储量挖潜矿井旋转开采技术的研究应用

文/赵海波

储量挖潜矿井旋转开采技术的研究应用

文/赵海波

唐山林西矿业有限公司因储量枯竭，于2006年6月实施了破产重组，重组后的企业为了有效挖掘潜能，提高企业的经济效益，进行了采煤方法技术改革，实施综采、综掘的战略转型。但由于储量的限制，不能布置长走向距离工作面，使综采技术得不到有效发挥，为此林西矿业公司立足于研究应用先进的综采技术，最大限度延长工作面走向，减少搬家倒面的次数，综采工作面旋转开采技术研究应用，提高了综采效率。2009年在1093-2面实施了综采工作面的旋转开采，取得了较好的经济效益。

一、1093-2工作面概况

1.设计构想

由于1093-2工作面位于矿井F1断层东侧，走向有较大的变化，对此改变巷道方向，尽可能地延长走向。工作面布置如图1所示：

2.工作面情况

工作面位于林西矿业公司东1000采区，接近开平主向斜构造块区域，工作面沿走向布置。煤层平均倾角21°，煤层厚度平均3m。直接顶为含砾中砂岩，直接底为粉砂岩。上风道851m，下运道690m，面长80m。安装液压支架53组。采用MXG-350双滚筒采煤机，ZY3200-13/32型液压支架，SGZ-730/320刮板输送机。

二、旋转的选择与计算

1.旋转方式的选择与分析

由于工作面在距边眼、上风道550m处、下运道420m处向下掰了18°，使工作面不能正常推进，如重开切眼则费时费力，经济上不合理，需采用旋转开采技术，实现连续回采。因下运道采用10.4m2拱型支架支护，顶板破碎，如按实际巷道拐弯点为中心旋转，顶板难于维护，因此决定采用虚中心旋转。

2.旋转参数及程序

（1）旋转虚中心的确定。根据林西矿的实际情况及以往的成功经验，提前调斜距离定为16m，即下运道推进16m，上风道推进50m，下运道与上风道推进的比例为1∶3，即下运道每进一刀，上风道需进3刀，才能完成整个旋转。由于工作面支架上窜下滑难以控制，增加了管理难度，决定距下运拐弯点16m开始进入虚旋转，完成一个循环后，采用实中心完成一个循环，后割一通刀。整个旋转过程始终以机头为基准来控制支架的上窜下滑，使小面出现在机尾。

（2）旋转相关参数的确定。 D=（L-d1-d2）/W+f，式中D—每循环割煤刀数（虚中心）；L—工作面倾斜长度，取80m；d1、d2—工作面采煤机机头、机尾长度，取4.5m；W—工作面运输机弯曲长度，15m；f—循环割煤通刀数，取 2刀；经计算，D=7，长短刀数比为1∶3。

（3）工作面调斜过程中每次调斜架数。工作面运输机弯曲段长度最小要大于15m，为使全面在调面过程中支架的各种参数基本保持一致，必须使各进刀点即拐点之间的距离相等，因此将工作面53架分为3段，其进刀拐点依次是18组、36组、53组，每次调斜架数为18组。

在旋转过程中，以机头为基准，使采面伪斜加大，采面延长，在上机头处采用单体液柱和1.2m绞接顶梁支护延长段采面。

三、旋转过程的控制措施

1.从提前调面开始，选用虚中心短刀斜切，先零后整的方法进行回采，具体工艺：采煤机分别在36、18、1组上行割煤，下行跑空刀，由下往上移刮板输送机，拐点处多到10~15m，以便顺好茬，实现1∶3的目标。然后割一通刀，将面调直，把架子调整改好，再如此循环往复，直到旋转完毕。

2.调架及控制支架上窜措施。调面期间，严格按要求施工，采煤机割完每一个拐点从上往下利用侧护板和单体液压柱将支架尾部往上调30mm，逐架进行。

3.调面期间刮板输送机下滑的控制措施。每次移架、推刮板输送机从下往上进行，同时在机头处用两棵单位柱打好戗柱，控制溜子下滑幅度。

4.调面过程中若出现挤架、咬架、调斜时，必须及时调整，并割通刀，全面推刮板输送机移架，在移架过程中认真调整；调面过程中支架最大仰角不得超过7°，支架倾斜角不得大于5°。

5.工作面上端无支架段采用1.2m绞接双楔金属顶梁和2.5m单体液压柱支护，柱距0.5m，排距1.2m，实施3~4排控顶。

6.回采参数收集与生产指导。采区现场管理人员每班对工作面状况进行采集，每10架取一组数，主要指标有：推刮板输送机千斤顶的方向，平衡千斤顶伸出量，采高，机头、机尾到上下帮的距离，电机到上下帮的距离，技术区长接到参数后，根据设计要求，灵活安排施工方法，以控制工作面支架、刮板输送机调面情况。每周将工作面交给公司回采副总，对调斜情况进行分析，宏观控制工作面旋转。

四、效果分析

1.旋转过程

1093-2工作面按设计2009年12月7日开始旋转，到2010年1月10日完成了旋转，下运道推进了20m，上风道推进了50m，安全顺利地完成了旋转开采。

2.效果

从旋转过程来看，理论计算和现场差别不大，对现场施工有较好的指导作用，确保了转采成功。

3.经济效益

经过工作面旋转开采，增加了工作面走向长度，减少了搬家倒面的次数，多出煤炭1.6万吨，按每吨600元计算，可创效益960万元，减少了重开切眼和搬家费用70万元，总计1030万元。

五、结论

1093-2工作面顺利通过了旋转开采，为储量挖潜矿井实施综采提高经济效益给予了技术支撑，而采用虚中心设计，完全避免了调斜期间的咬架、倒架、挤架现象，以回采参数表及工作面及时填图指导现场生产，随时调整，为今后采煤工作面的回采提供了宝贵经验。

唐山开滦林西矿业有限公司)

李元)