综采工作面旋转开采应用技术实践

程福平

(淮北矿业集团亳州煤业股份公司，安徽 涡阳 233600)

·技术经验·

综采工作面旋转开采应用技术实践

程福平

(淮北矿业集团亳州煤业股份公司，安徽 涡阳 233600)

介绍了亳州煤业股份公司“Z”形布置的1037综采工作面，在生产中经历了以机头为中心甩机尾开采和以机尾为中心甩机头开采两种旋转开采方式，针对不同的开采方式采用了不同的应对措施，成功进行了二次旋转回采，取得了良好的经济效益和社会效益。为复杂地质条件下不规则块段综采工作面布置和开采提供了理论和实践依据。

综采工作面;旋转开采;不规则块段;效益

淮北矿业集团亳州煤业股份公司在1037工作面的生产中，经历了以机头为中心甩机尾开采和以机尾为中心甩机头开采两种旋转开采方式。由于措施得力，都取得了成功，在旋转开采期间保证了工作面正常生产，没因旋转开采而影响单产，同时积累了经验。

1 地质概况

亳州煤业股份公司103采区1036及1037工作面设计为依附北翼(东)胶带机大巷、北翼(东)轨道大巷、北翼(东)回风巷构建主要生产系统，3条大巷均布置在10煤顶板中，机、风巷外段与北翼(东)胶带机大巷直接贯通，通过回风联巷与北翼东回风大巷贯通，通过车场与北翼东轨道大巷贯通。1036及1037工作面采用机、风“两巷”布置方式;机、风巷平行布置示意图见图1。

图1 机、风巷平行布置示意图

当1037面机巷施工至约300 m时，遇断层DF08－45，落差5 m，通过打钻，探明前方60 m处还有断层DF08－47，落差10 m，因此可判明原1037工作面，外段可采，而里段无法开采。再加上根据风巷现场揭露的断层判断，1036工作面外段不可采，而1036里段是可以开采的。如按原方案布置1037工作面则需要过大断层、改造费用高、工期长，回采价值不大，而1036工作面只有里段可采，掘进工程量大。针对此种情况优化设计将1036工作面里段和1037外段合并为一个工作面，形成“Z”形采煤工作面。回采过程中调整工作面方向时采用二次旋转回采的方法进行调整。工作面外围巷道不变，在机巷遇断层DF08－45处改方位角:方位α=63°为方位α=28°施工，风巷也根据机巷方位作相应调整见图2。

图2 风巷调整后示意图

2 旋转开采技术实践

2．1 旋转方法的确定

旋转方法可分为实中心旋转和虚中心旋转两种，实中心旋转与虚中心旋转在实际回采过程中有较大的差别，实中心旋转时工作面一端固定不动，而采用虚中心旋转时，工作面机风巷须按一定的比例进行甩采。由于旋转角度较大，同时旋转过程中工作面还要延长，旋转时间较长，如采用实中心旋转，机头处长时间不推进，顶板、煤壁难以维护，因此，1037工作面两次旋转方法均定为虚中心旋转。当煤机割完旋转前的最后一刀时，围绕旋转中心，机、风巷按一定比例进行旋转，输送机机头保持一定的前移量，直至到达预定旋转位置为止。

按每个调斜循环的转角α不超过1．5°的要求，确定输送机上拐点的最小间距为:

式中:B―采煤机截深m，取0．6。

为便于及时调整旋转期间的支架状态，对旋转回采做到过程控制，精细流程，需要确定每个调斜循环的割煤刀数N:

式中:

L―工作面长度，此处取旋转期间工作面平均长度120 m。

在每次旋转过程中，调斜一个循环所需的循环数为4，每循环的通刀数为1，调斜3短1长。

2．2 初次旋转开采

第一次旋转开采是以机头为虚中心，甩采机尾回采，这种甩采方式比较多见。

2．2．1 施工方案

工作面机巷推至距拐点位置10 m时，机、风巷按照1∶4比例进行甩面，即机头进1 m，机尾进4 m，分段对机尾进行加刀，当风巷推至超前机巷3 m位置时甩面结束，工作面正常推进，机尾延长段使用DZ3．15单体配合限位梁四、五排走向管理，机尾每延长500 mm即加补一棚。

2．2．2 初次旋转开采技术

1)合理控制加刀位置，工作面机头、20、40、60号架为分次加刀位置，加刀顺序为60架、40架、20架、机头，移车弯曲段长度不得小于15 m。

2)甩面回采期间，拉架时使用侧护板配合单体调整支架状态，防止出现挤架、咬架、爬架现象。

3)加强甩面期间工作面输送机的管理，确保工作面输送机保持平、直，抵车时及时将车取直，同时加强甩面回采期间的矿压监控，确保液压支架初撑力不低于24 MPa

2．3 二次旋转开采

第二次旋转开采是以机尾为虚圆心，甩机头开采的，这种旋转开采方式比较少见，其最大的难点是在旋转开采的过程中，容易出现运输机机头不够长，运输机和转载机不能正常搭接的情况，从而无法出煤。所以，旋转开采前，必须提前对工作面进行刷帮。

