不规则综采面调采及围岩控制技术研究.docx

复杂条件下不规则块段综采面调斜延长技术研究摘要：本文结合吉林省珲春矿业集团八连城煤矿现场工程实践，针对11907不规则工作面遇到的具体问题，提出了工作面的具体调采及延长方案，设计了机尾续架工艺，理论分析了工作面延长期间续架间距、工作面调采比例，制定了工作面延长续架原则、调采原则。现场生产实践证明，11907不规则综采面调斜延长技术保证了工作面安全持续开采，取得了不错的应用效果。关键词：不规则块段；工作面延长；调采；虚中心调斜。Research of fully mechanized faces slope adjustment and prolonged technology at irregular block in complex conditionsAbstract: This paper combines the project practice at site in Balianchen mine of Hunchun Mining Group,Jilin. According to the concrete problems in 11907 irregular face mining, then puts forward the scheme of faces slope adjustment and prolonged, designed the process of frame continued in machine tail, theoretically analyzed the spacing between frames in faces prolonging and the proportion of faces slope adjustment, developed the principle of faces slope adjustment and frame continued in faces prolonging. Field production proved that the fully mechanized faces slope adjustment and prolonged technology at irregular block ensured the mining safely and continuously, which indicated that the favorable effect has been achieved.Keywords: irregular block; faces prolonged; slope adjustment mining; deficiency center slope adjustment 0 引言近年来，随着矿井开采强度的不断增加，满足常规综采工作面布置要求的资源越来越少，遗留出一些不规则的块段与煤柱；另外一些地质条件较复杂的矿井，地质构造迫使综采面起止位置与推进方向斜交。为避免回采过程中工作面的频繁搬家，便不得不使用综采面调采、延长技术。因此，研究在不规则块段下的综采面调采、延长技术对于提高矿井机械化开采水平、拓宽综采工艺适用范围、增加矿区经济效益、确保安全高效开采具有重要意义。本文以珲春矿业集团八连城煤矿11907综采面为工程背景，研究了复杂条件下工作面延长、调采技术在不规则综采面的成功应用。1 工程概况11907综采工作面为八连城矿运用调采技术当中最具有代表性的一个面，该面位于-420水平南翼，采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤法，采高2.1m，煤层平均倾角10。工作面沿倾斜推进长度为620m，面长71m156m，其中开采初期最短，整个工作面只布置46架ZY3800/11/25型掩护式液压支架，中期调采期间最长，可达104架，后期又缩短，在整个工作面回采期间，支架总数先增加后减少，如图1。1-开切眼；2-11907运输平巷；3-11907回风平巷；4-初采下顺改造巷； 5-上顺改造巷；6-下部回撤补道；7-联络巷；C1、C2-虚调斜中心；A1A9-不同时期开采块段图1 11907工作面平面布置图2 工作面延长技术2.1 延长地段分析如图1所示，初采期间，11907开切眼内距回风平巷45m处赋存4条断层，断层落差虽然不大，但倾斜方向一致，进而导致开切眼局部大倾角，影响设备安装及采出煤质。鉴于此，矿方在开切眼距回风平巷26m处沿煤层顶板掘送了改造巷，与回风平巷夹角为29，掘进40m后又以90夹角与回风平巷相通。因此，工作面在初采期间便需延长，需要研究初采期间工作面续架、抻刮板输送机等工艺方案。11907运输平巷距开切眼200m左右巷道拐角达75，无法完成调采工作，因此在初采期间需提前对上顺槽进行改造，重新掘进了上顺改造巷，该巷与运输平巷夹角22，如图1所示。这样一来，工作面从第一次调斜开始，直至第二次调斜结束，即在开采A3、A4、A5三个块段的全过程中，工作面长度始终处在不断增加的状态。因此，在调采期间，需要同时考虑到续架、抻刮板输送机等工作面延长技术。2.2 工作面延长工艺为尽可能减少工作面延长对开采的影响，在初采期间，确定采用工作面延长刮板输送机机尾的开采方案。开采A1段期间，机尾的支架与刮板输送机均在下顺改造巷内完成对接。为维护顶板，保证工作面连续开采，需把待安装的支架提前布置到指定地点。