扇形开采、边采边加支架在大采高工作面的运用

张鑫　杨清成　吴春涛

摘 要：铁法煤业集团大隆煤矿二水平南一1206综采工作面，将工作面走向按一定角度旋转的采煤方法。通过调角开采可以不搬迁设备，增加工作面可采储量，同时采用边采边加面的工艺，实现了重量为38.4吨的ZY10000/27/56型液压支架边采边加，使工作面长度由238米递增至255米，实现经济效益3191万元。更多获得煤炭回采量，缓解工作面的接续紧张状况，保持工作面生产的连续性，并有利于回收“边角”煤柱，提高矿井的回采率，真正实现了提质增效的目的。

关键词：扇形开采；边采边加；新工艺；综采工作面；增加可采储量

1 概述

本工作面所采煤層为二水平南一采区12层煤，为复合煤层，煤质一般。煤层最大厚度为5.30m，最小为4.10m，平均厚度为4.70m。煤层局部含多层夹石，单层夹石最大厚度为0.70m，最小为0m，夹石累计平均厚度为0.47m。本工作面上覆南一907、南一906、南一905工作面，均已回采完毕，采动活动已稳定，对下伏12煤层的开采无影响。12煤层下伏13煤层，13煤层最大煤厚3.81m，最小为2.08m，平均厚度3.28m；层间距最大厚度为4.50m，最小为0.70m，平均厚度为2.30m。

工作面设计机尾超前机头143m，根据本工作面地质条件和设备型号，为了多回收边角煤炭资源，将本工作面设计成边采边加面。需采用新工艺进行扇形开采、边采边加面的工艺，加设支架10组，以创造更高的效益。

2 扇形开采的必要性

扇形开采采煤法是指以工作面运顺中某一点中心，将工作面走向按一定角度进行扇形的采煤方法。通过调角开采可以不搬迁设备，增加工作面可采长度和可采储量，更多获得煤炭回采量，缓解工作面的接续紧张状况，保持工作面生产的连续性，并有利于回收“边角”煤柱，提高矿井的回采率，延长矿井服务年限，增强工作面的复杂地质条件下的适应性，更好土发挥综合机械化的效能，实现效益最大化。

3 扇形开采、边采边加的方法

3.1 扇形开采的施工方法

工作面短刀割178个尾，20个头，短刀割煤进度0.8m/刀，机尾共进尺142.4m，机头共进尺16m。

采煤机短刀割煤由工作面割至机尾，割两个尾之后退至120号支架处再返回机尾割煤，割两个尾之后退至100号支架处再返回机尾割煤，割两个尾后退至80号支架处再返回机尾割煤，割两个尾后再退至60号支架处返回机尾割煤，割两个尾后再退至40号支架处返回机尾割煤，割两个尾后再退至20号支架处返回机尾割煤，割两个尾后再割至机头，割一个头后再返回机尾割煤为一个循环，每循环推一个头。每循环采煤机割到工作面的位置根据工作面顶板情况适当调整。工作面在割煤过程中，逐渐拉底，每遍帮拉底量为50mm，沿煤层顶板割煤，工作面采高不得低于4.8m。初采时控制好采高，采高不大于5.3m，机头（尾）10架与两顺顺好。采煤机割煤时，注意观察顶板、煤壁情况，发现片帮、掉顶要及时拉移超前支架并打出伸缩梁、护帮板，对帮顶进行及时支护。

3.2 扇形开采的顶板维护方式

要使综采工作面的破碎顶板不破碎， 一是不动支架， 这是不可能的；二是快速割煤， 尽快移架。每循环采煤机割到工作面的位置根据工作面顶板情况适当调整，杜绝冒顶。

3.3 设备配备情况

3.4 工作面示意图（见图1）

3.5 扇形开采的注意事项

扇形开采期间要加强机电设备的调试与维护，降低故障率，特别是保证泵站可靠运行，泵压保证不低于30MPa，工作面液压系统完好，无漏液、窜液现象。

扇形开采时控制好采高，不小于4.8m，机头（尾）10架与两顺顺好。采煤机割煤时，注意观察顶板、煤壁情况，发现片帮、掉顶要及时拉移超前支架并打出伸缩梁，对帮顶进行及时支护。

综采工作面扇形开采时，推进方向始终发生变化，这样造成支架的推进方向与输送机并不垂直，有一定的夹角，而每次割煤、推溜、移架后，都会造成两者之间有不同的夹角。所以在工作面进行扇形开采的过程中，及时使用侧护板及液压缸调整支架状态，保证支架不倒架，不咬架，支架给足初撑力。需要定期调整支架推进方向，使之尽量与工作面推进方向保持一致。

