不規(guī)則綜采工作面延面及對(duì)接工藝實(shí)踐

杜樹(shù)安 王鵬云 李江偉

（1.冀中能源峰峰集團(tuán)通防部，河北 邯鄲 056000；2.山西呂梁離石金暉榮泰煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變，在掘進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到斷層等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，造成綜采工作面布置不規(guī)則。金暉榮泰煤業(yè)有限公司在以往掘進(jìn)遇地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，采用順槽分區(qū)段布置，即沿走向垂直布置多個(gè)切眼，在回采過(guò)程中工作面采用分段對(duì)接延長(zhǎng)，但此工藝開(kāi)采造成了部分煤炭資源無(wú)法回收，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，榮泰礦通過(guò)不斷的探索研究，在10202工作面掘進(jìn)過(guò)程中遇斷層無(wú)法向正前掘進(jìn)的情況下，大膽地嘗試運(yùn)輸順槽沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)，綜采工作面機(jī)頭線性增加支架延長(zhǎng)工作面的采掘工藝，此工藝通過(guò)在10202工作面的實(shí)踐，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 工作面概況

10202工作面所采煤層為10#煤，煤層厚度為2.7～3.2m，平均厚2.9m，煤層傾角0～11°。煤層直接頂板為石灰?guī)r，厚度9.09m。10202工作面南部為10201工作面采空區(qū)，10201工作面回采過(guò)程中運(yùn)順沿空留巷，計(jì)劃作為10202工作面回風(fēng)順槽。10202工作面設(shè)計(jì)平均走向564m，面長(zhǎng)170m。因受F1斷層影響，10202運(yùn)輸順槽沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)，10202工作面為不規(guī)則塊段，10202沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度428m（平距）。

2 工作面對(duì)接工藝的選擇及創(chuàng)新

2.1 工作面對(duì)接工藝的選擇

2.1.1 運(yùn)輸巷道的選擇

10202工作面兩巷，相對(duì)直巷的為回風(fēng)巷（原10201工作面運(yùn)順沿空留巷），但留巷寬度3.5m，經(jīng)過(guò)10201工作面的回采推進(jìn)，10201采空區(qū)經(jīng)過(guò)頂板的冒落帶、裂隙帶和頂板下沉帶三次變形以后，留巷內(nèi)的頂板已多處破壞，巷道中部壓力顯現(xiàn)集中，支護(hù)材料的空間較小，不適宜安裝轉(zhuǎn)載機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備。因此，選擇沿空留巷作為10202工作面回風(fēng)順槽，沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)的斜巷順槽作為10202工作面運(yùn)輸順槽，并隨著工作面回采增設(shè)支架延長(zhǎng)工作面。

2.1.2 分段推進(jìn)對(duì)接

預(yù)先在10202運(yùn)輸順槽增設(shè)支架位置布置支架，回采工作面長(zhǎng)度每增加1.5m，工作面支架推至預(yù)定位置時(shí)增設(shè)支架。工作面運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備為SGZ764/630型刮板輸送機(jī)配合自制轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)，在工作面推進(jìn)過(guò)程中，工作面逐漸延長(zhǎng)溜槽和加設(shè)支架?；夭蛇^(guò)程中分為三個(gè)階段進(jìn)行對(duì)接延長(zhǎng)工作面：A-B段、B-C和C點(diǎn)以后，如圖1所示。

工作面液壓支架在運(yùn)順沿巷道走向布置間距計(jì)算方式如下：

L（A-B）=hL1÷(d1-d)

L（B-C）=hL2÷(d2-d1)

式中：

L（A-B）、L（B-C）-分別為運(yùn)順沿走向的待加支架布置間距，m；

h-工作面支架間中心距，1.5m；

L1、L2-工作面延長(zhǎng)段的推進(jìn)長(zhǎng)度（見(jiàn)圖1），L1為210m、L2為207.8m；

d-工作面切眼長(zhǎng)度，60m；

d1-工作面推采至B點(diǎn)時(shí)的切眼長(zhǎng)度，119.059m；

d2-工作面推采至C點(diǎn)時(shí)的切眼長(zhǎng)度，159.8m。

計(jì)算得出：

L（A-B）=1.5×210÷（119.059-60）=5.3m

L（B-C）=1.5×207.8÷（159.8-119.059）=7.6m

因此在第一階段（A-B段）時(shí)每推進(jìn)5.3m，加設(shè)支架1架、溜槽1節(jié)，為一個(gè)循環(huán)結(jié)束，此階段210m，共進(jìn)行37個(gè)循環(huán)；工作面在回采第二階段（B-C段）時(shí)每推進(jìn)7.6m，加設(shè)支架1架、溜槽1節(jié)，此階段220m，共進(jìn)行28個(gè)循環(huán)；兩個(gè)階段共進(jìn)行65個(gè)循環(huán)。工作面回采至C點(diǎn)時(shí)，工作面與外切眼10架支架、10節(jié)溜槽對(duì)接，此時(shí)工作面長(zhǎng)度為170m，工作面支架總數(shù)115架，工作面延長(zhǎng)工作結(jié)束，工作面正?；夭伞?/p>

