综采放顶煤工作面旋转回采技术的研究与应用

邵福兵 邹朝阳 张沛顶

（上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿，江苏省沛县，221611）

综采放顶煤工作面旋转回采技术的研究与应用

邵福兵 邹朝阳 张沛顶

（上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿，江苏省沛县，221611）

研究了不规则采煤工作面采用综合机械化放顶煤旋转开采方法，分析了旋转开采的工艺参数、开采工艺以及技术关键，通过实践证明其技术的可行性。

综采放顶煤工作面 旋转式采煤 旋转圆心 进刀方式 调整支架

1 概况

姚桥煤矿7347综采放顶煤工作面由于受断层的影响，工作面被设计成了菱形。

该工作面开采7﹟煤层，工作面走向长度605～621 m，倾向长度52～179 m，煤层厚度4.5～6.5 m，平均厚度5.30 m，煤层倾角2～15°，平均9°；直接顶为泥岩，厚度为0.93～1.25 m，平均厚度1.00 m，松散、易垮落；老顶为细砂岩，厚5.50～7.03 m，平均厚度6.30 m；底板为砂质泥岩，厚3.00～20.00 m，平均厚度16.17 m，工作面整体形态为单斜构造，煤层埋藏稳定，结构简单，属低瓦斯矿井，煤层具有自燃倾向，煤尘有强烈爆炸危险。工作面布置示意图见图1。

图1 工作面布置示意图

工作面采用走向长壁综合机械化轻型放顶煤一次采全高采煤工艺，采用全部垮落法管理顶板，采高2.3 m，一采一放，采放比为1∶1.3。工作面主要设备为MG160/380－WD电牵引采煤机，ZF2800/16/28型放顶煤支架，SGD630/400型刮板输送机2台，工作面运输机巷安装1台SZZ－764/160型桥式转载机、1台PCM－110重锤式破碎机、2部DSP－1080/160带式输送机以及配套的液压泵站和电气设备。

2 工作面旋转圆心及相关各点位置的选择

2.1 旋转圆心的选择原则

（1）确保工作面机头不出现拆卸支架的情况；

（2）保证工作面旋转过程中机尾段有合适的推进度，利于旋转中心附近工作面顶板的维护；

（3）尽可能减小工作面机头小面的范围，减小工作面支护难度。

2.2 工作面旋转圆心及相关各点位置的选择

工作面旋转回采示意图见图2。根据工作面旋转圆心的选择原则，为确保工作面旋转后，工作面倾斜长度不变，即避免旋转后，工作面增减支架。根据平面几何关系，旋转中心必须选在∠CAB的角平分线OA上，又因为以机尾为中心调整机头，所以，本次调整工作面的实际旋转中心为∠CAB的角平分线OA与材料巷的交点，即F点。

图2 工作面旋转回采示意图

但在实际生产过程中，如果机尾以F点作为旋转中心，由于机头至机尾的移架步距逐步变小，顶板所受反复支撑次数增多，造成机尾段顶板管理困难，煤壁片帮加大，支架易挤架咬架。因此，必须在材料巷外侧虚设一点作为旋转中心，使机尾旋转时有一定的推进量。根据以往工作面旋转开采的经验，确定运输巷与材料巷的推进比为10∶1，即材料巷每推进一刀，运输巷需要推进10刀。根据平面几何关系，确定工作面虚旋中心的位置为O点，即旋转段运输巷需推进122 m，而材料巷推进12 m。从O点向运输巷两边做垂线，分别交运输巷于C、B两点，工作面由CD位置旋转推进至BE位置，CD为旋转前的工作面位置（长179 m），BE为旋转后的工作面位置（长174.48 m）。整个旋转过程始终以工作面机尾为基准来控制支架的上窜和下滑，同时需要边旋转边调整工作面的割煤及推刮板输送机的方式，尽可能避免出现工作面机头拆卸支架，实际旋转中心机尾尽可能不动，只拉机头回采，采用“确保旋转圆心不变，能旋即旋，不能旋平推”的原则，直到旋转结束。

3 旋转回采工艺

3.1 旋转工艺

为使工作面在旋转开采期间支架的各种参数保持一致，必须使各进刀点即拐点之间距离相等，因此将工作面从机尾每16架分成一段，其进刀拐点支架从机尾到机头依次为128＃、112＃、96＃、80＃、64＃、48＃、32＃、16＃，每次调架长度为16架。

根据工作面推进过程中的经验，工作面机头超前机尾6 m时，工作面支架既不上窜也不下滑，因此当机尾推进到D点、机头推进到I点时（图2所示CI＝6 m），工作面即进入旋转开采阶段。根据确定的旋转开采比例，工作面机尾每旋转1.72°，机头需要推进6 m。将机头推进6 m定为一个循环，每循环的最后一刀为通刀，输送机机尾每循环推进一刀并调整一次，每循环1次，工作面液压支架从工作面机尾起第1至第16架仅需调斜，以第16和第17架前探梁互不搭接为准，17架以后随割煤推移。

