大倾角厚煤层综采工作面旋转开采技术研究

（淮南矿业集团新庄孜矿，安徽 淮南 232072）

大倾角厚煤层综采工作面旋转开采技术研究

邵洪杰

（淮南矿业集团新庄孜矿，安徽 淮南 232072）

本文结合新庄孜矿66211工作面开采实践，分析了综采工作面旋转开采工艺，提出旋转开采期间关键过程控制。实践证明，旋转开采实现工作面连续推进，可以减少搬家次数，缓解采掘衔接紧张的局面，有利于综采工作面发挥高产高效的优势，同时为工作面的设计提供了新的思路。

大倾角；厚煤层；综采工作面；旋转开采；过程控制

1 工程背景

66211综采工作面位于新庄孜矿六六采区，呈“刀把式”布置，上限标高-699m，下限标高-810m，短面倾斜长135m，长面倾斜长198m，由南向北回采。该面回采的B11b煤结构复杂，厚度0.5～5.1m，平均4.3m，煤层倾角28°。工作面直接顶砂质泥岩，厚2.5m，直接底为2.6m厚的砂质泥岩。工作面采用后退式走向长壁一次采全高综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。受采场布局影响，工作面两巷呈折线布置，需进行旋转开采，旋转角度为31°，如图1所示。

2 旋采进尺比例的确定

66211综采工作面倾角大，顶板条件差，旋转开采选择以虚线为中心，多甩采下部的方式进行。

为便于及时调整旋转开采期间的支架状态，做到支架不挤、不咬，对旋转回采做到过程控制，需合理确定每个调斜循环的割煤刀数，并确保循环内最大旋转角度不得大于工作面输送机设计允许弯曲的角度。

式中：

B——采煤机截深，0.8m；

L——工作面斜长，135m；

N——为一个循环内机头割煤刀数；

β——刮板运输机允许弯曲角度，取3°

计算知：

图1 66211工作面旋转开采示意图

即旋转开采期间每循环进尺比例不得超过1:5，循环内机尾机头进尺比例越大，调斜速度越快，工作面输送机及支架滑移现象就越严重，导致工作面扩帮工作量大，所以循环内刀数不宜过大。

（1）不同旋采进尺比例支架架尾下甩位移量

工作面在扇形调面过程中，支架每个循环虽然都沿切线方向前进，但是支架本身有6. 9m的长度，所以支架架尾有向下甩动的相对位移。选择不同的进刀比例，根据相关公式计算比较推进一峒时支架架尾向下甩动的位移。

式中：

N——循环数；

L1——推进一硐时支架架尾向下甩动的位移；

L——支架架尾旋采前至旋采后向下甩动的总位移；

α——支架从旋转开始至旋转结束的旋转角度31°；

图2 顺槽扩帮量计算图

r——支架自身长度，6.9m。

图3 顺槽刷扩示意图

式中：

X——机尾与机头进刀比例；

L上——风巷旋采长度；

L上=0.8N （煤机截深为0.8m）；L下——顺槽旋采长度。

分别取机尾与机头进刀比例为1:2、1:3、1:4和1:5时进行计算，得出支架架尾向下甩动位移L1分别为0.041m，0.081m，0.124m，0.162m。

（2）不同旋采进尺比例顺槽拐点处扩帮量

旋转开采期间，顺槽拐点刷扩量如图2所示。

由图2知：顺槽拐点处扩帮量为DO”，则：

式中：

R——旋转半径；

R越大，顺槽拐点处扩帮量越大。分别取机尾与机头进刀比例为1:2、1:3、1:4和1:5时进行计算，计算出运输巷拐点处扩帮量分别为5.06m，3.8m，3.24m，3.16m。

由上述分析可知，旋采期间，机尾机头进尺比例越大，支架架尾下甩位移越大，旋采过程中易出现挤架、咬架现象，运输机滑移量难以控制，且支架不垂直于工作面运输机，在移架、抵车时易损坏机电设备；同时，甩采比例大小与顺槽旋采拐点的扩帮量呈反比关系，即车头机尾的旋转比例越小，下出口的刷帮量越大。

当工作面旋采位于A区域时，工作面处于仰采状态，甩采比例过大将会造成工作面仰采角度过大，不利于煤帮顶板的管理；旋采至B区域时，工作面由仰斜开采逐步转变为俯斜开采，考虑前方大小面对接问题，应尽快使工作面甩正，防止运输机下窜，保证回采方位有利于对接。因此，综合考虑旋采比例对支架架尾下甩及顺槽刷帮量的影响以及上述分析，66211工作面旋采期间，A区域和B区域机尾机头进尺比例分别定为1:3和1:4。

3 旋采过程技术管理

66211综采面旋采期间，通过对顺槽刷扩、巷道大断面支护、出煤系统、支架架型、顶板以及工作面输送机防下窜进行有效管理控制，实现了安全高效的目的。

3.1 转载机过旋采拐点的管理

工作面以旋转中心进行旋转过程中，工作面运输机车头会以沿着一个弧形轨迹推移，如图5所示，顺槽上帮刷帮范围和宽度主要依据工作面旋转轨迹和顺槽上帮的位置关系来确定。旋转轨迹线与顺槽上帮沿走向的两个交点之间的范围作为顺槽上帮刷帮的范围，同时每3m取一个节点来确定刷帮的宽度。

顺槽上帮超前刷帮管理，不仅利于工作面运输机车头与顺槽转载机合理的搭接，也增大了顺槽转载机的转向空间。但顺槽上帮刷扩后，导致转折点附近巷道断面过大，难以支护，在现场主要以加装木垛和加强挑棚的方式来加强支护，减少顶板的下沉量。

3.2 顺槽运煤系统的优化

62211工作面旋采过程中，转载机将按照制定的弧线规定挪移，但是转载机受到不可拆分、长度大、转向差等条件限制，现场转向较为困难，不利于安全管理，因此，运煤系统需及时进行优化，避免对生产造成影响。

旋采前，以顺槽旋采拐点为界分别安设了一部皮带机，当工作面回采距拐点40m时，将拐点以南的皮带机拆除，同时将拐点以北的皮带机机尾向前缩短40m，并将转载机按照旋采轨迹一次性挪至拐点以北，使转载机机头皮带机机尾搭接，然后在转载机以南铺设一部80kW刮板输送机，将工作面输送机、顺槽刮板输送机、转载机依次搭接。随着工作面运输机的不断前移，逐步缩短刮板输送机机尾，避免了转载机不断转向的局面，利于现场的操作和安全管理。

4主要结论

66211综采工作面作为新庄孜矿首个大采厚煤层旋转开采的试点面，旋采期间，66211综采工作面不停产、连续生产，保证了工作面的推进度和矿井产量，通过积极采取各种措施，有效防控了工作面输送机下滑、支架挤、咬等现象。其成功回采为下一阶段或水平类似回采工作面积累了宝贵经验，也为工作面设计提供了新的设计思路。综采工作面旋转开采技术的应用，不仅提高了综采的适应能力，同时为实现矿井的高产高效奠定了良好的基础。

[1] 王琪，赵明洲． 综采工作面连续多次旋转开采技术及应用[J]． 煤炭科学技术，2009，37（6）：14-16 ．

[2] 韩菲，薛柏会，谢连银，朱凤华． 大倾角综采工作面旋转开采的理论和实践[J]． 江苏煤炭，2004（2）：17-18．

[3] 屠世浩，郝明奎，谢耀社． 孤岛煤柱综采工作面旋转开采关键技术[J]． 中国矿业大学学报，2004， 33（5）：520-523．

TD823

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