圖1 10202工作面平面布置示意圖

2.2 工作面對(duì)接施工

（1）增設(shè)支架期間，每天進(jìn)行一個(gè)循環(huán)。增設(shè)支架過(guò)程：①斷開(kāi)工作面刮板輸送機(jī)第6、7節(jié)溜槽，將前6節(jié)溜槽與支架的連接裝置斷開(kāi)；②將需增設(shè)的溜槽對(duì)接在工作面刮板輸送機(jī)第6、7節(jié)溜槽間，增設(shè)的支架與工作面支架對(duì)齊，連接管路；③連接好溜槽及大鏈，并將前7架支架與溜槽連接，工作面完成加架。

（2）工作面延長(zhǎng)施工時(shí)，單體頂靠采用遠(yuǎn)程操作，通過(guò)自制緊鏈穩(wěn)定器，利用采煤機(jī)齒道為固定點(diǎn)，將緊鏈穩(wěn)定器固定到采煤機(jī)齒道上配合單體支柱橫向頂靠溜槽及緊鏈接鏈，單體送液管采用Φ10×20m高壓膠管在支架下進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

（3）工作面機(jī)頭增設(shè)支架施工安全要求：①要針對(duì)工作面周期來(lái)壓及壓力顯現(xiàn)規(guī)律，在運(yùn)輸順槽提前打設(shè)錨索和錨桿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，確保對(duì)接處巷道加寬后的支護(hù)強(qiáng)度；②在加架前要將工作面調(diào)直調(diào)順，每個(gè)循環(huán)中隨著工作面的推進(jìn)，機(jī)頭段空頂面積會(huì)逐漸增大，當(dāng)機(jī)頭第一架距煤幫距離增大到2.5m時(shí)，變更機(jī)頭段端頭密集支護(hù)方式，對(duì)機(jī)頭段頂板進(jìn)行單體配合鉸接梁加密支護(hù)，鉸接梁順巷道方向打設(shè)采用一梁兩柱，鉸接梁間距為500mm，跨工作面溜子時(shí)采用2.6mπ型梁配合單體邁步支護(hù)，保證機(jī)頭加架段頂板完好；③頂靠支架前，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修，確保在加架期間初撐力達(dá)標(biāo)，保證快速并架，防止空頂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

2.3 工作面對(duì)接工藝創(chuàng)新

（1）運(yùn)煤設(shè)備的改造和創(chuàng)新。因在工作面機(jī)頭段需延長(zhǎng)溜槽及支架，而受空間限制，轉(zhuǎn)載運(yùn)煤點(diǎn)無(wú)法正常布置轉(zhuǎn)載機(jī)。通過(guò)研究，確定采用一部150C刮板輸送機(jī)機(jī)頭及固定節(jié)通過(guò)自制起橋架將其與皮帶機(jī)尾承載座進(jìn)行連接固定，將150C溜槽進(jìn)行封底處理后與機(jī)頭固定節(jié)進(jìn)行連接，最后配合40T刮板機(jī)連接槽與機(jī)尾槽所有對(duì)口采用M30對(duì)口絲進(jìn)行連接，形成一套與10202工作面的特殊性相匹配的運(yùn)煤設(shè)備。轉(zhuǎn)載運(yùn)煤設(shè)備為整體拉移式，在拉皮帶機(jī)尾的同時(shí)，轉(zhuǎn)載運(yùn)煤設(shè)備隨之外移，在工作面的回采過(guò)程中大大地提高了工作效率，節(jié)省了每個(gè)循環(huán)中拆卸、對(duì)接溜槽的復(fù)雜工序，降低了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了增加支架和延長(zhǎng)溜槽的工藝，節(jié)省拉轉(zhuǎn)載機(jī)的工序。

（2）由于10202工作面運(yùn)輸順槽沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)段A-B段和B-C段與工作面夾角不一致，因此運(yùn)輸順槽皮帶不是直線運(yùn)輸，在B點(diǎn)處發(fā)生了拐點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量，在B點(diǎn)前后20m設(shè)置皮帶拐彎運(yùn)輸段，增大拐彎半徑，在拐彎段每隔5m增設(shè)防跑偏裝置，確保皮帶運(yùn)輸效率和安全。

3 效益分析

榮泰礦10202工作面平均采高為3m，煤層容重為1.55t/m3。沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)和工作面機(jī)頭加架工藝，對(duì)比以往垂直工作面布置順槽的巷道布置方式，多回收三角煤：0.5×96m×406m×3m×1.55t/m3=90619t。

該方案及對(duì)接工藝的采用，有效解決了由于地質(zhì)構(gòu)造等影響造成回采工作面留三角煤的問(wèn)題，為礦井因地質(zhì)構(gòu)造影響下不規(guī)則工作面的高效回收資源積累了有力的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。