综采放顶煤工作面大角度转向回采技术研究

杨德存

（窑街煤电集团驻天矿安监处，甘肃 武威 733000）

1 工作面概况

3226上综放工作面位于2340-2290区段之间，东以2290S中巷及其延长线为界，西以2340S中巷及其延长线为界，南以工业广场保护煤柱边界线为界，北以轨道下山以南20m煤柱为界，工作面平均走向长830m，平均倾斜长98m,可采储量53万吨，工作面煤层厚度在3.3～7.37m之间，平均厚度5.8m，煤层倾角在18°～21°之间，平均倾角19°。该工作面可采煤层为中层煤和上层煤，中间夹有0.3～0.8m的油页岩。

3226工作面伪顶易跨落，直接顶为黑褐色油页岩，层理发育、性脆、厚度14.7m，老顶为灰色泥灰岩，夹有黑色泥岩，厚度83.5m，直接底为灰—灰白色泥质粉砂岩，厚度大于50m，老底为灰绿色，坚硬的变质片麻岩，且发育有一组垂直节理面，厚度不详。地质构造情况：根据3216S切眼揭露其中上段揭露的F1断层是逆断层，其产状要素为走向7°，倾向 97°，倾角 45°，落差 0.7～1.8m，从切眼中上段开始延伸到工作面左下角运输顺槽，属压性逆断层，将对3226工作面回采带来较大影响，同时，3226上中层煤整体呈宽泛的背斜构造。

3226工作面布置按两道平行布置，在进风巷切眼向外400m处和回风巷切眼向外425m处有两个变向点，变向角为21度。在工作面正常回采时，下出口超前上出口8～10m，而回风巷变向点超前进风巷变向点33～43m，即：工作面下出口先采到变向点,工作面整体变向转过21度并且保持下出口超前上出口8～10m。工作面设备中桥式转载机每个部件之间采用螺栓连接，形成一个整体，进风巷宽度为4m，回采中首先是桥式转载机通过变向点，并要保证工作面前后溜与桥式转载机的正常搭接。其次是工作面整体变向，并要保证设备不上窜下滑，这给3226工作面正常回采带来一定困难，如图1，2所示。

图1 层煤整体平面图

图2 32262工作面构架图

2 需要解决的关键问题

1）桥式转载机部件连接为螺栓，整体性强，变向能力差，如何实现变向，并保证变向过程中工作面刮板输送机与桥式转载机的正常搭接？

2）工作面沿走向方向有两个不同的方位，其夹角为21度，回采时要变向回采，且在工作面通过变向点时液压支架如何变向转正？

3）在变向过程中摆采前期使液压支架和刮板输送机下滑,如何下滑量？摆采后期使液压支架、刮板输送机上窜，如何控制上窜量？

4）进风巷运输设备为两台胶带输送机在转角处搭接，如何保证桥式转载机与胶带输送机在转向21度情况下的搭接？

5）工作面转向摆采使工作面增长，如何支护增长段？

3 解决问题的技术途径

1）进风巷运输设备合理搭接技术：利用SGB-40T型可弯曲刮板输送机的弯曲性和拆装灵活性，搭接胶带输送机与桥式转载机。

2）采用化解角度技术：在变向点扩帮的方法分解21度为两个10.5度。

3）采用单体液压支柱调整桥式转载机运行方向，促使桥式转载机沿规定路线前移，确保整体变向。

4）按规定比例摆采技术，确保工作面整体变向。

5）采用调整液压支架侧护打开方式及方向，控制液压支架定向前移技术。

6）工作面增长段采用单体液压支柱配合花边钢梁支护，保证了支护质量。

4 技术研究

4.1 进风巷运输设备合理搭接技术

3226综采工作面进风巷变向处原采用两台DSJ100/63/2×90型胶带输送机搭接运煤，因DSJ100/63/2×90型胶带输送机机头包括储带箱加上机尾架总计长度约52m，而桥式转载机自煤帮到机头约有47m，桥式转载机利用胶带输送机机尾为导轨前移，当工作面回采至距变向点100m时，桥式转载机无法继续前移，必须拆除胶带输送机，安装其他运输设备，或更换为变向运输的胶带输送机，方可保证运煤需要。而变向运输的胶带输送机成本高。我公司现有的SGB-40T型可弯曲刮板输送机的弯曲性和拆装灵活性好，使用较多，因此我们使用SGB-40T型刮板输送机替换胶带输送机，用于桥式转载机与前台胶带输送机的搭接运煤。具体做法如下:

