采煤工作面大小面对接技术研究与应用

摘要：随着开采深度的增加，采煤工作面的布置受地质影响的因素越来越明显，为了减少断层、火成岩等影响，保证工作面安全顺利回采，采煤工作面在设计布置时会面临多种方案选择，设计成不规则形状工作面或大小切眼工作面，通过多种方案比较，认为切眼处设计成大小面对接的工作面更有利于安全回采。本文以孔庄煤矿7375综放工作面为例，简要总结了工作面对接技术，该项技术的成功运用，既能达到减少断层、火成岩等地质条件影响的目的，保证安全生产，又能节约生产成本，节省施工工期，能够产生巨大的经济效益和社会效益，值得在更广泛地推广应用。

关键词：大小面;不规则工作面;对接;对接技术;工作面设计

1  概况

7375工作面为我矿III4采区首采工作面，走向长壁采煤方法，综放工艺，选用MG400/930-WD煤机，煤机滚筒直径2.0m，截深0.8m，中间支架选用ZFH6200/16/28型支架，支架宽度1.5m，重量19.5t，工作面1#切眼和2#切眼总计需安装支架156台，机头机尾安装ZFG7200/18.5/32型过渡支架，支架宽度1.5m，重量24.25t，工作面平均煤厚5.04m，平均煤层倾角18°，倾向长度121--224m，工作面标高：-619m～-692m。该工作面原设计走向约900m，但由于该工作面西部受岩浆岩侵入范围较大，岩浆岩沿断层侵入，呈宽墙状态，墙宽40m左右，岩浆岩侵入体附近局部煤层有焦化现象，受岩浆岩及断层共同影响，工作面设计被迫改造，改造为东部走向400m左右的地质条件较好的工作面。

7375工作面东部临近落差95.0m的F6-6断层，F6-6断层与工作面斜交，为了不破坏F6-6断层保护煤柱，工作面设计时要出现一条平行于保护煤柱的斜材料道，然后开1#切眼，平行现有切眼开凿2#切眼，两切眼中间施工平材料道，如图所示。

2  对接技术研究

2.1  整体方案

整体对接方案为：对接前调整工作面两切眼平行且支架间距0.2m±0.1m，然后当1#切眼最后两台支架底座前端推采至2#切眼第一台支架尾梁插板处停止移架，拆除1#切眼最后两台支架连接蛤蟆头，继续回采，当两切眼输送机和支架成一条直线时，停止回采，拆除1#切眼前后部输送机机尾，后部输送机机尾从1#切眼最后两台支架立柱前运出，加装留存好的溜槽，然后撇后的两台支架跨后溜移架，连接支架与输送机，重新固定煤机电缆，对接完成。

2.2  对接流程

（1）控制溜子上窜下滑，调整大小面对接尺寸→（2）按支护技术要求，及时支护老塘和对接点→（3）回收前、后溜简易机尾架、抬高槽并运至煤壁侧回收→（4）对接后部溜子，安装普通槽，对接前部溜子，安装普通槽→（5）移84#、85#支架→（6）对接后铺设电缆、设备搞完好→（7）试运转→（8）回收绞车等。

2.3  1#切眼安装

由于1#切眼与2#切眼之间平材料道为上山，工作面随推采会逐渐变长，根据1#切眼位置和2#切眼位置的两道高差，计算工作面从1#切眼推采至2#切眼对接时，面长会变长1.1m，如图所示。1#切眼安装方案为工作面前后输送机机头保证与转载机正常搭接，机尾支架安装至平材料道上帮，共计安装ZFH6200/16/28支架85台。为了增加上出口支护强度，减轻劳动强度，保证机尾安全出口宽度和撇后两台支架空间，便于回收1#切眼前后部输送机机尾，前部输送机机尾少安装1节溜槽，后部输送机少安装3节溜槽（机尾夹角不放煤，且防止撇后两台支架时后溜机尾碍事，所以少安装3节后溜），两部输送机机尾均使用简易机尾。

2.4  2#切眼安装

由于1#切眼安装时，两部输送机机头距离转载机溜槽过远，出煤不畅，且1#支架安装调斜严重，机尾两台支架架间距大，未连接输送机蛤蟆头，有约0.2m的向下调整空间，因此，工作面1#切眼在推进时，需要调机尾，使工作面整体下滑，保证机头搭接，预计调整下滑0.5m，机头搭接正常。

1#切眼与2#切眼中间平材料道综合考虑面长变长1.1m，机尾支架需下調0.2m，1#切眼工作面整体向下调整0.5m，1#切眼最后一台支架从1#切眼推采至2#切眼过程中，共计需向下帮调整1.1m+0.2m+0.5m=1.8m，考虑对接时预留0.3m安全空间，因此，2#切眼第一台支架安装与1#切眼最后一台支架重合1.5m，即一台支架在平材料道重合，2#切眼共计安装ZFH6200/16/28支架71台，如图所示。为了便于2#切眼机头的定位和回采过程中的观察，在平材料道顶板上提前画一条巷道中线，每日进行观察，及时作出调整。

