不等长工作面旋移对接技术研究与应用

穆长征

摘要：综采工作面旋转式采煤20世纪70年代始于德国，至20世纪80年代初，我国一些矿区进行了尝试，均以研究不够深入而试验失败，因此普通综采工作面旋移对接式开采未在我国大范围推广应用。

Abstract： The rotation mining of fully mechanized working face began in Germany in 1970s， and to the beginning of the 1980s， some mining areas in China have carried on the attempt， but the research was not so thorough enough to fail the test， so rotary joint technology for mining on ordinary mechanized mining face has not been applied in large scale in China.

關键词：旋移对接；采煤；技术；研究

Key words： rotary joint；coal mining；technology；research

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）19-0147-03

1 综采工作面旋移对接采煤方法

1.1 地质概况

戊9—17040工作面位于戊七北部扩大区，东部和东北部是己经回采结束的戊9—10—20060工作面和戊10—20100工作面；南到北翼工业广场保护煤柱，西与戊10—17020工作面和戊9—17020工作面相邻。工作面标高-125～-225m，工作面有效走向长：里段455.5m，外段480m，里段平均斜宽85.5m，外段平均倾斜宽121.9m，里切眼斜长84.5m，超前外切眼斜长33.8m，回采面积97457.3m2。所采煤层为戊8、戊9煤层，煤层结构较稳定，戊9煤厚1.0～1.6m，一般为1.2m左右，戊8煤厚0.7～1.0m，一般厚0.8m左右，戊8煤层与戊9煤层夹矸为砂质泥岩，其中风巷在4011点里40m至4025点里40m处之间，机巷在4018点至4032点处，戊8与戊9夹矸1.0～3.5m之间，其余机、风、切、戊8与戊9夹矸在0.6～1.m之间。煤层倾角8°～14.9°，平均10.7°，为走向长壁工作面。

1.2 旋移对接开采和重开切眼开采方案比较

根据本区域的采矿地质条件，提出如下方案的技术和经济分析：

方案一：戊9—17040工作面综采旋移对接开采，当采面推进400m左右时，采排将以风巷为中心旋转36°，旋转后推进20m左右与超前切眼进行矩形对接，对接后采面斜长由原来的85.5m增加到121.9m。（见图1）

方案二：戊9—17040里段综采工作面正常布置，外段重开切眼综采开采，采面的运煤、运料和通风路线同方案一。（见图2）

通过上述比较选择旋转对接节省大量工时和成本。

2 综采工作面旋移对接工艺及参数的确定

2.1 旋转方案的确定

戊9—17040综采工作面折线布置呈不规则的刀把状，中间的接合部36°旋转开采区，经过技术方案比较，决定采用虚旋转中心的方法，在机巷拐点处开掘一条长40m的转采斜巷，与走向和倾向布置的运输巷分别成18°角；根据地质条件和设备条件，确定1：4调斜比，进行旋转开采。（见图3）

工艺过程采用短刀斜切、单向割煤、及时支护、先零后整回采方式。具体为：①如图4所示，将小扇形面积oae的长边ae，定为采煤机有效截深的整数倍，ab、bc、cd、de均为采煤机的截深。②截割开始时，采煤机停在距机头30m处，机尾距采煤机段输送机未推移，采煤机到机头段已完成输送机的推移。

2.2 对接方案的确定

在支架推至距外切眼20m时，将补风巷内闲置的单体柱、铰接梁、圆木等设备回收至外切眼风巷。在外切眼以外打两排超前抬棚，随采面推进补风巷内回掉的单体柱、铰接梁，当搬运至外切眼风巷补打超前抬棚，长度不低于50m。同时要将外切眼煤墙侧工字钢腿拴好防倒绳，防止倾倒伤人。

在工作面外切眼15m时，在补风巷顶板上平行于待接支架标出一条红线直至工作面，红线与待接支架下帮留有0.3m距离，在这条线上、下各0.2m处再标出一条红线至工作面。采面最后一架（58架）上侧护板沿中间红线推进，上、下不能超出对接范围。

