大倾角综采工作面收尾旋转调斜工艺实践

刘　康

(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏　苏州　215163)

综合机械化采煤工作面调斜技术应用于三角煤回收、往复开采以及断层导致的工作面调整，本质上是围绕圆心进行的一定角度的旋转，分为实中心旋转和虚中心旋转[1-3].大部分情况下，它以上巷机尾或下巷机头为中心，工作面另一端围绕中心进行旋转，工作面截割扇形煤壁进行开采。

根据回采经验，大倾角综采工作面回采过程中工作面伪斜布置能够防止工作面设备上窜下滑，一般伪斜角度在5°～7°[4-7].众维煤矿一直严格执行伪斜开采，同时工作面在遇到调斜开采时采用虚心调斜方式，保证工作面支架不会存在咬架挤架现象。

众维煤矿12081综采工作面回采末期多次采用虚心调斜控制工作面上窜下滑现象，但是效果并不理想，不能够充分回收煤炭资源，在多次尝试后机头已经回采至工作面上绳位置，此时工作面与停采线斜交，需要调斜10°41′. 因此，众维煤矿开展大倾角综采工作面收尾旋转调斜工艺实践，采用定心旋转正斜回采的方式进行上绳收尾，以便最大程度回收煤炭资源。

1　工程概况

众维煤矿12081综采工作面地面对应位置为天山南麓低山带，标高+2 900～+2 960 m，工作面平均埋深380 m；12081工作面属二采区第7个综采工作面，北部、南部和东部均为实体煤，西临二采区回风上山；工作面开采煤层为IV13煤，倾角30°，均厚2.1 m，工作面斜长165 m，平均走向长度366 m；煤层直接顶以厚层状细～粗粒砂岩为主，厚度为8.27～20.13 m，平均厚度14.2 m；伪顶为薄层状含炭泥岩或含炭粉砂岩，厚度为0～1.15 m，平均厚度0.57 m；直接底为厚层状粉砂岩，局部为细粒砂岩，成分以石英长石为主，钙质胶结，具小型交错层理，厚度为23.65～41.03 m，平均厚度为32.34 m，煤层顶底板情况见表1.

表1　煤层顶底板情况表

2　工作面收尾旋转调斜工艺

2.1　旋转调斜方案

众维煤矿大倾角综采工作面12081采用伪斜布置，回采临近结束时，12021工作面上巷距离停采线49.5 m，下巷距离停采线21 m，下巷超前上巷13.5 m，见图1.

图1　工作面推采位置及停采线位置图

综采工作面调斜方式有实中心调斜和虚中心调斜两种[8-10].由于12021工作面顶板较为稳定、调斜角度不大，采用实中心调斜开采。在调斜前，下巷超前上巷13.5 m，调斜后上巷超前下巷15 m，调斜方案示意图见图2.

图2　工作面调采方案示意图

2.2　旋转调斜参数设计

当工作面下巷推进至上网上绳位置时，停止推移机头处刮板输送机，机尾端移一个截深，保持机头不动，将刮板输送机顺直，再进行采煤机割煤，每割一刀为一个小扇形，调斜参数如下：

1) 每循环调斜角度为：

式中：

B—采煤机截深，m，取0.6；

L—工作面长度，m，取178.3.

经过计算，得a'=0°13′.

2) 调斜完(旋转完)扇形块段共需循环刀数m计算如下：

当前工作面斜长178.89 m，工作面垂直推进方向时斜长为177.59 m，调斜结束后工作面斜长为178.49 m，工作面支架总长178.5 m，所以工作面总长度满足支架长度要求，不需要回撤支架。