2#切眼安装时，前后部输送机底链和面链铺好，并预留对接所需链子、溜槽和刮板等配件，支架与输送机连接导杆和蛤蟆头尽量偏上，便于对接输送机时，紧链使输送机下滑对接。

2.5  过程控制

由于平材料道距离较长达到118m，且1#切眼机头安装不合理，需要调整工作面整体下滑0.5m，因此，前期在出切眼时就开始调机尾，尽快使工作面下滑，然后下滑临近0.5m时，开始调机头找到平衡，保证机头搭接，同时观察机尾支架与平材料道中线位置关系，及时调整工作面。

根据经验公式，工作面1#切眼在溜子道为平巷的前提下平推时伪斜超前量l根据公式（1-1）计算。

l=1/3*sina*L～1/2*sina*L                           （1-1）

式中，a工作面倾角;

L工作面面长;

数据代入公式得，

l=1/3*sin18°*85*1.5～1/2*sin18°*85*1.5=13.1m～19.7m。

溜子道推采55m以后开始约3°上山，因此伪斜量在溜子道上山时要适当加大，暂定机头超前机尾19m，以保证机头搭接正常，实际超前量视现场条件进行适当调整。

对接前控制好工作面的上窜下滑，达到平衡时，保证1#切眼最后一台支架上帮紧贴平材料道顶板的中线或留有不大于0.5m的安全间隙，临近对接时，1#切眼最后一台支架不得超过平材料道中线，否则较难调整，所以要求提前调整到紧贴中线或在中线以下0.5m范围内。以机头超前机尾19m计算，从机头处长刀调机尾，机尾多进一刀工作面变短0.12m，也就是1#切眼最后一台支架上窜0.12m。工作面上窜下滑容易受支架状态、操作顺序、层位、工作面直线度等因素影响，精确调整时较难把控。因此，在1#切眼回采至距2#切眼8-10m时，观察支架对接间隙，通过平推和长刀调机尾来减小对接间隙，保证“无缝”对接。

2.6  对接操作

1#切眼支架到达预定位置后，开始缩1#切眼前后部刮板输送机的简易机尾和抬高槽，后部刮板输送机简易机尾从84#、85#支架前预留的空间进行回收。前后部刮板输送机机尾拆除回收以后，开始延前后部刮板输送机溜槽，并先接底链对接。小的缝隙在紧链过程中逐渐调整至对接到位。在采取措施、确保安全的前提下，前后部刮板输送机延溜槽时可以平行作业。前后部刮板输送机对接完成后，1#切眼最后两台支架跨后溜移架，然后调整支架至与其他支架成一条直线，连接前后部刮板输送机，調整支架侧护板，电缆等重新整理铺设，大小面对接工作完成。

3  对接顶板管控

距离对接地点15m时，从1#切眼80#支架至85#支架区域铺设双层金属网，防止撇后的两台支架和对接期间后部刮板输送机作业时采空区煤矸窜入支架内，同时也保证前后部刮板输送机作业期间的安全，降低架间碎煤矸掉落和片帮伤人的风险。

1#切眼回采至距离对接地点12m时，最后两台支架每刀上4.0m钢梁，加强顶板管理，防止撇后的两台支架被垮落的顶板埋压。同时钢梁下端插入83#支架长度不低于0.3m。回采至距离对接地点8m时，钢梁同时插入2#切眼第一台支架和1#切眼最后三台支架，加强顶板管理。

距离对接地点约5m时，即1#切眼最后一台支架底座与2#切眼第一台支架尾梁齐时，1#切眼最后两台支架拆除与前部刮板输送机的连接部，停止移架，并提前在2#切眼第一台支架尾梁后方打一木垛，如果83#支架尾梁后有空间，83#支架尾梁后也打一木垛。

4  结束语

7375工作面在此次对大小面接过程中，现场能够切实落实各项技术方案和措施，先后克服了初采、出切眼、调层位、调伪斜、初次放顶、初次来压等不利因素，推采118m，日均推采进度达到3.0m，保证了正常的推采速度，如果采用斜材料道延机尾推采，预计推采至2#切眼处需用时80余天。而采用大小面对接方案后，自8月初1#切眼回采以来至9月10日大小面成功对接，仅仅用时40天，其中对接过程仅用了6个小班，大大缩短了工期，提高了单产单进水平，工效比原方案提高2倍。大小面对接降低了工作面连续延机尾和运输支架、溜槽等大件的安全风险，工人的劳动强度大大降低，且安全得到更可靠的保障。

此次7375工作面成功实现大小面对接，为今后采煤工作面采用大小面对接方式进行回采探索出了一条成功经验。大屯矿区尤其是孔庄煤矿地质条件复杂，随着可采资源的逐渐减少，煤层赋存条件越来越差，工作面难以进行规则布置。日后不规则采煤工作面布置将成为一种常态，同时煤矿面临的安全形势日益严峻，工作面安全回采压力越来越大，随着大小面对接技术的不断应用、不断总结，在复杂地质条件下采煤工作面的安全回采发挥出越来越大的作用，不仅能创造出更大的经济效益，更能创造出更大的安全效益。

作者简介：李金星，男，2010年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿安全监察科防冲主任工程师。