综采不规则工作面旋转回采工艺应用分析

费晋华

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，山西 大同 037100）

长春兴煤矿井田范围内断层极其发育，并且分布极不规则。特别是落差大于煤层厚度的断层较多，将井田切割成极不规则的若干块段，给矿井工作面的开采设计带来了非常大的困难，局部综采工作面无法实现正规走向开采，形成不规则工作面，严重影响了矿井资源的充分回收，造成了许多无法避免的资源浪费。同时，也造成掘进工程量的增加、采煤工作面搬家次数增加及各种材料消耗的增加等等，严重制约了矿井生产效率的提升。所以对于不规则工作面采取合理高效的回采工艺，对煤炭资源最大限度的回收，同时将生产投入维持在行业较低的水平，实现效益最大化，具有重要意义。以22307工作面为例，对走向不规则工作面提出了旋转回采工艺，确保实现工作面安全高效生产。

1 概述

山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司22307工作面位于井田南盘区东翼，工作面东部为22#回采煤层，南部为303采空区，西部为盘区大巷。

由于盘区中部存在一条F11正断层（H=0～30 m，∠57°～72°），断层与南部开拓巷道成45°斜交于盘区中部，走向长度达3 000 m，将整个区域一分为二，彻底破坏了22307工作面原设计工作面东西走向直线布置的构想； 且该断层影响范围较大，次生断层密集，如果22307工作面顺槽巷道仍然与开拓巷道垂直布置，顺槽将会出现全岩段，工程量预计将会超过200 m，不仅施工进度慢，影响采掘接续，掘进成本也将大幅增加，而且回采工作面推进至断层附近时还要进行跳采，其搬家费用还将进一步增加回采成本。同时，断层附近的三角煤也无法回收，造成资源浪费，所以将22307工作面布置为不规则形状，见图1。

图1 22307工作面平面布置

22307工作面回采长度为2 000 m，切巷长度为230 m,工作面主要分为两部分，第一部分运输（回风）顺槽从盘区大巷以44°夹角布置，巷道布置长度为1 220 m，第二部分运输（回风）顺槽水平布置，布置长度为780 m。为了保证工作面安全高效回采，提高走向不规则煤柱面回采率，决定对22307工作面采用旋转回采工艺。

2 旋转回采前准备工作

1）转采点为运输顺槽煤壁侧帮线（设计线）交点，本次转采角度约45°，回风顺槽（工作面机尾处）转采长度约178 m。在两巷标出转采点位置、转采范围、转采关键点（起点、中点、终点、分段点）。

2）在工作面推进至转载机尾距转采点81 m时，对转采点处带式输送机转弯机构进行拆除，并将转载机和端头支架先行推移至运输顺槽一段正常回采位置，并在转载机尾增设三节刮板槽。

3）在运输顺槽二段原转载机位置安装一部SGZ1200/700型刮板输送机 （以下简称转采输送机），承担转载机功能，前部与转载机搭接，后部与工作面前后部刮板输送机搭接，形成运煤系统。

4）将转载机和端头支架先行推移至运输顺槽一段正常回采位置后，导致原端头支架位置处空顶，需在该区域采用“井字”木垛+单体液压支柱联合加强支护。

5）由原来隔架一组（2架）移后溜千斤顶工作改成每架机尾侧（1架）移后溜千斤顶工作，保证工作面转采时后部刮板输送机受力均匀；同时将支架前部侧护板锁死，在拉架时利用后部侧护板推拉油缸的作用，将支架后部向机尾侧顶，使支架调向，确保工作面正常旋转。

3 旋转回采工艺

3.1 旋转等分点确定

22307工作面采用综合机械化回采工艺，工作面采用ZF13000/25/38型支架，支架宽度为1.66 m，共计134架； 采用MG500/1180-WD型双滚筒采煤机割煤，割煤深度为0.7 m；采用SGZ1000/1400刮板输送机运输煤矸，由于刮板输送机最大允许弯曲角度为β=6.2°，所以运输机在允许弯曲范围内可旋转距离L=Ssinβ=220 sin6.2=23.7 m （S为刮板输送机长度，220 m），共计13个支架长度，所以工作面旋转等分点N=230/23.75≈10，所以旋转点分别位于2#、15#、18#、41#、54#、67#、80#、93#、106#、119#支架处。

3.2 旋转回采工艺

（1）在工作面前部刮板输送机机头处距转采点6 m时开始转采，工作面旋转回采前应调整工作面伪斜，确保工作面煤壁及顶板平整，由于22307工作面在1 300 m处需对回风顺槽侧支架进行旋转，所以将2#支架确定为旋转固定点。

（2）首先将采煤机空刀移动至119#支架处，并斜切进刀向机尾处割煤，割煤深度为0.7 m，割煤后空刀返回至106#支架，并及时推移119#～134#支架及刮板输送机，完成第一刀小循环。

（3）第二刀小循环从106#支架斜切进到割煤至134#支架，然后空刀返回至93#支架处，并依次对106#～134#支架进行移架并推移刮板输送机。第三刀小循环从93#支架斜切进到割煤至134#支架，然后空刀返回至80#支架处，并依次对93#～134#支架进行移架并推移刮板输送机。以此类推直至整个工作面斜切进刀割煤完成，见图2。

图2 22307工作面旋转回采采煤机割煤进刀

（4）工作面在旋转回采过程中，每一个大循环割煤共计10个小循环，割煤机机头割煤进度为0.2～0.5 m，机尾割煤进度为7.0 m，整个工作面需旋转回采长度为178 m，所以共计需完成26个大循环。

3.3 旋转回采应有效果分析

通过本次旋转回采实践，彻底打破了长春兴煤矿工作面单一走向回采局面，通过进一步的优化，采用旋转回采工艺，可减少对煤炭资源的浪费：

（1）提高了经济效益：采用旋转回采工艺，与原工作面东西走向布置相比减少一次工作面搬家，节约成本约1 000万元； 减少顺槽掘进岩巷约500 m，节约巷道成本近500万元； 减少500 m岩巷施工，少掘岩石8 800 m3，控制了岩石入仓量，保证了煤质定及售价稳定，增加利润1 000万元。

（2）提高了煤柱回采率：22307综放工作面采用转采工艺后，与工作面沿F11断层单一走向布置相比，工作面可采长度增长700 m，同时将断层与井田边界交叉区域资源回收最大化，根据工作面旋转回采设计，旋转回采区域可多收煤炭0.305 Mt，实际回收资源约0.346 Mt，为企业创造利润8 500万元。

（3）保证回采安全：F11断层由于落差较大，伴生的断层裂隙带较长，采用旋转回采工艺避免了各采掘工作面原设计施工时，频繁过大型断层的水患、瓦斯、顶帮维护困难等重大安全风险，为矿井的安全工作做好了充足的支撑。

4 结语

通过对22307工作面采用旋转回采工艺后，解决了大断层附近煤柱回采难度大、煤柱损失量大、危险系数高等技术难题，大大提高了工作面煤柱回采效率，“转采”工艺在长春兴煤矿经过两个工作面的实践，已经从工序、工艺上基本成熟，并有多座周边矿井前来参观学习，已经在中煤金海洋南阳坡煤矿推广应用，且取得成功。