庞庄煤矿复杂条件下综采工作面旋转开采技术

张先华+张磊+孟庆凯+何辉

摘 要：庞庄煤矿庞庄井是衰老收缩矿井，工作面以边角残煤、煤柱为主，工作面回采过程中过多条关系复杂老硐，工作面设计为呈不规则形状，如何最大限度的回收煤炭资源、安全前提下延长矿井寿命，经过深入研究确定局部采用旋转技术进行回采，效益明显。

关键词：煤柱 关系复杂老硐 综采 旋转

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概况

庞庄煤矿-370东大巷七煤煤柱工作面为煤柱开采，上、下侧靠近7煤采空区，顶板压力大，裂隙较发育，上侧为704、718、714工作面采空区；下侧为720、722、724、728工作面采空区；左侧为F48断层；右侧为-370东大巷七煤煤柱里面。回采过程中过多条-370小湖系东大巷采区平巷、上下山老峒及两侧工作面老峒，老峒关系复杂，老峒有顶板老峒、本层老峒及底板老峒。-370东大巷七煤煤柱外面煤层厚度为2.5～3.6 m，平均煤厚为3.2 m，无夹矸。煤层倾角3°～15°，平均倾角8°，倾向长108 m，安装ZY3200-17/35型液压支架72架，采用综合机械化走向长壁全部垮落采煤法。

由于该面是煤柱面，为了最大限度的提高资源回收率，因此，该面设计为不规则形状，避免搬家而造成的矿井产量下降，回采过程中需要旋转回采。

2 工作面旋转方案

-370东大巷七煤煤柱工作面旋转度数为53°，皮带机道转采长度30 m，材料道转采长度110 m，同时工作面旋转位置处于老峒附近，且该处老峒关系复杂，有穿层老峒（同层老峒过渡为底板老峒）、同层老峒（走向、倾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已经冒落）等，根据实际地质条件，为了迅速过完老峒，因此，选择虚旋转和实旋转相结合的方式进行旋转。

2.1 旋转期间顶板管理

下端头为旋转中心，推进度慢，给顶板管理带来一定的难度，根据该面实际地质条件，需增打两个木垛加强此处支护。

2.2 旋转开采工艺

该面倾向长度108 m，工作面倾向长度较短，并为了最大限度的防止工作面溜子下滑，保证推进度小的地方支架的移动次数减少，更加有利于控制顶板，采用“长、短”刀穿梭割煤。工作面旋转开采时，每次调斜进刀不能在同一处，相邻两刀煤错距应大于输送机最小弯曲段长度，该面根据工作面情况选择24架；工作面采用单向推溜，由拐点向上推溜；移架由拐点向上移架，移架时使用侧护板或使用单体辅助移架防止支架挤咬；工作面每调一个循环后，进一趟长刀，面中部不能滞后，要进行调整溜子、支架，以保证工作面溜子、支架直。另过工作面小井时，为了保证安全快速通过小井，到小井位置采用往返一次割两刀的方式，但是为了保证工作面溜子不下滑始终保持从工作面溜头向上推溜子，工作面支架调斜。

另外该面设计时，由于考虑最大限度的回收煤炭资源，工作面调上头回采后，工作面逐步变长，上端头需带炭回采（最长处带炭11 m），带炭部分采用单体配合铰接顶梁的支护方式。工作面支护所受的阻力，一方面是控顶距内及悬露直接顶的全部重量Q1，另一方面是部分老顶的裂隙带中不能形成平衡的岩层给予的载荷Q2，支护强度P=Q1+Q2，因Q2是难以确定的，通常Q1作为载荷基数，而后再考虑一定的富裕系数n。

冒落带高度确定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M为采高（m）；S为顶板岩梁触矸处沉降值（m），一般取0.2；K为岩石破碎膨胀系数，K取1.3；∑h为冒落带高度（m），取8.7 m；

r：冒落带岩层平均容重=2.5 t/m3；n：考虑顶板周期来压及支架承载不均衡系数，取2；则：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

单位面积上所需支柱根数e的确定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：单体支柱的工作阻力，取25.5吨/根（按DZ-28计算）

排柱距的确定：①工作面排距为L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根据地质条件和顶板岩性及矿现有的设备资源，从以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控顶距为6 m，支护密度2.0根/的支护方式能够满足工作面顶板矿压活动的要求。为提高工作面支护安全系数，确定带炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控顶距6 m，支护密度2.0根/的布置方式。

