不规则综采工作面延面及对接工艺实践

杜树安 王鹏云 李江伟

（1.冀中能源峰峰集团通防部，河北 邯郸 056000；2.山西吕梁离石金晖荣泰煤业有限公司，山西 吕梁 033000）

煤矿地质条件复杂多变，在掘进过程中经常会遇到断层等复杂地质构造，造成综采工作面布置不规则。金晖荣泰煤业有限公司在以往掘进遇地质构造时，采用顺槽分区段布置，即沿走向垂直布置多个切眼，在回采过程中工作面采用分段对接延长，但此工艺开采造成了部分煤炭资源无法回收，为了弥补这一缺点，荣泰矿通过不断的探索研究，在10202工作面掘进过程中遇断层无法向正前掘进的情况下，大胆地尝试运输顺槽沿断层掘进，综采工作面机头线性增加支架延长工作面的采掘工艺，此工艺通过在10202工作面的实践，取得了良好的社会经济效益。

1 工作面概况

10202工作面所采煤层为10#煤，煤层厚度为2.7～3.2m，平均厚2.9m，煤层倾角0～11°。煤层直接顶板为石灰岩，厚度9.09m。10202工作面南部为10201工作面采空区，10201工作面回采过程中运顺沿空留巷，计划作为10202工作面回风顺槽。10202工作面设计平均走向564m，面长170m。因受F1断层影响，10202运输顺槽沿断层掘进，10202工作面为不规则块段，10202沿断层掘进段设计长度428m（平距）。

2 工作面对接工艺的选择及创新

2.1 工作面对接工艺的选择

2.1.1 运输巷道的选择

10202工作面两巷，相对直巷的为回风巷（原10201工作面运顺沿空留巷），但留巷宽度3.5m，经过10201工作面的回采推进，10201采空区经过顶板的冒落带、裂隙带和顶板下沉带三次变形以后，留巷内的顶板已多处破坏，巷道中部压力显现集中，支护材料的空间较小，不适宜安装转载机等运输设备。因此，选择沿空留巷作为10202工作面回风顺槽，沿断层掘进的斜巷顺槽作为10202工作面运输顺槽，并随着工作面回采增设支架延长工作面。

2.1.2 分段推进对接

预先在10202运输顺槽增设支架位置布置支架，回采工作面长度每增加1.5m，工作面支架推至预定位置时增设支架。工作面运转设备为SGZ764/630型刮板输送机配合自制转载运输机，在工作面推进过程中，工作面逐渐延长溜槽和加设支架。回采过程中分为三个阶段进行对接延长工作面：A-B段、B-C和C点以后，如图1所示。

工作面液压支架在运顺沿巷道走向布置间距计算方式如下：

L（A-B）=hL1÷(d1-d)

L（B-C）=hL2÷(d2-d1)

式中：

L（A-B）、L（B-C）-分别为运顺沿走向的待加支架布置间距，m；

h-工作面支架间中心距，1.5m；

L1、L2-工作面延长段的推进长度（见图1），L1为210m、L2为207.8m；

d-工作面切眼长度，60m；

d1-工作面推采至B点时的切眼长度，119.059m；

d2-工作面推采至C点时的切眼长度，159.8m。

计算得出：

L（A-B）=1.5×210÷（119.059-60）=5.3m

L（B-C）=1.5×207.8÷（159.8-119.059）=7.6m

因此在第一阶段（A-B段）时每推进5.3m，加设支架1架、溜槽1节，为一个循环结束，此阶段210m，共进行37个循环；工作面在回采第二阶段（B-C段）时每推进7.6m，加设支架1架、溜槽1节，此阶段220m，共进行28个循环；两个阶段共进行65个循环。工作面回采至C点时，工作面与外切眼10架支架、10节溜槽对接，此时工作面长度为170m，工作面支架总数115架，工作面延长工作结束，工作面正常回采。

图1 10202工作面平面布置示意图

2.2 工作面对接施工

（1）增设支架期间，每天进行一个循环。增设支架过程：①断开工作面刮板输送机第6、7节溜槽，将前6节溜槽与支架的连接装置断开；②将需增设的溜槽对接在工作面刮板输送机第6、7节溜槽间，增设的支架与工作面支架对齐，连接管路；③连接好溜槽及大链，并将前7架支架与溜槽连接，工作面完成加架。

（2）工作面延长施工时，单体顶靠采用远程操作，通过自制紧链稳定器，利用采煤机齿道为固定点，将紧链稳定器固定到采煤机齿道上配合单体支柱横向顶靠溜槽及紧链接链，单体送液管采用Φ10×20m高压胶管在支架下进行远程操作。

（3）工作面机头增设支架施工安全要求：①要针对工作面周期来压及压力显现规律，在运输顺槽提前打设锚索和锚杆进行补强支护，确保对接处巷道加宽后的支护强度；②在加架前要将工作面调直调顺，每个循环中随着工作面的推进，机头段空顶面积会逐渐增大，当机头第一架距煤帮距离增大到2.5m时，变更机头段端头密集支护方式，对机头段顶板进行单体配合铰接梁加密支护，铰接梁顺巷道方向打设采用一梁两柱，铰接梁间距为500mm，跨工作面溜子时采用2.6mπ型梁配合单体迈步支护，保证机头加架段顶板完好；③顶靠支架前，对液压系统进行全面检修，确保在加架期间初撑力达标，保证快速并架，防止空顶时间过长。

2.3 工作面对接工艺创新

（1）运煤设备的改造和创新。因在工作面机头段需延长溜槽及支架，而受空间限制，转载运煤点无法正常布置转载机。通过研究，确定采用一部150C刮板输送机机头及固定节通过自制起桥架将其与皮带机尾承载座进行连接固定，将150C溜槽进行封底处理后与机头固定节进行连接，最后配合40T刮板机连接槽与机尾槽所有对口采用M30对口丝进行连接，形成一套与10202工作面的特殊性相匹配的运煤设备。转载运煤设备为整体拉移式，在拉皮带机尾的同时，转载运煤设备随之外移，在工作面的回采过程中大大地提高了工作效率，节省了每个循环中拆卸、对接溜槽的复杂工序，降低了施工过程中的安全风险，减轻了工人劳动强度，简化了增加支架和延长溜槽的工艺，节省拉转载机的工序。

（2）由于10202工作面运输顺槽沿断层掘进段A-B段和B-C段与工作面夹角不一致，因此运输顺槽皮带不是直线运输，在B点处发生了拐点，通过测量，在B点前后20m设置皮带拐弯运输段，增大拐弯半径，在拐弯段每隔5m增设防跑偏装置，确保皮带运输效率和安全。

3 效益分析

荣泰矿10202工作面平均采高为3m，煤层容重为1.55t/m3。沿断层掘进和工作面机头加架工艺，对比以往垂直工作面布置顺槽的巷道布置方式，多回收三角煤：0.5×96m×406m×3m×1.55t/m3=90619t。

该方案及对接工艺的采用，有效解决了由于地质构造等影响造成回采工作面留三角煤的问题，为矿井因地质构造影响下不规则工作面的高效回收资源积累了有力的实践经验。