综采工作面扇形旋转开采技术应用与实践

时间：2014-1-12 17:15:32　来源：　点击：1587

摘要：旋转采煤法起源于德国，是20世纪70年代在前进式和 “z”形采煤法基础上发展起来的到80年代初苏联在采煤工艺改革过程中，大量采用该方法，我国在鸡西等矿区先后试验了该方法，近几年，旋转开采技术得到了进一步的发展。
关键词：综采工作面；扇形开采；
前言
朱庄煤矿地质条件复杂，断层构造较多，煤层厚度变化大，两巷按直线布置时，走向长度有时会比较短，安装拆除工作频繁，严重影响采煤工回采效率，为避免这种现象，我矿积极探索新的采煤方法。其中，在2644综采工作面我们应用了扇形旋转开采技术，并取得了较好的效果，多回采原煤30余万吨。
工作面位置及概况
　　Ⅱ644工作面为Ⅱ64采区第一个区段，该面左、右均至六煤层不可采边界, 上区段Ⅱ642工作面受古河床冲刷，煤层变薄，不可采,下区段Ⅱ646工作面已回采完毕。Ⅱ644工作面顶部为Ⅱ4采区，已回采完毕。
　　该面所采煤层为六煤，煤层厚度0.6～2.2m，平均1.6m。煤层结构简单，赋存较稳定。煤层倾角2°～12°，煤层倾角变化不大。该面基本顶为灰～浅灰色层状中细粒砂岩，层理明显，厚度18～20m；直接底为黑色砂质泥岩2～3m。
工作面平面布置图
　　
采煤工艺
4.1工艺流程
　　采煤机落煤和装煤→运输机运煤→移液压支架→推溜。
4.2落煤方式
　　采煤机落煤。
4.3主要回采设备配备
　　　主要回采设备：ZY5000-09/20、ZY5000-14/28型掩护式支架、MG-320/710WD型采煤机、SGZ-800/800刮板运输机、SZZ—830/315转载机等。
5.扇形旋转开采工艺
5.1旋转开采方案确定
　　扇形旋转开采方法可分为实中心旋转和虚中心旋转两种。实中心旋转与虚中心旋转在实际回采过程中有较大的差别，实中心旋转时工作面一端固定不动，而采用虚中心旋转时，工作面机回风巷须按一定的比例进行甩采。2644工作面旋转后如需正常开采，机尾需绕机头旋转67度，旋转角度大，施工周期长，如采用实中心旋转，机头处长时间不推进，该地质条件下顶板管理相对比较困难。方案确定时虚中心旋转的方法。
5.2工作面旋转起始位置的确定
　　当煤机割完旋转前的最后一刀时，围绕旋转中心，机风巷按一定比例进行旋转，前后部输送机机头保持一定的前移量，直至到达预定旋转位置为止。
　　为便于及时调整旋转期间的支架状态，对旋转回采做到过程控制，精细流程，需要确定每个调斜循环的割煤刀数N ：
　　　　N＝L/ Smin
　　按每调斜循环的转角α不超过1.5°的要求，确定输送机上拐点的最小间距为：
　　　　Smin＝B/tanα，
　　式中Smin――――――输送机上拐点的最小间距，为将N调为整数，便于现场操作，此处Smin取31m
　　　　B――――――采煤机截深，此处取0.8m
　　　　L――――――工作面长度，此处取旋转期间工作面平均长度206m
　　　　N――――――每个调斜循环的割煤刀数
　　　　α――――――每调斜循环转角
　　　　N ＝L/ Smin＝206/31＝7,
　　即在每次旋转过程中，调斜一个循环所须的循环数为7，每循环的通刀数为1，调斜7短1长。
　　　　Smin＝B/tanα＝0.8/tanα
　　　　tanα＝B/ Smin＝0.8/31＝0.0258
　　　　α＝1.48°＜1.5° 满足每调斜循环的转角α不超过1.5°的要求。
　　　由于机尾比机头要多进220m左右，才能保证工作面甩正，按照5架为一压茬甩采，工作面共139架，139/20=7个压茬，采煤机截深为0.8m，则一循环机尾共甩采进尺8×0.8=6.4m。每一循环结束，工作面按平推0.8m调整，则一循环机尾进尺6.4m，机头进尺0.8 m；按220/11=34个循环，因此机头共进尺0.8×34=27m，由此确定距机巷折弯点27m处为旋转起始位置。
5.3旋转回采进刀方式
　　　甩采前采煤机割煤一通刀，支架拉齐，旋转中心为输送机头。然后采取分段截煤：按照20架为一组压茬，第一刀采煤机上行割煤，从机头割至机尾。随割煤1～20架调架微推输送机，第21架～机尾按一个截深推输送机移架；煤机下行割煤，不拉架不推运输机，从机尾割至第21架处，煤机上行割煤21～40架调架微推输送机，第41架以上按一个截深推输送机移架推输送机。以此类推，机尾始终保持正常进尺，当茬口压至机尾时，煤机割一通峒，工作面平推0.8m，以调整工作面及支架状态。至此为一循环，下一循环方法同上。
6.旋转开采时的注意事项
6.1控制机头的位置及相关准备工作
　　工作面回采至机巷距拐点60m左右时，机、风巷按2：1的比例进行甩采，即机头进两刀，机尾进一刀，同时机巷上帮进行刷帮扩棚，刷帮宽度1.5m，长度40m，控制好运输机上窜量，当机头推进至刷帮位置时要保证运输机上窜1.5m左右，机头甩到位后，由于工作面旋转角度较大，转载机整体调向困难，所以必须将转载机分段解体拉移至外机巷，待转载机全部拉移至外机巷组装好后与外机巷铺设的刮板输送机尾合理搭接。然后在机巷铺设一部SGW-40T型刮板输送机用于工作面运输机与转载机之间过渡出煤，同时也便于调整因机尾甩采工作面运输机上窜下滑而出现的机头搭接不合理现象。
6.2确定好开始甩采的时间和比例
　　旋转开采前及旋转开采期间都要控制好工作面两端的推尺点，控制好工作面与两巷的夹角，控制好运输机上下窜动的范围，防止运输机和支架抵住机巷下帮或风巷上帮。
6.3确定好加刀的位置
　　加刀的位置确定好了，就能保证工作面始终成直线，避免出现工作面弯曲或咬架、挤架现象发生。加刀的位置的确定方法主要是根据甩采的比例和工作面长度来确定，例如2644工作面甩采的比例均为1：7，工作面长度206m，则加刀的位置在机头向上30m、60m、90m、120m，从机头向上机尾向下依次回刀，加完六刀后再进一整刀，即机头进一刀，机尾进了7刀。旋转开采过程中尽量保证从加刀位置向上开始移架，则可以避免挤架、咬架现象发生。
7.采取的主要措施
7.1工作面机巷推至距拐点位置27m时机、风巷按照1：7比例进行甩面即机头进1刀机尾进7刀，分段对机尾进行加刀，当回采位置机巷推至超前风巷2m位置时甩面结束。
7.2旋转回采期间，拉架工应由经验丰富的人员担任，拉架时使用侧护板配合单体调整支架状态，防止出现挤架、咬架、爬架现象。
8.结论
　　　经济效益：为布置扇形综采工作面提供了可能，减少了工作面搬家次数，实现了工作面的连续推进；提高了资源回收，多回收煤炭资源29万吨，直接创造经济效益17400万元。
社会效益：为复杂地质条件下，综采工作面开采积累了宝贵管理及操作经验，创新了开采工艺，锻炼了队伍素质，提高了管理水平。

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