2.3旋转开采过老峒

揭露老峒前需提前对老峒进行超前支护，支护方式为：724溜子道横管前必须在底板老硐位置处打“井”字型木垛结实顶板，并用木楔楔紧，木垛间距为1 m，木垛料规格为：1.5 m和2.0 m半圆木。过728材料道横管时，人员能进入的情况下可以提前使用单体、半圆木支护。老硐口5 m范围使用单体支柱配合半圆木（直径不小于180 mm）提前扶倾向棚支护，棚距为1.2 m。过小井时提前在小井处使用长5.5 m的轨道（22 kg/m）依次排列盖住小井，共计放置1层。用轨道盖住后，使用直径不小于200 mm的半圆木在小井及前后5m范围内依次排列（规格为：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必须严实，到顶到帮。过小井时，小井影响范围内的液压支架初撑力保证24 MPa即可，不能过度升劲。回采至小井时，先用炭灌入小井上方木垛内填实，然后在小井影响范围内支架下方沿倾向穿5 m的工字钢，工字钢间距为0.5 m，至到完全通过小井后结束施工。

3 结语

复杂条件下综采工作面旋转开采技术在庞庄煤矿的成功开采为矿井回采煤3.8万吨，创造经济效益1500余万元，有效增加了工作面推进长度，减少搬家次数，延长了衰老矿井的服务年限，极大地提高了资源回收率。

参考文献

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[2] 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.endprint

摘 要：庞庄煤矿庞庄井是衰老收缩矿井，工作面以边角残煤、煤柱为主，工作面回采过程中过多条关系复杂老硐，工作面设计为呈不规则形状，如何最大限度的回收煤炭资源、安全前提下延长矿井寿命，经过深入研究确定局部采用旋转技术进行回采，效益明显。

关键词：煤柱 关系复杂老硐 综采 旋转

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概况

庞庄煤矿-370东大巷七煤煤柱工作面为煤柱开采，上、下侧靠近7煤采空区，顶板压力大，裂隙较发育，上侧为704、718、714工作面采空区；下侧为720、722、724、728工作面采空区；左侧为F48断层；右侧为-370东大巷七煤煤柱里面。回采过程中过多条-370小湖系东大巷采区平巷、上下山老峒及两侧工作面老峒，老峒关系复杂，老峒有顶板老峒、本层老峒及底板老峒。-370东大巷七煤煤柱外面煤层厚度为2.5～3.6 m，平均煤厚为3.2 m，无夹矸。煤层倾角3°～15°，平均倾角8°，倾向长108 m，安装ZY3200-17/35型液压支架72架，采用综合机械化走向长壁全部垮落采煤法。

由于该面是煤柱面，为了最大限度的提高资源回收率，因此，该面设计为不规则形状，避免搬家而造成的矿井产量下降，回采过程中需要旋转回采。

2 工作面旋转方案

-370东大巷七煤煤柱工作面旋转度数为53°，皮带机道转采长度30 m，材料道转采长度110 m，同时工作面旋转位置处于老峒附近，且该处老峒关系复杂，有穿层老峒（同层老峒过渡为底板老峒）、同层老峒（走向、倾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已经冒落）等，根据实际地质条件，为了迅速过完老峒，因此，选择虚旋转和实旋转相结合的方式进行旋转。

2.1 旋转期间顶板管理

下端头为旋转中心，推进度慢，给顶板管理带来一定的难度，根据该面实际地质条件，需增打两个木垛加强此处支护。

2.2 旋转开采工艺

该面倾向长度108 m，工作面倾向长度较短，并为了最大限度的防止工作面溜子下滑，保证推进度小的地方支架的移动次数减少，更加有利于控制顶板，采用“长、短”刀穿梭割煤。工作面旋转开采时，每次调斜进刀不能在同一处，相邻两刀煤错距应大于输送机最小弯曲段长度，该面根据工作面情况选择24架；工作面采用单向推溜，由拐点向上推溜；移架由拐点向上移架，移架时使用侧护板或使用单体辅助移架防止支架挤咬；工作面每调一个循环后，进一趟长刀，面中部不能滞后，要进行调整溜子、支架，以保证工作面溜子、支架直。另过工作面小井时，为了保证安全快速通过小井，到小井位置采用往返一次割两刀的方式，但是为了保证工作面溜子不下滑始终保持从工作面溜头向上推溜子，工作面支架调斜。

