浅谈不规则工作面综采技术应用

梁鹏飞　李向阳

摘 要：煤炭开采过程，作业面的不规则问题较为常见，为保证煤炭开采效率，需要发挥综采技术的运用优势。本文对综采技术运用现状加以分析，明确技术应用过程的制约因素，并结合煤矿开采案例，对不规则作业面开采过程旋转开采、缩面开采等工艺的运用详细说明，旨在为综采技术的高效运用拓宽思路。

关键词：不规则工作面;综采技术;旋转开采;缩面开采

随着煤矿开采工作日益深入，面临的地质条件也更加复杂，工作面出现断层或者不规则问题，增加综采作业难度。因此，结合综采技术运用现状，合理选择技术运用，对煤炭开采顺利进行有重要影响。

1 综采技术的应用现状

煤炭开采环节，综采技术适合应用在特厚煤层的开采过程，其投资低、效益高，可保障采煤安全。同时，综采技术的运用还能有效提高煤矿的开采效率，结合不规则开采面，对综采技术的应用展开分析，还存在如下几方面问题：

①技术发展滞后，受到采煤设备、技术等制约，采煤方法的选择也有所区别。原因在于，机械设备的功能不同，满足采煤环节不同需求。不同采煤设备在使用以及维护方面对煤矿产能可产生较大影响。比如：大规模使用综采设备，能够有效将采煤效率提升，但是设备使用过程会占据较大空间，对巷道布局以及生产系统的规划造成较大困难。与此同时，采煤作业面不规则，也会影响综采技术实际应用效果。综采工艺运用环节，需要利用大量钢制支架，可能受到钢材供应这一问题的影响，需要对支护工艺不断升级与改造，对往复式开采技术的推广造成影响;

②煤矿开采环节，技术选择需要结合煤层厚度具体变化综合决定，考虑到地质因素，选取采煤技术。可结合煤层厚度，选取分段采煤法。对于薄煤层或者中厚煤层，可使用一次采全法;针对特厚煤层，适宜采取分层开采法。同时，不同厚度煤层，需要对采空区展开差异化处理。若煤层存在夹矸问题、围岩稳定性较低，都可对于采煤机械和工艺运用造成影响。围岩性质和巷道布置以及维护等方式有直接关联，对矿井当中参数确定有直接影响，综采技术的运用，需要煤层条件稳定，但是矿井实际断层情况存在差异，因此直接影响综采工艺的运用[1];

③管理水平，煤矿综采过程，人员素质以及管理方面对采煤技术运用可造成影响。部分新研发的技术，管理水平相对落后，不利于综采技术的推广。

2 不规则工作面综采技术的应用

2.1 旋转开采

2.1.1 工作面介绍

矿井开采面长度为527m，工作面倾斜长度160m，煤层厚0.5～5.8m，储量约46万t。该煤层工作面相对稳定，回采面处于21和22两个煤层当中，其中21煤层的厚度<2.6m，与22煤层间距为0～2.4m之间，由于断层之影响，两煤层产生局部合并现象。22煤层厚度在0.3～3.2m。在工作面机头位置向上20～55m位置，存在顶板破碎问题，对该工作面风巷以及切眼进行施工改造，并和原有风巷之间进行对接。

2.1.2 采甩方案

综采过程，制定如下采甩方案：采煤机长度为17m，运输弯曲长18m，割煤长度≥35m，之后按照此长度逐渐递增，机头和机尾的采甩比例为1：4。配合短刀展开小于作业面长度的割煤工作，使用长刀完成全长割煤。

2.1.3 问题分析

使用此方案存在如下问题，第一，机头位置属于旋转中心，需要保证出煤通畅，否则难以对作业面展开调整;第二，设备支架相对笨重，质量达到40余吨，若产生滑动、戗架等问题时，调整困难;第三，容易受到斷层位置影响，增加采煤区管理难度;第四，作业面为初放阶段，综采过程，来压强度较大，容易压断千斤顶。