4 边采边加的方法

4.1 边采边加的施工方法

支架就位：

支架就位时，通过预先准备的液压缸配合连接环、Φ30×108mm链条、特殊连接头（专用工具穿别销）与预就位支架推移框架、相邻支架固定连接，相邻支架必须给足初撑力，将预就位支架缓慢降下至脱离顶板位置为止，停止降架，动作液压缸将支架循环拉移，或将预就位支架接设液压管路后利用自身推移框架循环伸缩（或配合液压缸）自移至预就位位置，实现就位。根据现场实际，需要调整支架位置时，按照上述方式利用预就位支架后侧尾架做固定点（给足初撑力），使用液压缸与尾架推移框架配合将支架拉移至需要位置。将支架升起接顶，给足初撑力，以有效支护顶板。

回采过程中必须及时利用加长推移横梁、Φ30×108mm链条、连接环或单体、液压缸往前移架（机尾待延支架），避免滞后过多造成顶板空顶过大，控顶距不得大于0.5m，若现场控顶距大于0.5m，必须及时补打单体点柱进行临时支护。按照上述作业流程实现回顺边采延面安设支架的循环施工。

延板：

根据现场实际情况，可选择利用回顺待加支架护帮板、伸缩梁或回柱绞车配合Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓将中部槽运至机尾。选择尾架护帮板与伸缩梁连接耳等做滑轮固定点，通过Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓将滑轮固定后，将预加设的中部槽与钩头进行连接（使用连接环、M30螺栓、Φ30×108mm链条），确认各部连接牢固可靠后，通过滑轮改变钢丝绳运动方向，然后回柱绞车预紧将中部槽拖运至机尾，再使用Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓将中部槽与运输机链绑牢后点动运输机将中部槽运至指定位置。

首先运输机低速开找到连接环位置，将底链连接环开至机尾侧变线槽和中部槽间。

使用液压马达配合卡链器、机尾伸缩装置将链条调松，至有足够余链时（若余链不足可利用单体配合蹬出余链），掐开运输机上链，卸掉掐链处上下帮哑铃销子、销排等连接小件，然后摘下机尾侧11组支架连接头。使用替棚底拉缸固定在机尾推移横梁上，另一端固定在支架推移框架上，将变线槽和普通中部槽之间蹬出300mm的缝隙，选择支架侧护板孔（或起吊环）做固定点，配合连接环、Φ30×108mm链条使用液压缸拽出运输机底链，形成足够余链，将运输机底链掐开。现场使用4颗单体及液压缸选择中部槽底脚及架脚牢固处做支点将机尾部分蹬开2.0（3.7）m（单体使用Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓绑牢二次保护），或者使用替棚底拉缸固定在机尾推移横梁上，另一端固定在支架推移框架上，分次将机尾蹬至指定步距。

使用手拉葫芦或液压缸选择支架侧护板孔、护帮板与伸缩梁连接耳等牢固起吊点，配合Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓将预先准备好的新中部槽逐步吊运至指定位置，在空隙中放入预加设中部槽。使用预先准备好的短链对接后，将断开的底链接头理顺好，在中部槽中穿入底链，用标准连接环连接好，使用4颗单体及液压缸配合调靠，将运输机中部槽、机尾部分对接，板缝靠严（单体必须使用Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓绑牢二次保护）。

使用手拉葫芦或液压缸选择支架侧护板孔、护帮板与伸缩梁连接耳等牢固起吊点，配合Φ18×64mm链条、大环、M20螺栓将预先准备的挡煤板逐步吊运至指定位置安设牢固。将对应范围内上下帮哑铃销子、销排等小件上牢、上全。使用标准连接环及短链将运输机上链对接，液压马达配合卡链器、机尾伸缩装置将运输机链条调紧，最后理顺好电缆、水管，试运转正常后方可开气生产。上全机尾11组支架连接头，并及时将安设的支架液压管路、照明等管线连接好。视工作面现场实际每天针对采煤机电缆折返点进行调整，保证正常生产。

4.2 边采边加的顶板维护方式

机尾三角区域处，顶板不好时及时补打单体点柱支护顶板，超前支护段无支架存放地点，根据现场实际情况及时补打单体点柱补强支护，确保作业区域安全可靠。

机尾三角区域处顶板破碎时，必须架设一梁三柱单体棚支护（或配合铰接顶梁），棚距0.8m。

根据现场实际情况可将预加支架向机尾三角区域稳设，形成支护，加强机尾三角区域的支护强度。机尾三角区域顶板破碎，则利用尾架做支撐点，将4m或4.5m圆木一端置于尾架顶梁上方，另一端使用单体做腿（尾架梁端或尾架下帮侧，至少施工2颗单体），每架上圆木梁数量根据顶板状态确定，以有效控制顶板状态。

5 结束语

经济效益：经过工作面调角开采及边采边加，多回采106373t，每吨原煤按价格300元计，可创效益3191万元。

该综采工作面的扇形开采及边采边加，提高了综采工作面在复杂地质条件下的适应能力，不但为大隆矿以后综采不规则工作面的开采提供了宝贵的实践经验，而且为集团公司应用及边采边加提供了现场实践的宝贵材料。

作者简介：张鑫（1984，09-），男，助理工程师，毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任铁煤集团大隆矿综采二队技术主管，主要从事采矿方面的管理工作。