贺 龙 李治毅
(晋能控股煤业集团北辛窑矿,山西 忻州 036700)
北辛窑煤矿8102工作面位于一采区,西邻+1040南翼回风巷,标高1 003.5~1 100.5 m。2102巷走向长度854 m,5102巷走向长度548 m,倾向长度165 m,工作面长161.6 m,平均倾角20°,面积57 869 m2。8102工作面运输巷的布置方向为东西向,切眼的布置方向是南北向,北部与8103工作面之间留设8 m煤柱。由于受上覆工业广场的影响,故留设工业广场保护煤柱,近一半的资源量被压覆而损失。
在运输巷掘进过程中,根据探测资料及周边的钻孔资料[1],煤层的厚度变化较小,平均煤厚为6.3 m;煤层的结构比较复杂,煤层中含有2~7层的矸石,矸石厚为0.1~1 m,矸石主要以泥岩和灰黑色炭质泥岩为主。煤层的顶底板情况具体见表1。工作面总体基本呈南西高、北东低,煤层倾角为11°~25°,一般为20°~22°。在工作面南部F8正断层发育,5102回风顺槽在掘进过程中,揭露断层,且断层两侧的煤层与斜向裂隙发育相互垂直,岩石较为破碎,煤层容易出现垮落。
表1 煤层顶底板情况
该工作面采用单一走向长壁式采煤方法,综合机械化低位放顶煤开采工艺,落煤和装煤作业采用SL500AC型采煤机、SGZ1000/2100型前部刮板运输机、SGZ1250/2100型后部刮板运输机和ZFQ13000/25/38型低位放顶煤支架。
为减少工作面丢煤,对大角度煤层按比例插刀的方式进行工作面角度调整[2],让刮板输送机和停采线实现平行,再向前推进。为了确保工作面在正巷导线点、副巷导线点20 m处停止回采,在停采线10.2 m处进行铺网上绳,在副巷推进到导线点45 m处开始调斜。工作面平面布置图如图1。
图1 工作面平面布置图
在调斜的过程中,让刮板输送机向机头处下滑,进行单向推移。在机尾处割煤时,与工作面的倾斜方向保持一致,从机头向机尾进行移架和推溜。在机头处割煤时,采煤机从原进刀位置依次向机尾进行推溜,如果刮板输送机向机尾处上窜,要反向从上到下进行移架和推溜。
在回采时,机尾每向前推进2次,机头推进1次,每次的截深为0.6 m,按照拉机尾—顶溜—拉一次机头后反刀—顶溜—拉第2次机尾的工艺顺序,在正常推采割煤过程中,每割通三角煤后拉一次机头机尾,一次拉机头返刀时要割透煤壁,每次从机尾向机头割煤,推溜也由机尾向机头方向推进,直到回采溜子与停采线平行停止[3]。
对工作面进行调斜时,从机尾端头斜切进刀,每刀截深为0.6 m,从机尾向机头方向进行割煤、拉架和顶溜,在割到机头时返刀,从机头端头斜切进刀,每刀截深为0.6 m,机头顺序顶溜到第2次拉机尾时为割透,第2个循环开始按2:1的插刀,机头比机尾少进一刀,然后向机尾方向进行割煤和拉架,割至机尾且冲直煤壁后,从机尾向机头开始顶溜,往复循环,直到回采溜子的调斜角度平行于停采线为止。再进行割煤—拉架—顶溜作业,每刀进行一次拉机头和机尾。根据现场情况,在调斜时支架从机尾向机头方向靠架,机尾向机头顶溜,支架和溜槽之间的错距要少于0.2 m。
针对8102工作面在调斜期间输送机会出现上窜、下滑的现象[4](其运动轨迹如图2),提前对巷道下帮进行扩帮,扩帮的长、宽分别为5 m,将工作面调斜采成下端头,使工作面处于上窜状态,然后摘除排头架上的十字头以达到延长工作面溜槽的目的,然后按照1:12的比例对工作面调斜采成上端头。在调斜后工作面会向下滑动,为了减少向下的滑动量,可以采用单向推移输送机,也可以使用液压点柱跄机头及溜槽来辅助推移车头和输送机。如果作业过程中出现支架下滑现象,在拉架时可以打戗点柱来减缓这种情况。
图2 输送机头运动轨迹
在工作面向下滑动时,与工作面连接的溜子会逐渐向下帮摆动,确保工作面与横溜子完全搭接,在溜子缩到最短时,拆除溜子,保证正常出煤。由于调斜的比例太大,在向前推进时,工作面经常会发生咬架或挤架,为确保正常推进,采用单体液压支柱来调架,实际调斜时按1:12的调斜比例进行推进。下半段支架会出现挤死现象,无法进行拉架,因此,每次进行调斜时,按照先正推上巷四次,再让下巷正常割透,最后推移输送机的步骤来进行,以此缓解咬架或挤架,达到调斜1:12的要求。
根据开采经验,8102工作面在正常推进过程中,要确保下巷超前,且超前上巷14~16 m,在巷道方向发生调转时,工作面会慢慢转变为上巷超前,大大加快工作面溜子和支架的下滑速度,使溜子和支架进入巷道的下帮,在合理控制以及对工作面进行大角度调斜后,工作面的调斜角度为84°,回采率为83%。
(1)选择比例插刀方式对工作面角度进行调整,配合正规循环作业,确保刮板输送机与停采线平行,保证正常安全开采。
(2)对工作面进行大角度调斜后,工作面的调斜角度为84°,回采率为83%,减少了丢煤现象。