推溜，第二刀从80#架开始割煤，再起返空刀从机尾开始割煤，总共3刀完成一个循环。机头共进9m，调刀18刀，实中心旋转3°。

2.2.2 第二拐点（X13点）实施情况 第一拐点实中心旋转结束后，开始进行第二拐点虚中心旋转工作。

此次虚中心调斜共旋转8°，工作面溜子道进32m，材料道进8m，调斜比例1：4，此次旋转后工作面长度加长3.2m，机尾需加支架2台。此时工作面完成第二拐点的旋转。工作面割短刀时，移架方向不变，待割通刀时，割齐煤壁，全面调整支架状态。

整个旋转过程中，以机头为基准，把小面留到机头，便于至拐点后吃掉小面。旋转过程中还应采用“能旋即旋，不能旋割通刀”的原则，直到旋转结束。煤机割完每刀后，必须使用支架侧护板配合单体支柱向下调整支架。

当工作面旋转调面至第二拐点后，还需要把工作面调至正常回采状态，为防止机头进尺太大，最大限度的减少F23断层对旋转调面工作的影响，此次旋转采用实中心旋转，旋转角度7度°，材料道进35刀21.5m。实中心旋转方法同上。

实际调面过程中尽量只割机头，少动机尾，采用“能调即调，不能调面就割通刀”的原则，直到旋转结束。如图3所示。

2.2.3 机头伸缩量 由于工作面设计形状，开采过程中机头增减溜槽、及π梁支护。

工作面推进至拐点时面长最长，机头延三节溜槽，小面长达4.5m。

2.2.4 机尾增加量 机尾增加量=调面后实际工作面长度-调面前实际工作面长度=183.6米-172米=11.6米。

需增加支架11.6/1.5=8架。

即整个调面旋转过程中，两个拐点分别3架、5架机尾段进行加架工作，调面结束共加支架8台。

3 旋转控制措施

旋转开采控制措施包括：①调面过程中若出现挤架、咬架、调斜时，必须及时调整并割通刀，全面推溜移架，在移架过程中认真调整。②工作面调面期间可根据工作面溜子实际状态调整推溜方式，特别是如果工作面溜子上窜严重，必须从上向下推溜，同时在机尾用两棵单体打戗柱，控制工作面上窜幅度。当机头上窜严重，采取以上办法不能控制时，可在机头段延溜槽（最大不超过3节即4.5m），机头或机尾出现的小面采取成对π梁配2.8m单体迈步式前进进行支护。③在调面过程中一般每一刀都要割通机尾，短刀时机尾端支架只要稍微移动即可，以不挤架、不咬架为准；机尾段溜子根据实际情况进行推拉，保证溜子成直线，以利于工作面溜子管理。④在整个调面期间，每班验收员必须观测工作面溜子上窜下滑数据并记录在验收单上；技术员每天都要对所观测的数据进行分析，随时调整调采比例、推溜移架方式。⑤调面过程中每次在拐点拉茬不要在同一地点，且拉茬要长一些，保证工作面成直线，决不得出现死弯，拉茬段的支架要适量前移，确保支架不挤不咬。

4 结论

7105旋转开采实践证明，开采前设计、旋转前分析计算很重要，为后续工作面旋转调面争取有利条件。虽然旋转过程有点差距，但超前工作面设计布置、理论计算提供了可靠的旋转调斜方案。多拐点旋转、两中心给合，以现场实际生产数据收集指导生产，每班调整调刀比例，为该矿相似工作面回采提供宝贵理论及实践经验。

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参考文献：

[1]金铁平.改进巷道布置 降低岩巷掘进率[J].山东煤炭科技，2009（02）.

[2]涂兴子，李俊峰.矿井巷道掘进率控制技术及应用[J].中州煤炭，2011（07）.

[3]刘善荃.缓倾斜煤层群巷道布置与支护[J].煤炭科学技术， 1976（Z1）.