不规则煤柱综采工作面回采方案优化

阴润健

（山西潞安集团蒲县新良友煤业有限公司，山西 临汾 041200）

受地质构造影响，综采工作面在布置时切眼与顺槽存在伪斜角度，形成不规则工作面。由于不规则工作面存在伪斜现象，工作面在结采时，煤柱损失量大，在形成回撤通道时与传统工作面相比通道长度大，施工回撤通道成本费用高，且伪斜工作面回撤通道顶板压力显现严重。通过技术研究，对不规则201 煤柱回收工作面采用旋转回采工艺。

1 概况

山西潞安集团蒲县新良友煤业有限公司201 工作面位于二采区，主要对二采区1#轨道下山、运输下山、回风下山之间煤柱进行回收。1#运输下山回采段长454m，二采区1#专用回风下山回采段长425m，二采区煤柱回收工作面长89.1m，工作面伪斜角度为18°。

201 工作面回采煤层为山西组3#煤层。煤层赋存较稳定，平均厚度2.15m，平均倾角9°，煤层中含一层夹矸，以灰黑色泥岩为主，总厚度为0.4m。201 工作面安装ZZG4800-14/30 型端头支架3 架、ZZG4400-14/30 型 支 架59 架、MG200/500-AWD 型采煤机、SGB-730/400 刮板输送机、SZZ-730/160 型转载机以及DSJ80 型胶带输送机。如图1 所示。

图1 201 不规则工作面设备布置平面示意图

2 工作面原回采工艺及问题分析

2.1 原工作面回采方案

初步设计201 工作面采用伪斜回采工艺，工作面按设计伪斜角度向前割煤推进。当二采区专用回风下山推进至100m 处，二采区运输下山推进至129m 处工作面停止回采，并进行工作面搬家回撤任务。工作面设计回采煤量为8.2 万t，预留煤柱量为2.95 万t，回采周期为52d，结采时搬家回撤周期27d。

2.2 原回采方案主要存在问题

（1）煤柱损失量大。201 工作面剩余煤柱宽度100～150m 范围内，造成大量煤柱损失。

（2）工作面管理难度大。由于201 工作面伪斜较大，且下山回采，在回采过程中需不断调整工作面、刮板输送机、液压支架伪斜角度，确保平直。工作面在回采过程中需对刮板输送机机头处三角煤柱进行安全维护，当工作面过地质构造或应力区时需采取特殊支护措施进行三角煤柱区域顶板加强支护，加大了工作面安全管理难度。

（3）工作面搬家回撤周期长。伪斜工作面相比正规回采时工作面长度要长21m，增加了工作面结采时回撤通道施工工程量。而且工作面在设备回撤时，受伪斜影响，大型设备如液压支架、采煤机等从工作面回撤难度大，需对机头处三角煤柱进行搬角施工，延长了工作面搬家回撤周期。

3 201 工作面回采方案优化

为了保证201 工作面回采安全，提高工作面煤柱回采率，决定201 工作面采用旋转调斜回采工艺。

3.1 旋转回采方案确定

由于工作面回采前100m 受初次来压影响，工作面顶板、煤壁稳定性差，工作面伪斜角度为18°，工作面机头比机尾超前29m，所以决定工作面在前100m 采用伪斜回采，工作面回采至100m处时以机尾为旋转点采用旋转调斜回采工艺。

3.2 旋转等分点确定

201 工作面安装的SGB-730/400 刮板输送机总长度为95m，输送机最大允许弯曲角度为α=2.0°，MG200/500-AWD 型采煤机最大割煤深度为0.5m，ZZG4400-14/30 型过渡支架宽度为1.4m。所以当输送机达到最大弯曲度时输送机弯曲长度为L=S/sinα=14.5m，共计10 个液压支架宽度。201 工作面共计长度为89m，所以旋转时等分点数n=89/14.5 ≈6。第一个旋转点n1位于52#支架处，第二旋转点n2位于42#支架处，第三个旋转点n3位于32#支架处，第四旋转点n4位于22#支架处，第五个旋转点n5位于22#支架处，第六旋转点n6位于2#支架处。

3.3 旋转回采工艺

（1）工作面回采至100m 处时将采煤机移至52#支架处，然后将采煤机由52#支架向机尾进行斜切进刀割煤，割煤深度为0.5m。割煤完成后及时将采煤机移至42#支架处，并对52#～62#支架之间刮板输送机进行前移，并移架。

（2）采煤机移至42#支架后再次向机尾斜切进刀，并割煤至机尾。割煤完成后将采煤机移至32#支架处，并推移42#～62#支架之间刮板输送机。

（3）依次类推，直至采煤机移至2#支架处并割煤完成，第一个旋转割煤循环完成。如图2 所示。共计旋转进度为3.0m，需进行10 个旋转回采循环。

图2 201 工作面旋转回采时进刀方式平面示意图

3.4 安全技术措施

（1）工作面旋转回采前必须将液压支架支护到位，工作面端面距不得大于0.3m；

（2）在工作面旋转回采过程中若煤壁片帮严重，必须对工作面煤壁采取注浆、施工玻璃钢锚杆等措施进行有效维护；

（3）工作面在旋转回采期间应及时移架，工作面在过地质构造时应减小采煤机截割深度；

（4）工作面每个旋转循环完成后，应及时清理工作面煤矸石并对工作面液压支架进行检修维护。

4 结束语

（1）201 工作面采用旋转回采后，工作面正常回采速度由原来的7.0m/d 提高至9.5m/d，工作面回采周期缩短8d。

（2）采用旋转回采后至工作面结采时，预留的保安煤柱宽度由原来的129m 缩减为80m，工作面回采长度增加了50m，增加了工作面煤柱回采量1.4 万t，经济效益700 万元。

（3）与原伪斜回采工艺相比，旋转回采后避免了伪斜回采期间三角煤柱维护，工作面结采期间缩短了工作面回撤通道施工工程量，保证了工作面安全快速回撤。