另外该面设计时，由于考虑最大限度的回收煤炭资源，工作面调上头回采后，工作面逐步变长，上端头需带炭回采（最长处带炭11 m），带炭部分采用单体配合铰接顶梁的支护方式。工作面支护所受的阻力，一方面是控顶距内及悬露直接顶的全部重量Q1，另一方面是部分老顶的裂隙带中不能形成平衡的岩层给予的载荷Q2，支护强度P=Q1+Q2，因Q2是难以确定的，通常Q1作为载荷基数，而后再考虑一定的富裕系数n。

冒落带高度确定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M为采高（m）；S为顶板岩梁触矸处沉降值（m），一般取0.2；K为岩石破碎膨胀系数，K取1.3；∑h为冒落带高度（m），取8.7 m；

r：冒落带岩层平均容重=2.5 t/m3；n：考虑顶板周期来压及支架承载不均衡系数，取2；则：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

单位面积上所需支柱根数e的确定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：单体支柱的工作阻力，取25.5吨/根（按DZ-28计算）

排柱距的确定：①工作面排距为L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根据地质条件和顶板岩性及矿现有的设备资源，从以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控顶距为6 m，支护密度2.0根/的支护方式能够满足工作面顶板矿压活动的要求。为提高工作面支护安全系数，确定带炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控顶距6 m，支护密度2.0根/的布置方式。

2.3旋转开采过老峒

揭露老峒前需提前对老峒进行超前支护，支护方式为：724溜子道横管前必须在底板老硐位置处打“井”字型木垛结实顶板，并用木楔楔紧，木垛间距为1 m，木垛料规格为：1.5 m和2.0 m半圆木。过728材料道横管时，人员能进入的情况下可以提前使用单体、半圆木支护。老硐口5 m范围使用单体支柱配合半圆木（直径不小于180 mm）提前扶倾向棚支护，棚距为1.2 m。过小井时提前在小井处使用长5.5 m的轨道（22 kg/m）依次排列盖住小井，共计放置1层。用轨道盖住后，使用直径不小于200 mm的半圆木在小井及前后5m范围内依次排列（规格为：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必须严实，到顶到帮。过小井时，小井影响范围内的液压支架初撑力保证24 MPa即可，不能过度升劲。回采至小井时，先用炭灌入小井上方木垛内填实，然后在小井影响范围内支架下方沿倾向穿5 m的工字钢，工字钢间距为0.5 m，至到完全通过小井后结束施工。

3 结语

复杂条件下综采工作面旋转开采技术在庞庄煤矿的成功开采为矿井回采煤3.8万吨，创造经济效益1500余万元，有效增加了工作面推进长度，减少搬家次数，延长了衰老矿井的服务年限，极大地提高了资源回收率。

参考文献

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[2] 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.endprint

摘 要：庞庄煤矿庞庄井是衰老收缩矿井，工作面以边角残煤、煤柱为主，工作面回采过程中过多条关系复杂老硐，工作面设计为呈不规则形状，如何最大限度的回收煤炭资源、安全前提下延长矿井寿命，经过深入研究确定局部采用旋转技术进行回采，效益明显。

关键词：煤柱 关系复杂老硐 综采 旋转

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0069-01

1 工作面概况

庞庄煤矿-370东大巷七煤煤柱工作面为煤柱开采，上、下侧靠近7煤采空区，顶板压力大，裂隙较发育，上侧为704、718、714工作面采空区；下侧为720、722、724、728工作面采空区；左侧为F48断层；右侧为-370东大巷七煤煤柱里面。回采过程中过多条-370小湖系东大巷采区平巷、上下山老峒及两侧工作面老峒，老峒关系复杂，老峒有顶板老峒、本层老峒及底板老峒。-370东大巷七煤煤柱外面煤层厚度为2.5～3.6 m，平均煤厚为3.2 m，无夹矸。煤层倾角3°～15°，平均倾角8°，倾向长108 m，安装ZY3200-17/35型液压支架72架，采用综合机械化走向长壁全部垮落采煤法。

由于该面是煤柱面，为了最大限度的提高资源回收率，因此，该面设计为不规则形状，避免搬家而造成的矿井产量下降，回采过程中需要旋转回采。

2 工作面旋转方案

-370东大巷七煤煤柱工作面旋转度数为53°，皮带机道转采长度30 m，材料道转采长度110 m，同时工作面旋转位置处于老峒附近，且该处老峒关系复杂，有穿层老峒（同层老峒过渡为底板老峒）、同层老峒（走向、倾向）、溜煤小井（溜煤小井距工作面底板6 m，且上方已经冒落）等，根据实际地质条件，为了迅速过完老峒，因此，选择虚旋转和实旋转相结合的方式进行旋转。

