“刀把”式综采工作面技术创新及开采实践

王祥狮

【摘 要】为推行矿区大规模机械化、集约化生产方式，提高矿井资源回收率，减少综采工作面搬家倒面次数，将采煤工作面设计为“刀把”式。回采期间，工作面面临大角度旋转开采，该文主要介绍不规则采煤工作面开采方法及技术难题。

【关键词】旋转开采;刷帮;技术

一、工作面布置

芦岭煤矿将Ⅱ104东翼采区三个工作面合成一个工作面，原工作面机巷改为工作面腰巷，原工作面切眼改为现工作面机巷并延伸，原工作面风巷改为现工作面切眼并进行方位调整。

Ⅱ1041工作面巷道布置图

调整后工作面切眼沿煤层走向布置，前期沿煤层倾向回采，后期沿煤层走向回采。

二、工作面旋转开采技术

1、旋采方案设计

（1）旋转方式选择：由于工作面旋转角度（70°）大，同时旋转过程中还要延长和缩短工作面，旋转时间较长，如采用实中心旋转，机尾处长时间不推进，顶板、煤壁难以维护，因此，根据Ⅱ1041工作面顶板条件，为利于工作面机尾处顶板控制及防止挤架，并且方便在调斜过程中机尾增加支架，采用虚中心旋转开采。

（2）进刀比例选择：通过公式计算不同进刀比例，在计算的过程中，每个切割循环的转角相等，因此切割循环的转角α不得大于工作面输送机允许弯曲的角度α'，即：

式中：N—循环内调斜刀数;

b—采煤机截深，m;

L—工作面长度，m。

由此可得出一次循环内采煤机调斜刀数为：

旋转工作面使用的是SGZ-800/800型刮板输送机，根据该输送机技术特征，此处取输送机允许弯曲的角度α'为1.5°，旋转过程中工作面长度L=207m，采煤机实际截深b=0.7m，由上式可计算出循环内调斜刀数为7.8刀，根据工作面实际情况取调面比例为1：8，即工作面机头处进八刀，机尾处进一刀。

（3）方案选择

①、选取1：8的比例，确定旋采位置从Ⅱ1041工作面风巷距拐点前14m处，机巷距拐1点前70m处开始旋转开采。

②、Ⅱ1041工作面旋采方案如图所示：

Ⅱ1041工作面旋采方案

2、旋采前准备工作

工作面旋采期间，机巷需要旋转25°、30°、17°，经过3次变向，方能完成旋转开采。由于转载机的弯曲度很小，可视为一个整体，为保障旋转期间出煤系统畅通，需提前对机风巷拐点进行刷大及出煤系统改造。

（1）机巷拐点刷大设计

机巷拐点刷帮时，转载机长度按照50m计算，同时考虑转载机与皮带机最大夹角不超过10°。根据各拐点角度，确定各拐点刷大尺寸图所示：

机巷拐点刷大设计图

根据转载机SZZ830/315的主要技術参数，以及转载机与皮带机最大夹角不超过10°，经验算，拐点1（25°）处有296mm的富余量;拐点2（30°）处有444mm的富余量;拐点3（17°）处有242mm的富余量，因此，拐点刷帮量能够满足转载机通过拐点的要求。

（2）风巷拐点刷大设计

旋采期间工作面需增补支架。随工作面旋转，工作面长度逐渐延长或变短。旋转期间需增补或缩减液压支架及链板机，同时对风巷拐点进行刷大，风巷拐点刷大尺寸图所示：

风巷拐点刷大设计图

（3）出煤系统改造方案

以过机巷1拐为例：当工作面第五部皮带机缩至最短时，拆除第五部皮带机，缩短第四部皮带机，将机巷转载机SZZ830/315拉过机巷1拐点，与第四部皮带机搭接，在原转载机位置铺设一部SGB620-40T刮板输送机与工作面运输机搭接，SGB620-40T刮板输送机跟随转载机前移。（过机巷2拐、3拐时出煤系统改造与1拐方法相同）当工作面机巷过完拐点后，拆除SGB620-40T刮板输送机。

旋转回采期间机巷出煤系统设备布置方式：工作面运输机→SGB620-40T刮板输送机→SZZ830/315转载机→SDJ-150胶带输送机。

3、旋采期间技术要求

（1）旋转开采期间，为防止车下滑，必须严格按照从下往上抵车。拉架时，严格按照从上往下拉架，峒峒调整支架状态，液压支架后尾往机头方向调，确保支架垂直煤壁。必要时采用单体或者千斤顶进行调架。

（2）过拐点期间，两巷超前支架若拉移困难，应将超前支架拆分后拉至拐点外直巷段。

（3）甩采期间，由于工作面斜长、倾角变化，工作面机头出现变长、变短情况，够一节槽子距离时，及时进行缩机头或延机头。

（4）甩采期间，严格采用大茬甩采，严禁小茬甩采，确保工作面运输机、液压支架上线。

（5）随工作面旋转，工作面长度逐渐延长或变短。旋转期间需增补或缩减液压支架及链板机，工作面进架选择从风巷采用无极绳绞车进架。

4、旋转期间技术难点

（1）旋转期间工作面长度变化大，会出现机头变短或变长，工作面链板机与转载机搭接困难。旋转期间需严格控制工作面运输机上窜、下滑。

（2）由于工作面旋转角度大，生产过程中会出现液压支架调整跟不上输送机调整的速度，造成支架底座别住中部槽，使中部槽别劲，促使槽子哑铃销子、齿轨等绷断，槽子“分家”现象。直接影响工作面生产。

（3）由于机尾长时间推进度较小，机尾段煤壁受采动影响较大，容易出现超前片帮，造成漏顶。

（4）随工作面旋转，工作面长度逐渐延长。旋转期间需增补液压支架及延链板机。

三、实施效果

Ⅱ1041综采工作面通过优化回采技术方案，工作面顺利回采结束。该工作面成功回采为类似不规则综采工作面回采提供了技术参考。