2.1.4 优化措施

综合分析，综采技术的运用要点为确保出煤系统的顺畅性，保证初放环节安全。对比实心、空心两种旋转方式，实心旋转的综采方式可降低来压强度，促使出煤系统保持顺畅，让顶板位置接受阶段性的来压，容易管理设备。但是弊端为，需要管理人员具备较高的设备操作能力，重点对断层位置破坏顶板问题展开管理。支架环节，采取前方相邻支架，后方侧护支架，保证其背部向上，工作面可旋转1.1～1.5°，作业面侧护板行程最大值200mm。经计算，旋转角度为1.3°时，运输机水平弯度可达到3°，满足调向需求。为预防顶板破碎以及煤壁片帮等问题，可采取超前铺网，配合工字钢，长度4.0m，形成单体支柱，在棚架敷设结束之后，下方设置金属网，实现对顶板、煤壁的控制[2]。

技术运用环节，需要对运输机展开调直，并且拉线管理，确保综采过程架直、车直，确保对煤壁、顶板高效控制。由于该综采面支架吨位大，调整困难，因此回采环节将作业面的采高控制在3.8～4.0m，能够保证煤机运行正常，支架调整便利。在甩采环节，支架的间隙余量较大，机尾支架可向上调节，故此，选取单体靠架这一方式对支架进行调整，按照甩循环进行推进，保证机尾、工作面二者调整空间不断减小，以支架侧护板完成支架调整，可保证后期支架可靠性。采甩环节，控制机头位置稳定，运输机没有出现上窜现象，此时机尾走向长度45m，并且倾向长度5m露头煤，使用人工方式回采。

2.2 缩面开采

2.2.1 作业面介绍

某煤矿作业面西北位置为采空区，南侧的下煤层受冲刷区影响，作业面运输主巷沿着煤层边界进行布置，踩空面沿空掘巷。作业面长度245m，使用长臂综合机采煤。

2.2.2 方案介绍

由于矿区主运输巷道要高于运输巷道，高度差23m，推进过程，可能导致设备向机尾一侧下滑，将支架撤除之后，使用平行驱动方式，提供约2.0m空间供机尾下滑，人为控制下滑速度。下滑1.5m距离时，将运输机液压支架和中部槽拆除，并利用辅助巷道，在检修环节将设备拆除。分析方案，利用“边采边缩”这一方案，可保证工作面持续开采，降低交叉作业发生情况，保证开采工序顺利进行。同时，设备无须进行集中拆除，可保证拆除安全，并且运输时间较为充足。

2.2.3 具体措施

缩面施工方面，可先将端头支架撤出一组，保证设备下滑空间。布置作业面过程，端头架和不采帮间距为1.5m。为确保生产环节作业面高差问题，造成设备移动，可测量出1.5～20m的距离，提前将支架拆除。经改进之后的运输机，其驱动方式可保证支架顺利撤出。

本项目缩面施工环节，在辅助运输巷的端头位置，将支架撤除，实现对后方运输机的驱动装置改造，最大限度利用辅助运输巷空间，使用垂直布局的方式，完成作业面运输。将运输巷的端头支护形式进行改变，控制端头、不采帮二者间距1.2m，支护结构使用木板梁，组合成单体结构，排距为1.0m。在支架撤出之后，支架和不采帮二者间距2.7m。为提升支护强度，可沿工作面方向设置工字钢，长度为3.3m，和上方间距≥0.5m，在工字钢的下方使用液压支柱，保证1梁2柱，单体初撑力≥90kN，间距≤0.5m。将辅助运输巷的支架及时撤除，搭建撤离通道。作业面开采环节，控制超前支护长度34.8m。为保证设备的撤除空间充足，可提前将支护支架进行撤出，在煤壁向前位置以工字钢支护，保证其长度为4.2m，间距为1.0m，支护长度≥60m。

3 结束语

综上所述，对于煤矿不规则工作面，合理运用综采技术，能够发挥其技术优势，从煤矿开展实际情况出发，制定科学的开采方案，保证综采技术运用过程，设备工作高效、安全，科学控制采开采流程，不断克服综采技术的应用限制，提高开采效率。

参考文献：

[1]杨月飞，王玉新，陈慧明.边采边延长不规则综采工作面支架对接技术研究与应用[J].煤炭科技，2020，41（01）：53-55.

[2]宋颖雪，高贺.不规则综采工作面智能化技术与装备的应用探讨[J].内蒙古煤炭经济，2019（07）：107-108.

作者简介：

梁鹏飞（1988- ），男，汉族，籍贯：山西省晋城市，学历：硕士，职称：助理工程师，研究方向：采煤技术研究。

李向阳（1987- ），男，汉族，籍贯：山西省晋城市，学历：硕士，现任职称：中级工程师，研究方向：采煤技术研究。