2.1 旋转期间顶板管理

下端头为旋转中心，推进度慢，给顶板管理带来一定的难度，根据该面实际地质条件，需增打两个木垛加强此处支护。

2.2 旋转开采工艺

该面倾向长度108 m，工作面倾向长度较短，并为了最大限度的防止工作面溜子下滑，保证推进度小的地方支架的移动次数减少，更加有利于控制顶板，采用“长、短”刀穿梭割煤。工作面旋转开采时，每次调斜进刀不能在同一处，相邻两刀煤错距应大于输送机最小弯曲段长度，该面根据工作面情况选择24架；工作面采用单向推溜，由拐点向上推溜；移架由拐点向上移架，移架时使用侧护板或使用单体辅助移架防止支架挤咬；工作面每调一个循环后，进一趟长刀，面中部不能滞后，要进行调整溜子、支架，以保证工作面溜子、支架直。另过工作面小井时，为了保证安全快速通过小井，到小井位置采用往返一次割两刀的方式，但是为了保证工作面溜子不下滑始终保持从工作面溜头向上推溜子，工作面支架调斜。

另外该面设计时，由于考虑最大限度的回收煤炭资源，工作面调上头回采后，工作面逐步变长，上端头需带炭回采（最长处带炭11 m），带炭部分采用单体配合铰接顶梁的支护方式。工作面支护所受的阻力，一方面是控顶距内及悬露直接顶的全部重量Q1，另一方面是部分老顶的裂隙带中不能形成平衡的岩层给予的载荷Q2，支护强度P=Q1+Q2，因Q2是难以确定的，通常Q1作为载荷基数，而后再考虑一定的富裕系数n。

冒落带高度确定：

M-S 2.8-0.2

∑h=──── =────── =8.7（m）

K-1 1.3-1

式中：M为采高（m）；S为顶板岩梁触矸处沉降值（m），一般取0.2；K为岩石破碎膨胀系数，K取1.3；∑h为冒落带高度（m），取8.7 m；

r：冒落带岩层平均容重=2.5 t/m3；n：考虑顶板周期来压及支架承载不均衡系数，取2；则：P=Q1×n=∑h×r×n=8.7m×2.5×2=43.5 t/m2。

单位面积上所需支柱根数e的确定：

p 43.5

e =─── =───── =1.7根/㎡

ρ 25.5

ρ：单体支柱的工作阻力，取25.5吨/根（按DZ-28计算）

排柱距的确定：①工作面排距为L=1.2 m

L 1.2

②柱距：J=── =───── =0.71（m）

1·e 1×1.7

根据地质条件和顶板岩性及矿现有的设备资源，从以上分析得出：采用排距1.2 m，柱距0.71 m。最大控顶距为6 m，支护密度2.0根/的支护方式能够满足工作面顶板矿压活动的要求。为提高工作面支护安全系数，确定带炭部分采用排距1.2 m，柱距0.60 m，最大控顶距6 m，支护密度2.0根/的布置方式。

2.3旋转开采过老峒

揭露老峒前需提前对老峒进行超前支护，支护方式为：724溜子道横管前必须在底板老硐位置处打“井”字型木垛结实顶板，并用木楔楔紧，木垛间距为1 m，木垛料规格为：1.5 m和2.0 m半圆木。过728材料道横管时，人员能进入的情况下可以提前使用单体、半圆木支护。老硐口5 m范围使用单体支柱配合半圆木（直径不小于180 mm）提前扶倾向棚支护，棚距为1.2 m。过小井时提前在小井处使用长5.5 m的轨道（22 kg/m）依次排列盖住小井，共计放置1层。用轨道盖住后，使用直径不小于200 mm的半圆木在小井及前后5m范围内依次排列（规格为：3.0 m和1.5 m）充填巷道，充填必须严实，到顶到帮。过小井时，小井影响范围内的液压支架初撑力保证24 MPa即可，不能过度升劲。回采至小井时，先用炭灌入小井上方木垛内填实，然后在小井影响范围内支架下方沿倾向穿5 m的工字钢，工字钢间距为0.5 m，至到完全通过小井后结束施工。

3 结语

复杂条件下综采工作面旋转开采技术在庞庄煤矿的成功开采为矿井回采煤3.8万吨，创造经济效益1500余万元，有效增加了工作面推进长度，减少搬家次数，延长了衰老矿井的服务年限，极大地提高了资源回收率。

参考文献

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[2] 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.endprint