1）使用单体液压支柱顶起桥式转载机机头。机头顶起后及时在桥式转载机过桥段靠机头处码一“井”型木垛，木垛规格为：采用0.2m×0.2m×1.2m的方木或半圆木。

2）拆除皮带输送机部件。

3）安装刮板输送机，刮板输送机机头采用专门制作的固定座固定在前一台胶带输送机机尾上，40T刮板输送机中部槽全部封底，防止刮板链出槽，并在中部槽两侧加装挡煤板，增加运煤量。机尾安装在桥式转载机机头下部。

4）安装长2.5m的桥式转载机固定座。拆除桥式转载机过桥段下部的木垛，将桥式转载机机头放置在固定座上。

工作面回采过程中，桥式转载机在固定座上前移，每班前移固定座。在变向过程中，随桥式转载机转向提前将固定座前移一定角度和方向，促使桥式转载机定向前移，40T刮板输送机随固定座摆动而移动，便于运煤，并随回采掐取桥式转载机过桥段多余40T刮板输送机中部槽。当工作面回采至距变向点50m时，即桥式转载机机头位于变向点时，收缩变向点以外胶带输送机机尾，并重新铺设40T刮板输送机搭接。当工作面变向完成后，拆除40T刮板输送机，并回缩变向点以外胶带输送机机尾至桥式转载机机头下部，将桥式转载机机头放置在胶带输送机机尾上，工作面正常回采。

4.2 采用化解角度技术

因桥式转载机部件连接为螺栓，整体性强，变向能力差，总长50m。经在图纸上演示计算，桥式转载机无法整体通过变向点。由于3226进风巷打设了圆木中立柱，下放大件困难，拆除桥式转载机时部件无法运出，而且工作面转向后走向还有约450m，若拆除桥式转载机使用其他运煤设备，工作面生产过程中运煤量无法保证，且块煤无法使用破碎机破碎，势必影响生产。经过比对计算，若在变向点采用扩帮方法分解变向角度，可使桥式转载机顺利变向。具体做法如下:

1）扩帮范围：当工作面回采至距变向点60m时（即转载机机头距变向点11m时），对进风巷变向点下帮侧左右各10m范围内扩帮，最大处扩帮宽度距变向点下帮为1.2m，扩帮高度2.3m，在左右各10m范围内逐渐减小。

2）扩帮方法：扩帮时采用打眼放炮方法。

3）扩帮处支护：采用单体液压支柱配合板木、木柱帽架设一梁二柱、戴帽点柱倾向棚支护，板木采用长2m，直径大于0.18m的半圆木，柱帽采用长×宽＝0.4m×0.18m的半圆木。单体液压支柱柱距1.0m，排距1.0m。在变向点上帮侧及变向点两侧各码一“井型”木垛，木垛采用长×宽×高＝1.2m×0.2m×0.2m的方木。

扩帮后，桥式转载机变向过程中，当机头机尾摆动到进风巷上帮侧时，桥式转载机中部刚通过扩帮处，在变向过程中，随桥式转载机摆动及时替换阻挡的单体液压支柱，保证了桥式转载机的顺利变向。

4.3 采用单体液压支柱调整桥式转载机运行方向，促使桥式转载机沿规定路线前移，确保整体变向

具体做法如下：

1）当桥式转载机机头回采至距转弯点15m时，利用单体液压支柱整体上顶桥式转载机，单体液压支柱一头顶在进风巷下帮，另一头顶在桥式转载机下帮侧。单体液压支柱柱头向工作面方向带有70°～80°的夹角，当移桥式转载机时支柱受力向上帮侧顶桥式转载机。

2）随工作面回采，当桥式转载机机头距进风巷转弯点2～5m时，每次移设桥式转载机时，利用单体液压支柱下顶桥式转载机机头，上顶桥式转载机机尾落地段，使桥式转载机转弯。