由于初采期间工作面倾角较大，在工作面初采增长段连续回采时，为防止刮板输送机下滑，需将工作面推进方向与运输平巷调成一个合适的角度，保证工作面输送机机头不偏离运输平巷巷道中线，同时在尾部进行续架。续架原理如图2所示。图2 工作面续架原理续架间距： （公式1） （公式2）式中：S沿回风平巷的续架间距；h液压支架中心距，取1.5m；工作面上下巷夹角，；实践经验所得，工作面煤层倾角每增加1，工作面推进方向与工作面夹角增加0.43，工作面煤层平均倾角为10，故此取=4.3；d工作面沿回风平巷推进距离，实测为37m；LA2段工作面长度，取88m；lA1段工作面初始长度，取70m。代入以上数据，得=29，S=3.59m。因此，当工作面刮板输送机机尾部至回风平巷上帮间距达到3.59m时，即进行续架，续架后在刮板输送机机尾抻槽子，以增加刮板输送机长度。（2）当工作面准备开采A2段时，需在下顺改造巷内与回风平巷垂直段同时安装12架支架（架数由改造巷垂直段长度18m决定）。另外，在开采A2段之前，需通过调采刮板输送机机头，从而保证工作面与两巷垂直，顺利实现工作面与下顺槽改造巷垂直段的多架对接，保证工作面正常推进。同样，对于开采A3、A4段时工作面的延长续架方法，可参照A1段的方法进行计算。对于A5段，工作面需在机头进行续架，而机头部分运输平巷地质条件复杂、巷道坡度大以及受不规则工作面的影响（转载机难以通过拐角较大的J2、J4点），端头液压支架和转载机只能提前安装在J4点等候。此外，在上顺改造巷内布置3部SGB620/40T型刮板输送机与工作面输送机搭接，定点放置待续液压支架以保证工作面连续高效开采。2.3 延长续架原则（1）考虑到工作面采动压力对两巷的影响，回采中后期进架必然受到巷道尺寸限制，因此所以待续支架需要从平巷一次运进、定位等候、逐架对接；（2）为保证续架工作及时顺利，需对支架在巷道中的摆放位置和续架间距进行精心设计、计算，现场细致观察、认真测量，保证放架位置正确；（3）工作面延长续架前，需对工程质量进行全面整顿，保证工作面达到支架、输送机和煤壁成直线，输送机平稳不起伏，支架垂直于输送机。3 工作面调采技术3.1 虚中心调斜原理工作面虚中心调斜的原理是，旋转中心位于工作面延长线上，从而保持输送机两端头均移动，其中远端移动量大，近端移动量小。虚中心调斜将调斜区域划分为若干小扇形块，每个小扇形块保持一定的前移量。该法的最大优点是能保持工作面近端定期移动，便于近端的顶板管理和煤壁维护，而由图1可看出，J2点处存在有上顺改造巷，工作面在此处需过空巷推进，工作面围岩控制难度较大，因此选择虚中心调斜方法最为合理。3.2 调采理论计算为严格遵守调斜设计，调采前需对拐点进行标定，其中运输平巷第一次调斜起始拐点为J1，终点为J2，回风平巷为F1、F2；第二次调斜运输平巷起始拐点为J3，终点为J4，回风平巷为F3、F4，如图3所示。调采期间为保证工作面运输顺畅，根据转载机、端头支架的外型尺寸，拐点处需提前扩帮，加大巷道可调宽度。图3 调采划分示意图调采技术当中最重要的环节是调采比例的计算。比例太小，则工作面进度慢，不利于高产高效；比例太大，则工作面输送机容易出现急弯，容易造成输送机和采煤机不能正常运转，支架调架困难。适宜的调采比取决于工作面长度、装备以及顶底板情况。调采进刀方式及支架调向如图4所示。图4 调采进刀方式与支架调向示意图根据公式： （公式3）式中：第一次调采工作面每循环旋转角度，取输送机每调斜循环最大允许转角不超过2；L1工作面第一次调斜前长度，取112m；B采煤机截深，取0.6m；n1第一次调采比例。根据公式3得出第一次调采比例： （公式4）得n1=7.7，综合考虑取n1=8，即工作面第一次调采每一循环机尾进4.8m，机头进0.6m。 （公式5）得N1=11。式中： N1第一次调采所需的总循环数；工作面调采旋转角度，根据上改造顺槽确定，为22。同样，对于第二次调采： （公式6）式中：第二次调采工作面每循环旋转角度，由于第二次调采机头位于远端，加之工作面长度较长，因此取每调斜循环最转角为1.5；L2工作面第二次调斜前长度，经计算为138m；n2第二次调采比例。根据公式6得出第二次调采比例 （公式7）得n2=7.02，取n2=7，即工作面第二次调采每一循环机头进4.2m，机尾进0.6m。 （公式8）得N2=14.67，取N2=15。式中：N2第二次调采所需的总循环数。3.3 调采技术原则（1）调斜工艺采用短刀斜切、单向割煤、及时支护、先零后整的割煤方式，两次调采方向相反，因此长短刀斜切配合、割煤方向等也相反；（2）第一次调采期间，随着工作面的推进，机尾第一架上侧与回风平巷上帮空间逐渐变大，可使用2.6m长的梁配合单体液压支柱进行支护，达到续架点时，及时续架；（3）第二次调采时，严格控制远端输送机机头与上改造巷输送机搭接位置，保证连续出煤；（4）确保每一小循环调采后，支架中心距偏差不大于100mm，支架拉架成直线，偏差不大于50mm。4 结论通过理论计算与现场生产实践证明，八连城煤矿通过改变传统的采掘方式和工艺，为复杂条件下不规则块段的综合机械化安全高效开采提供了可靠的科学依据和实践经验。采用综采面延长、调采技术后，拓宽了综合机械化开采在不规则块段的应用范围，保证了矿井的正常接替，提高了开采率和开采质量，取得了较好的经济效益和社会效益。参考文献1 杜计平，孟宪锐.采矿学 M.徐州:中国矿业大学出版社，20092 屠世浩，郝明奎.谢耀社.孤岛煤