在距外切眼10m时，要对外切眼及补风巷进行落底，平整，高度不低于2.5m，调整机尾底座高度，使机尾底座与补风巷相平.保证支架对接到位后，运输机机尾拉出顺畅，以便铺溜槽，支架底座不出现错台。同时要逐架恢复外切眼内液压系统，保证其完好、可靠。

在距外切眼2.4m时，在采面最后一架沿里线推进前提下，机头甩斜子，使采面煤墙尽量与外切眼平行，便于延长运输机。

3 不等长综采工作面旋移对接采煤法现场实施重点

戊9—17040工作面旋转36度开采，从2016年5月11日四点班开始旋转进刀（每天一个生产班生产），至2016年5月22日四点班工作面旋转结束，旋转回采进尺平均34.5m，日平均3m，使该综采工作面通过36°旋转开采为采面对接创造条件；5月23日四点班开始进入采面对接调试期，至5月29日四点班采面进入对接位置开始对接，回采进尺平均20m，日平均3m，保证了安全生产，达到了预期目标。

采用打支杆的方法减少推溜时上窜分力；严格控制工作面的推溜顺序；随时调整支架的支护状态，减少运输机上窜分力。

在采面安装时，就已经把支架、槽子等运输到相应的切眼中，里切眼和外切眼分别安装58架和25架，共计83架。同时，槽子立放于支架柱脚上，并拴上防倒铁丝，以保证安全和对接时顺利回缩机层。为了使外切眼内的第一组支架少占用风巷，影响回采通风断面及风量，同时考虑到里切眼58架距补风巷上帮保持一定的距离，保证顺利拉移支架，确定外切眼的第一组架跨补风巷宽度为0.3m。同时将溜槽、大鏈摆放在相应的位置。

支架对接前20m、10m、5m及对接前2～3天都要密切观注对接架间隙的变化，提前回收补风巷内的杂物与物料，保持出口畅通和补风巷的高度，保证超前支护的质量与效果。

同时对接前准备好所需要的设备、备品备件、设施及所需用的工具，如运输机槽、销排、连接装置、水管、液压管路、电缆、电费夹、控制线等；同时对接所需的工具，钎子、锤子、套管、搬手、手动葫芦、滑轮、回柱绞车等。

4 不等长综采工作面旋移对接开采经济社会效益分析

4.1 经济效益

不等长工作面旋移对接开采效果比较分析（旋移对接开采与搬家对比）。方案一综采工作面旋转开采；方案二综采工作面拆除、重新开切眼安装新工作面生产。

方案一，回采期间技术难度较大，但多回采原煤产量8313t，吨煤单价640元，开采人工费用、材料费、电费等构成的吨煤成本430元/吨，实现经济效益0.8313×（640-430）=174.6万元。

方案二，综采工作面拆除前要进行炮采铺网扩大棚，为回收创造条件，共计投入原料和人工费用合计36万元；拆除、安装各一个工作面（58架）按1个月时间，需投入原材料和人工等费用合计248万元，重新掘新切眼85.5m巷道，投入资金212.67万元，导致综采准备队一个多月没有接续面而停产，参考上三个月本采面原煤平均产量5万吨计算，预估损失1050万元，以上合计亏损1546.67万元。

对比两方案，验期内方案一比方案二增加的经济效益为1721.27万元。

4.2 社会效益

①复杂条件下采用综采工作面开采，机械化程度、安全可靠性、全员效率、回采工效、资源回收率等，都较其它回采工艺优越得多，项目试验成功提高了矿井开采机械化水平，延长了矿井的服务年限。该项技术在平顶山矿区和全国推广应用必将产生巨大的经济、社会效益。②不等长综采工作面旋移对接开采技术的试验成功，对于平煤集团在复杂条件和老区残块煤柱回收，提供了机械化开采的新途径，对全省、全国类似条件下拓展综采应用范围提供了参考，该项技术推广应用将会给煤炭企业带来巨大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]杜庆新，曹玉春，李振君.调刀旋转式采煤在高档普采中的应用[J].煤炭技术，2005（02）.

[2]王克军.旋转式回采技术的研究与应用[J].能源技术与管理，2006（03）

[3]邵福兵，邹朝阳，张沛顶.综采放顶煤工作面旋转回采技术的研究与应用[J].中国煤炭，2011（08）.