3）随桥式转载机转向提前将固定座前移一定角度和方向，促使桥式转载机定向前移。

4.4 按规定比例摆采技术，确保工作面整体变向

当工作面回采至距转弯点10m时，通过工作面上段摆采（即工作面机尾每片帮推进0.6m，机头每片帮推进0m或0.2m）使工作面机尾比机头多进22m，工作面转弯。

1）摆采过程中，按1∶2的比例摆采，即机头推进1m机尾推进2m。并根据前溜下滑量及液压支架转向情况，确定摆采及正常回采。

2）摆采过程中，严格掌握机头、机尾向前推进量，并事先在巷帮上作出标志，保证每循环摆采进度。

4.5 采用调整液压支架侧护打开方式及方向，控制液压支架定向前移技术

1）摆采过程中，若液压支架尾梁上下偏，必须及时调整液压支架尾梁侧护管路，移架过程中及时利用侧护调整液压支架角度，保证液压支架垂直于煤壁。

2）若摆采过程中，前留下滑，可利用液压支架侧护调整液压支架使液压支架尾梁略向下偏，即将液压支架上下两侧侧护中同侧顶梁侧护与掩护梁、尾梁侧护管路倒反，移架前及移架后，打下侧顶梁侧护收下侧掩护梁、尾梁侧护，同时在同一液压支架上打上侧掩护梁、尾梁侧护，收顶梁侧护，使液压支架架头向上出口方向摆动一定角度，以工作面拉线为准，后上立柱离线50～100mm。保证液压支架定向前移，从而带动前部刮板输送机上窜。也可采用从下向上推溜、从上向下割煤的方式回采，抵消前部刮板输送机下滑量。

3）若摆采过程中，前留上窜，可利用液压支架侧护调整液压支架使液压支架尾梁略向上偏，即将液压支架上下两侧侧护中同侧顶梁侧护与掩护梁、尾梁侧护管路倒反，移架前及移架后，收下侧顶梁侧护，打下侧掩护梁、尾梁侧护，同时在同一液压支架上收上侧掩护梁、尾梁侧护，打顶梁侧护，使液压支架架头向下出口方向摆动一定角度，以工作面拉线为准，后下立柱离线50～100mm。保证液压支架定向前移，从而带动前部刮板输送机下滑。也可采用从上向下推溜、从下向上割煤的方式回采，增大前部刮板输送机下滑量。

4）工作面机头转过转弯点后，为防止工作面设备下滑，利用摆采使工作面机头超前机尾5～8m后，工作面再正常回采。

4.6 工作面增长段采用单体液压支柱配合花边钢梁支护，保证了支护质量

摆采初期由于进风巷桥式转载机整体上摆，工作面设备上窜，造成工作面变短，采用在回风巷上帮侧扩帮方法，扩帮时采用打眼放炮方法。扩帮过程中若上帮侧片帮增大、支护困难时，在上帮侧挂金属网、打注长2.4m的锚杆防止片帮。

摆采过程中前部刮板输送机下滑，造成工作面长度增加。当工作面4﹟过渡架与回风巷上帮侧间距超过1m时，在4﹟过渡架与回风巷上帮侧架设成对迈步走向抬棚梁支护。

1）采用2.5m单体液压支柱配合2.8m锯齿花边钢梁架设成对迈步走向抬棚梁，“一梁三柱”支护。对梁数量视具体情况而定。对与对间距0.8m(中—中)，对梁中根与根间距0.2m，单体支柱柱距0.6m、0.2m，排距0.8m。保证控顶距在6.0～6.6m之间。

2）支护布置形式为错梁齐柱，随工作面推进交替迈步前移，迈步距离1.2m。

5 取得的效果

该项目的完成不仅解决了采煤工作面现场急需的工程技术难题，而且使职工的劳动强度大幅降低，提高了工效；除拆除、安装设备影响了约五个小班外，工作面做到了正常回采，采用此技术工作面转向共回采25d，当月综采队共生产原煤8.7万t，与正常回采时产量一样。在变向回采过程中尽量好使用现有的生产设备和设施，比如40T溜子等，矿上不必花费其它资金。同时工作面变向回采过程中未发生一起人身及非伤亡影响事故，为公司安全生产奠定了坚实的基础。