2.3　旋转调斜工艺

1) 工作面割煤循环。

由于工作面采用定点调斜，根据现工作面推进位置及工作面支架推进距离关系，保持机头不动，每推进6个机尾作为一个循环，顺直工作面刮板输送机。

a) 煤机从110#架重刀割机尾三角煤，从20#架向110#架推刮板输送机，煤机重刀下行至10#架(一个机尾)。b) 煤机空刀上行，从110#架重刀割机尾三角煤，从40#架向110#架推刮板输送机，煤机重刀下行至30#架(二个机尾)。c) 煤机空刀上行，从110#架重刀割机尾三角煤，从60#架向110#支架推刮板输送机，煤机重刀下行至50#架(三个机尾)。d) 煤机空刀上行，从110#架重刀割机尾三角煤，从80#架向110#支架推刮板输送机，煤机重刀下行至70#架(四个机尾)。e) 煤机空刀上行，从110#架重刀割机尾三角煤，从100#架向110#支架推刮板输送机，煤机重刀下行至90#架(五个机尾)。f) 煤机上行斜切进刀割机尾三角煤，下行顺直煤墙至机头3#支架(六个机尾)。

工作面在调采过程中，如出现中间架滞后，可保持机头、机尾不动，通过工作面支架拉线找直，煤机上下返刀顺直工作面刮板输送机，杜绝出现挤架、咬架现象。工作面进刀示意图见图3.

图3　工作面进刀示意图

2) 支架防挤措施。

a) 支架中心距保持在1 500±100 mm.b) 严禁运输机拐急弯处拉架，工作面弧度段拉架，应密切关注架间隙，如出现拉架困难，及时调整支架间隙。c) 支架侧护板必须升紧，防止拉临近支架造成架间隙减小，引起支架挤死。d) 连续5架平均间隙在100 mm的应及时调整，防止挤死支架。e) 调架顺序沿机头向机尾进行，逐架调整。f) 支架应和运输机始终保持垂直状态，偏角不超过5°，超过5°及时调架。

3) 工作面防滑措施。

a) 刮板机头处打设两根液压支柱作为戗柱，防止调斜过程中刮板机下滑。b) 根据工作面长度变化，适时拆除刮板机中部槽，保证工作面刮板机与转载机搭接合理。c) 工作面在调采过程中，为了防止工作面支架及刮板输送机下滑，必须使用单体柱在10#架(以后每隔10架)打设一个防滑戗柱，打设方法为10#架底座推移框架底座至11#架输送机十字连接头。d) 工作面调斜过程中必须保证上下安全出口空间，不能满足要求时必须进行扩帮。e) 根据工作面地质情况，为防止刮板输送机在工作面采煤时造成下滑，在地面检修刮板输送机时在刮板输送机底板焊接2 根规格20 mm×700 mm 的螺纹钢作为防滑装置。f) 在液压支架上安装防倒防滑装置。液压支架防倒防滑装置是利用装设在支架上的防倒、防滑千斤顶在调架时产生一定的推力，以防支架下滑、倾倒，并进行架间调整的一种装置。

3　调斜安全技术措施

1) 调斜回采期间，加强顶板及煤墙管理，工作面片帮地段及时拉超前架并伸出伸缩梁护帮板维护煤墙及顶板。

2) 工作面泵站压力不得小于30 MPa，支架升紧升牢，保证支架初撑力不小于24 MPa.

3) 工作面运输机严禁急拐弯，防止折断运输机哑铃销或齿轨，严禁在煤机机身位置推刮板输送机。

4) 因调斜期间机头推进度较慢，应加强机头超前管理，每班必须安排专人处理超前支护隐患，并对机头超前支护循环注液，保证顶板支护效果。

5) 坚持二次推刮板输送机制，以使刮板输送机帮紧贴煤墙，减小支架顶梁与煤壁的距离。

6) 工作面推刮板输送机前机头处戗柱必须进行补液确保支柱支撑有力，防止刮板输送机下滑。

7) 工作面调斜回采，每个调斜循环集中调整一次架形，保证一个支架的两个大立柱直线偏差不得超过70 mm.

8) 工作面调斜多进机尾，机尾不得超前放棚，并保证超前支护长度符合规程规定。

4　结　论

1) 众维煤矿通过大倾角综采工作面收尾旋转调斜工艺实践，采用定心旋转正斜回采的方式进行上绳收尾，有效防止了工作面刮板输送机下滑和支架咬架挤架现象，提高了工作面生产效率，增加了煤炭资源回收率。

2) 解决了众维煤矿大倾角综采工作面只能进行伪斜虚心回采技术调整工作面上窜下滑的难题，为以后的大倾角综采工作面提高煤炭资源回收率起到了指导作用。

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