割煤、移刮板输送机工艺为第一刀采煤机从工作面机尾往下第16架处（工作面第128＃支架）向机头方向割顶煤，移架采用追机移架，支架滞后采煤机4～6架移架，到机头后，采煤机返刀向机尾方向牵引，下滚筒降下割扫底煤，同时滞后采煤机后滚筒10～15 m后，开始拉移前部刮板输送机机头，并顺序依次向机尾方向推移前部刮板输送机。同时从机头3＃架向机尾顺序放煤到机尾往下第16架的进刀位置，在距放煤点下方15 m开始拉移后部刮板输送机。当采煤机运行到进刀位置附近时，采煤机上滚筒升起割顶煤，下滚筒降下割扫底煤，滞后采煤机后滚筒4架移架至机尾，采煤机到机尾后，上滚筒下降扫底，下滚筒升起，返刀至进刀位置停下，机尾1＃～16＃架推移前部刮板输送机时，以前部刮板输送机机尾不动为原则，机尾第16＃架处前部刮板输送机向前推移一个截深（600 mm），将机尾16＃架段的前部刮板输送机推移成直线，以后部刮板输送机机尾不动为原则，机尾第16＃架处后部刮板输送机拉移600 mm，将机尾16架段的后部刮板输送机拉移成直线；第二刀采煤机从工作面机尾第16架处向机头方向斜切进刀，到机尾第32架处达到600 mm截深直到工作面机头，然后返刀至机尾第32架处停止，以机尾第16架处前部刮板输送机溜槽不动为原则，机尾第32架处前部刮板输送机向前推移一个截深，将机尾32架支架段的前部刮板输送机推移调整成直线；第三刀煤机从工作面机尾第32架处（工作面第112＃支架）向机头方向斜切进刀，到机尾第48架处达到600 mm截深直到工作面机头，然后返刀至机尾第48架处停止，以机尾第32架处前部输送机溜槽不动为原则，机尾第48架处前部输送机向前推移一个截深，将机尾48架支架段的前部输送机推移调整成直线，依此类推至第九刀，第十刀工作面走通刀，机头机尾同时推进一个截深，与此同时调整工作面支架和输送机，使工作面做到“三直、两平、两畅通”进入下一个旋转开采循环。

3.2 工作面机头小面的支护及延缩刮板输送机

工作面在调面过程中从OI连线开始工作面机头将出现小面，推进到OA连线时小面长度最大为9.8 m，此阶段工作面必须在机头延接输送机溜槽；从OA连线至OB连线区域，随着工作面旋转开采的推进，工作面机头小面逐渐缩小，推进至OB连线时小面消失，此区域工作面必须在机头拆掉输送机溜槽。

小面支护采用4.0 m长Π钢抬棚交替迈步前移，Π钢抬棚间距0.4 m，小面宽度每增加0.4 m增补一根Π钢与相邻Π钢交替迈步前移，小面必须铺金属菱形网护顶，每割一刀安设一排4.0 m长大板，遇到出口处顶板破碎、压力较大时加强支护，每割一刀安设一块4.0 m长的半圆木。

4 旋转开采控制措施

（1）旋转中心处的顶板管理。旋转回采过程中，旋转中心处及回采工作面机尾段，支架推进度较小，因调整支架的需要，支架要反复升降支撑顶板，容易破坏顶板的完整性，使支架上方顶煤松动，使顶板维护困难，容易引起漏顶事故，因此需要在旋转开采过程中，在机尾16架支架上方铺设双层菱形网和长4 m、厚0.1 m的大板，并在煤帮处支设临时点柱。

（2）防止支架上窜的措施。旋转回采期间，严格按要求施工，采煤机每割完一个拐点从下往上利用支架侧护板和DZ－2.5单体液压支柱将支架尾部下调，使支架与输送机保持垂直，逐架进行。

（3）防止输送机上窜的措施。及时调整支架，使支架与输送机保持垂直，机尾附近的16架支架中心线与刮板输送机方向保持100°角；严格控制并及时调整移输送机的操作顺序和推进量，以消除输送机窜动时的反向分力，移输送机的推进量，不一定要推靠到煤壁，而要兼顾输送机整体弯曲度；保证每个循环过后，工作面保持平直。由于输送机以机尾为圆心不断旋转，而液压支架在侧护板的夹持下只能直线前移，使得液压支架经常偏离与刮板输送机垂直的位置，为此除了机尾16架支架为防止刮板输送机窜动而保持一定的偏角外，其余支架偏角过大时，均应及时调架，使之与输送机保持垂直。

5 结语

由于此工作面的形状为菱形，如果不采取旋转回采，工作面运输巷推过A点后，随着工作面的不断变短，工作面机头就要边回采边拆卸支架。由于机头支架和转载机相搭接，拆卸支架时还要涉及转载机的拆装，因此增加了工作量。而工作面采用旋转开采后，从材料巷回拆支架就克服了上述缺点。不但取得了很好的经济效益，而且还取得了很好的安全效益。

Fully mechanized caving face of rotation and application of mining technology

Shao Fubing，Zou Chaoyang，Zhang Peiding
（Yaoqiao Mine，Shanghai Datun Energy Co.，Ltd.，Pei County，Jiangsu 221611，China）

The rotation mining method used at irregular mechanized caving coal face has been studied，and the technology parameters of rotary mining，the mining technology and technical keys have been analyzed.Its technical feasibility has been proven through practices.

fully mechanized mining face，rotary mining，rotation center，feed mode，adjustment bracket

TD823.971

B

邵福兵（1969－），男，工程师，现为中煤上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿安监站长。

（责任编辑 张毅玲）