2．3．1 施工方案

1)提前对拐点位置进行刷帮，经计算，拐点前后向上、下帮各刷20 m，向上帮刷帮最多为6 m，转载机分两段均长为24 m，确保其能顺利通过。

2)甩采前，先反向甩机尾，使机头下窜2 m，减少机头刷帮工程量，工作面机尾推过风巷拐点位置10 m时，风、机巷按照1∶4比例进行甩面，即机头进4 m机尾进1 m，分段对机头进行加刀，当机巷推至超前风巷2 m位置时甩面结束，机尾延长段使用DZ3．15单体配合限位梁四、五排走向管理，棚档500 mm。见图3。

图3 甩采开采推进示意图

2．3．2 工作面甩面技术

1)甩面回采期间，根据现场情况及时对机巷靠车，保证工作面刮板输送机搭接合理。

2)加强甩面期间工作面输送机的管理，确保工作面输送机保持平、直，抵车时及时将输送机取直，同时加强甩面回采期间的矿压监控，确保液压支架初撑力不低于24 MPa。

3 技术创新点分析

3．1 开始甩采的位置和比例的确定

旋转开采前及旋转开采期间要控制好工作面两端的推进点，及工作面与两巷的夹角，控制好运输机上下窜动的范围，防止工作面运输机和支架超出工作面范围。

开始甩采的位置至关重要，不能提前也不能滞后，1037工作面首次旋转开采是在机头距拐点10 m时开始甩采的，这就是通常说的提前量;在开始甩前，先反向甩采，使运输机上窜400 mm，这是为了防止正式甩采时出现机头过长现象。第二次旋转开采是在风巷过拐点10 m后开始的，开始甩采前使机头向下窜入机巷2 m，这样避免了旋转开采过程中机头短的现象出现。正式甩采比例为开始甩采时机头、机尾分别距离拐点的比值，如开始甩采机头距拐点10 m，机尾距拐点40 m，则甩采的比例为1∶4;旋转开采的角度越大，比例越大，待机头、机尾均过了两巷的拐点时，则需加大甩采的比例，如第二次旋转开采过拐点前甩采比例为1∶4，则过拐点后的比例为1∶6，这是为了使工作面尽快甩正，防止运输机下窜，造成机头长的现象，工作面甩正，则停止甩采。

3．2 加刀位置的确定

加刀的位置确定好后，就能保证工作面始终成直线，避免出现工作面弯曲或咬架、挤架现象发生。加刀的位置的确定方法主要是根据甩采的比例和工作面长度来确定，例如1037工作面两次甩采的比例均为1∶4，工作面长度120 m，则加刀的位置在机头向上或机尾向下30 m、60 m、90 m、120 m，从机头向上机尾向下依次加刀，加完3刀后再进1整刀，即机头进1刀，机尾进4刀。旋转开采过程中尽量保证从加刀位置向上开始移架，则可以避免挤架、咬架现象发生。

3．3 转载机过拐点的管理

1037综采工作面两次旋转开采都经历了转载机过拐点，使用的SZZ－830/200型转载机长度48 m，且为一整体，无法弯曲，过拐点时需对巷道进行刷帮，旋转开采的角度越大，刷帮的宽度就越大。1037工作面旋转开采的角度为36°，转载机不可能直接通过拐点，需要对巷道进行刷帮，但如果转载机整体通过，则需对巷道进行大幅度刷帮，造成巷道跨度大，最大跨度可达12 m，拐点前后刷帮范围长达25 m，现场拐点处为U型钢棚支护，顶板为煤顶，且巷道掘进时发生过漏顶，压力显现较大，不具备大范围刷帮条件，经分析，最后确定，将转载机拆为两段，每段24 m，这样对巷道拐点前后刷帮5 m，巷道最大跨度7．6 m就能满足要求。实际只用了2个小班转载机就通过了拐点，减少了影响生产时间。

3．4 工作面延长段的管理

旋转开采时工作面会出现延长现象，支架及运输机不够长，以机尾为虚圆心甩机头时机头支架不够长，以机头为虚圆心甩采则会出现机尾不够长，如在机头或机尾延长段增加支架，难度比较大，且旋转开采结束后工作面还会缩短，再拆除支架难度也很大，且影响生产时间较长。经分析，采用在机尾延长段单体加棚采煤，用单体配合铰接顶梁支护顶板，延长段长度小于6 m时，采取人工向运输机攉煤，延长段超过6 m时，适当延长工作面输送机出煤，在机头出现延长段，则以刷帮或做小巷的方法处理延长段。

4结论

1037工作面“Z”形布置旋转开采技术的应用，比两巷直线布置多回收煤炭资源12万t，同时减少巷道掘进工程量，提高了综采工作面的连续推进长度和对复杂地质条件的适应性，为复杂条件下不规则块段布置综采工作面提供了理论和实践依据。

Practice of Rotating M ining Technology in Fully M echanized W orking Face

Cheng Fu－ping

I Introduces the 1037 fully mechanized mining face of"Z"shaped arrangement in Bozhou coal company，in production has been two rotary mining ways by the head as the center swing tail mining and the tail as the center swing head mining．According to different mining ways used to response measures，successfully conducted twice rotation mining，gained good economic benefits and social benefits．For the layout and mining in fully mechanized working face under the irregular block of complicated geological conditions provided the basis of theory and practice．

Fully mechanized coal mining face;Rotation mining;Irregular block;Benefits

TD823．97

A

1672－0652(2012)09－21－03

2012－07－29

程福平(1982—)，男，安徽淮北人，2009年毕业于安徽省淮北职业技术学院，助理工程师，主要从事采煤技术管理工作(E －mail)cfp316@qq．com