不规则边角工作面精细化回采方案应用

吴跃东

（大同煤矿集团燕子山矿，山西 大同 037037）

1 概述

大同煤矿集团燕子山矿303盘区8307工作面北部位8308工作面，东部为实煤区，南部为井田边界，西部为盘区大巷；8307设计走向长度为1280m，倾向长度为123m，工作面回采煤层为14-3层，平均厚度为1.8m，平均倾角为11°，工作面采用机械化后退式回采工艺。

8307工作面运输顺槽（2307巷）从303盘区皮带巷开口施工，巷道掘进480m按设计拐弯施工8307切巷，由于盘区轨道巷揭露三条F1、F2、F3正断层，其中F1断层落差为3.1m，F2断层落差为2.3m，F3断层落差为1.6m，受三天断层明落差影响，8307回风顺槽（5307巷）从盘区回风巷以80°夹角开口施工，5307施工230m后按设计拐弯掘进1080m后与切巷贯通，从而形成不规则边角煤柱工作面，如图1所示。

图1 8307不规则工作面平面布置示意图

2 精细化回采方案研究

为了提高8307不规则工作面煤柱回采率，加快工作面回采速度，燕子山矿通过研究提出了以下几种精细化回采方案。

2.1 抛面法回采方案

1）回采工艺：工作面采用后退式回采工艺，当工作面回采至1080m处时，及时调整工作面伪斜并停止回采，然后施工回撤通道进行工作面搬家回撤。

2）优缺点分析：①优点：工作面属于正规回采，102d即可完成工作面回采任务，工作面回采速度及搬家回撤速度快、难度小于，便于集中施工；②缺点：工作面会在至1080m停采后，造成工作面煤柱损失量达2万t，造成经济损失达3800余万元。

2.2 直接回采方案

1）回采工艺：工作面在前1080m范围内直接进行回采，1080m后由于工作面不断缩短，回采时边推进边回撤工作面支架及缩短刮板输送机长度，当工作面回采至80m处时工作面停止回采。

2）优缺点：①优点：与抛面法相比直接回采法可提高工作面煤柱回采量达2万t，提高经济效益达3800余万元；②缺点：工作面回采1080m工作面逐渐缩短，在回采期间需不断撤出工作面多余支架，同时需拆除多余输送机溜槽，通过计算，工作面1080m后回采速度为2.4m/d，整个工作面回采周期预计达147d，工作面回采周期长。

2.3 旋转回采方案

1）回采工艺：工作面回采至1080m后停止正规回采，按设计点进行旋转回采，确保工作面在三角煤柱回采时工作面伪斜长度与正规回采长度一致，工作面回采至80m处停止回采。

2）优缺点：①优点：提高了工作面煤柱回采率及经济效益，避免了工作面回采时撤架工序，工作面回采周期预计为120d；②旋转回采时需精确计算选装角度及旋转长度，及时调整工作面伪斜。

通过以上三种方案对比分析，最终决定对8307不规则工作面采用旋转回采工艺。

3 旋转回采工艺

3.1 旋转点位置确定

8307工作面回采期间工作面采用型号为MG-250/560双滚筒牵引采煤机进行割煤，割煤深度为0.7m，在工作面安装一部SGZ型刮板输送与2307巷安装的转载机、带式输送机相互搭接进行联合出煤，为了保证刮板输送机机头与转载机搭接稳定，决定以机头1#支架作为旋转点进行工作面旋转施工。

3.2 旋转等分点确定

8307工作面安装了一部SGZ-764/400刮板输送机，输送机运行最大弯曲角度为1.5°，在允许弯曲范围内输送机长度L=S/sinA（S为采煤机截割深度，取0.7m；A为输送机弯曲角，取1.5°），所以L=27m，共计18个支架长度；8307工作面总长度为123m，所以共计等分点数量N=123÷27≈5；以55#支架为第一等分点，第二等分点位于37#支架，第三等分点位于19#支架，第四等分点位于1#支架。

3.3 旋转回采工艺

1）工作面回采至1080m处时及时调整工作面伪斜，保证工作面“三直一平”，并及时将液压支架、刮板输送机推移到位，清理工作面浮煤，然后将采煤机移至73#支架处。

2）采煤机从73#支架处斜切进刀割煤至55#支架处，当55-73#支架之间煤柱割煤完成后采煤机下行至37#支架处，然后及时前移55#-73#支架及刮板输送机，第一短刀割煤循环完成。

3）采煤机从37#支架继续斜切进刀，割煤完成后及时将37-73#支架、刮板输送机移至到位，并将采煤机后退至19#支架，第二短刀割煤循环完成。

4）采煤机从19#支架斜切进刀割煤至73#支架，割煤后将19-73#支架、刮板输送机推移到位，并将采煤机下行至1#支架，此时完成第三循环短刀割煤工序。

5）采煤机从1#支架割煤至73#支架，然后及时将1#-73#支架、刮板输送机移至到位，完成一个长刀割煤，此时工作面已完成一个循环旋转回采，如图2所示，由于采煤机截割深度为0.7m，所以在一个旋转回采循环内割煤长度为2.8m。

6）第一旋转回采循环完成进行第二循环旋转回采，施工工艺相同，为了保证在三角煤柱区域工作面旋转后工作面长度为123m，工作面需旋转角度为20°，旋转水平距离为42m，如图1所示，所以需旋转循环数为M=42÷2.8=15。

图2 8307工作面等分法旋转回采割煤进刀方式示意图

7）8307工作面旋转回采到位后，以伪斜的方式回采至工作面停采线位置，此时工作面机头滞后机尾42m，为了保证工作面搬家回撤任务，对机头三角煤柱采取爆破回采工艺，直至工作面与头尾顺层垂直。

3.4 实际应用效果分析

1）回采速度分析：截止2018年4月25日工作面已回采至1080m处，在此期间属于正规回采工艺，平均回速度为7.2m/d，共计用时93d，工作面旋转回采共计用时2d，旋转后伪斜回采至停采线共计用时12d，三角煤柱爆破回采用时9d，整个工作面回采结束共计用时116d，比预计提前4d完成。

2）回采量分析：工作面采取旋转回采后实现了对不规则三角煤柱回采，共计回采煤炭量达2.7t，提高经济效益达6400余万元。

4 结束语

大同煤矿集团燕子山矿通过技术研究，对8307不规则工作面提出了旋转回采工艺，通过实际应用，该回采工艺不仅缩短了工作面回采时间，而且提高了工作面煤炭回采量，达到了矿及集团公司提出的精细化回采目的，为其它煤矿类似条件工作面精细回采提供了实践依据，取得了显著应用成效。