综采放顶煤工作面的转采实践

综采放顶煤工作面的转采实践

正常采煤工作面都是以走向长壁的形式布置，但是受地质条件变化的影响，煤层走向的方位有时也是变化的。乌海能源公司公乌素煤矿011604在布置工作面时就遇到了这样的问题。直线走向布置坡度增大，回采时将形成仰斜采煤，存在较大安全隐患，且降低煤炭的回收率，造成资源浪费。随走向布置，就形成了工作面的转角，在采至拐点处，增加了工作的难度。

经研究，公乌素煤矿在011604工作面成功实施转采，并对控制前后刮板机和支架下滑采取相应安全措施，对拐点扩帮区域进行特殊支护。公乌素煤矿011604工作面的转采方法为类似工作面的安全生产积累了实践经验。

一、工作面概况

公乌素煤矿011604工作面位于公乌素煤矿北一采区内，切眼接近西来峰逆断层。由于走向方位发生变化，回风巷和运输巷分别在697m和628m处形成了23°14′的转角。该工作面总长度1768m，初采时工作面倾角平均35°，倾斜长度310m。工作面标高在+1079~+ 925之间。煤层平均厚度8.5m。采用综采放顶煤工艺，采放比为1∶2。采2.7~3m，放5.8~5.5m。煤层硬度为f=1.5。直接顶为泥质页岩，厚度为4.5m，底板为砂岩，厚度为3.7m。属含水层。回风巷和运输巷拐点相差42m。

2013年7月底，工作面推进到距离运输巷拐点60米时，开始进入转采状态。

二、转采方案的设计

1.确定方案

（1）巷的拐点不在同一素线上，两点相差15米。该煤层为易自燃煤层，发火期为3~6个月。故选择虚心旋转法。将旋转中心置于工作面以外。

（2）由于两拐点不在同一素线上，且回风巷推进较慢。上隅角易滞风蓄热。考虑平时半个月的推进度为20m，故这里取15m。

（3）转载机长度为50m，下端头支架27m，前后刮板机间距7.5m。下运输巷道宽4m，故在旋转中，转载机的机尾将与运输巷下帮挤死，造成开帮处理。机头旋转的弧线是用转载机的长度作弦长来描述的。为解决这一问题，采用了在运输巷拐点处扩帮和缩短转载机的长度来实现。

（4）根据工作面长度，调采角度确定调采比例。设计工作面推进到过回风巷40m时，开始吃斜子，旋转回采采用长短刀结合的方法。

2．确定旋转中心

工作面推进到机尾越过回风巷拐点24m，此时机尾已增加支架20部及前后刮板机槽。此时工作面长度又增加到310m。机头距运输巷拐点30m。

旋转中心：O的位置置于工作面以外，是虚心旋转，如下图所示。

OO′/OD′=7.5/62，求得OD′为43m。旋转虚心置于工作面外43m处。

C＇D＇=2C＇P=2O＇C＇×tog23.14/2= 2×310×0.201=124m

运输巷转折点最大开帮量为：

PO＂=O＇O＂-O＇C＇=O＇C＇/cos11.606-O＇C=310/0.979-310=6.65m

3．旋转半径的确定

以工作面前刮板输送机机尾为旋转中心点，机尾推进度不大。支架几乎原地反复支撑顶板。易造成顶板破碎下沉。且上隅角气体易积聚蓄热。故将旋转中心选择为工作面之外。保证工作面旋转过程中各处都有推进度。转采比例为：头尾比9:1。短刀依次增加为40m。

旋转半径为：R=OO′+O′D′= 353m

4．转采前后运输巷设备的调整

以前部刮板机机头为基准参照点。在工作面推进到机尾接近回风巷拐点时，工作面处于最短位置，工作面机头的超前距离几乎为零，工作面长度为290m。此时，前部刮板机头距运输巷拐点还有100m。按设计进行转采，继续平行推进。机尾增补支架，当机头至运输巷60m时，机尾已增加支架14部。此时工作面长度为310m，机尾已越过回风巷拐点40m。

此时，运输巷的设备列车提前移至130米外，为了转采时转载机的长度（即旋转弧度对应的弧长）少受运输巷上下帮的限制及减少无帮量，把转载机平槽拆去3块，使转载机的长度缩短为45m。同时将第二部胶带输送机向煤帮侧紧靠，以缩短旋转弧长，方便旋转。

5．运输巷拐点处扩帮及支护

按计算出的扩帮量为6.65m，分为两次进行。随着转采的推进，机头逐步接近运输巷拐点。扩帮处按原巷道的支护方式进行。但加密了锚杆支护和锚索的间排距，并将锚索的仰角偏向煤帮侧75°。原巷道支护木垛，用三排单体支柱与原巷道及扩帮后形成的三角区域隔离开来。

三、前后刮板机和支架的控制

采用两端头交互斜切进刀时，工作面支架和刮板机呈现缓慢下滑，起因是依次推移刮板机，此时割整刀的下滑量为50mm到100mm（实测）。从上向下割煤，由下往上依次推移刮板机，此时割整刀的下滑量为0~8mm（实测）。为了确保转采时前后刮板机与转载机的合理搭接，采取如下控制方法：

1.在长短刀上进行控制

到达O＇点之前，先割长刀，后割短刀。由上向下依次推移刮板机。越过O＇点时，先割短刀后割长刀，使局部暂时减少设备的移动，故而支架刮板机等沿斜面方向产生的向下分力也减少。所以支架和刮板机几乎处于静止状态，不会下滑或下滑量很小。

2.控制推移方向

综放工作面正常生产的工序是：自机尾进刀—割煤—移架—推前部刮板机—放煤—拉后部刮板机。在此种往复过程中，刮板机发生相对滑动。这种滑动是通过刮板机弯曲段体现，支架推移杆会发生一定量的偏量，不是正向推移，因而推移中要向左或右产生作用分力。当采煤机向机头割煤时，由机尾向机头依次推移刮板机产生的作用分力指向机头侧。当采煤机向机尾割煤时推移刮板机的作用分力指向机尾。利用这一原理，在过O＇点前后改变割煤方式。

3.控制刮板机

人为调整刮板机的推移方向，阻止其下滑，并逐步回调，即：工作面每隔10部支架装设一个推移千斤顶，推移刮板机时，把千斤顶一端固定在刮板机下滑方向的临架底座前；另一端顶在刮板机边的窝槽内，推移刮板机时，千斤顶与支架的推移装置共同作用，阻止下滑。

四、结论

011604工作面从1768m的初采到转采时推进了1100m。在回采过程中，通过对超前距离的长短与下滑量大小的实验，及对矿压规律的观测，积累了一定的数据，并制定了严密的措施，确保了工作面转采的成功，也取得了显著的经济效益。一是转采成功顺利回收了煤炭资源15万吨，在转采中没有影响正常生产。二是丰富了回采工艺技术，为将来的转采提供了经验。三是提高了资源回收率，为采由于地质构造造成的斜坡边角等煤积累了经验。

（作者单位：神华乌海能源公乌素煤业公司）

（责任编辑：庞永厚）