李洪彪，牛金玉，王 顯，蔡秀凡

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán) 梨園礦，河南 平頂山476500）

在煤礦采掘設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，往往會(huì)因井田邊界、地質(zhì)構(gòu)造帶、煤層變化帶、保護(hù)煤柱等因素的影響將難以回采的煤層塊段予以剔除，這樣，工作面便成了非矩形的不規(guī)則工作面。目前，對(duì)于不規(guī)則工作面開(kāi)采的方法主要有內(nèi)外切眼對(duì)接法和邊采邊加架法兩種，前者主要適用于規(guī)則刀把狀工作面，后者常適用于不規(guī)則似刀把狀工作面。兩種開(kāi)采方法的關(guān)鍵均是保證實(shí)現(xiàn)支架的無(wú)縫對(duì)接，滿足工作面能夠正常推進(jìn)。梨園礦寧莊井21110工作面受到D梅莊－1斷層和F20斷層的影響，為了提高煤炭回采率，經(jīng)過(guò)技術(shù)論證和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際決定將工作面布置成似刀把狀。經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的加架、調(diào)斜等工序，順利推過(guò)了工作面刀把部。目前該工作面回采工作面已經(jīng)走向正?；?，現(xiàn)就開(kāi)采不規(guī)則刀把狀工作面經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

1 工作面概況

21110工作面位于梨園礦寧莊井東一下山采區(qū)，北部為F20斷層和D梅莊－1斷層，東部為東一采區(qū)三條下山，南鄰21090工作面采空區(qū)，東部為井田邊界，工作面埋深為575.4～641.3m。工作面所采煤層為山西組二1煤層，煤層偽頂為0.3～0.5m的炭質(zhì)泥巖，直接頂為1.2～1.6m的灰黑色泥巖－炭質(zhì)泥巖－砂質(zhì)泥巖，老頂為2.8～3.5m的灰色砂質(zhì)泥巖，該煤層堅(jiān)固性系數(shù)f＝0.3～0.8，煤層傾角為7°～19°，煤質(zhì)松軟易碎；由于頂板松軟破碎，在工作面回采時(shí)上部二2煤層會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)性冒落。由于該工作面東北部受到D梅莊－1斷層的影響，為了提高煤炭回采率，決定將工作面設(shè)計(jì)為似刀把狀不規(guī)則工作面，工作面布置見(jiàn)圖1。

圖1 21110工作面布置示意

2 工作面回采關(guān)鍵問(wèn)題

1）機(jī)頭過(guò)A、B和C三個(gè)位置：21110工作面掘進(jìn)施工完成后，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，工作面?zhèn)涡遍L(zhǎng)度為22.1m。由寧莊井工作面回采經(jīng)驗(yàn)可知，二1煤層工作面?zhèn)涡痹?～10m可以保證工作面設(shè)備不出現(xiàn)下滑或上竄，若采用常規(guī)沿工作面切眼平推會(huì)造成采場(chǎng)內(nèi)液壓支架、運(yùn)輸機(jī)等綜采設(shè)備出現(xiàn)失穩(wěn)，或在回采期間需要對(duì)工作面多次進(jìn)行調(diào)斜。具體為：在回采初期多甩機(jī)頭，機(jī)頭和機(jī)尾按照1∶4進(jìn)行推進(jìn)，然后根據(jù)工作面設(shè)備運(yùn)行狀況逐漸減小機(jī)頭和機(jī)尾推進(jìn)比例，直至切眼退至B點(diǎn)時(shí)保證切眼垂直于機(jī)、風(fēng)兩巷；當(dāng)工作面機(jī)頭位置在B點(diǎn)時(shí)，且切眼垂直于機(jī)、風(fēng)兩巷時(shí)可以進(jìn)行甩機(jī)尾，根據(jù)設(shè)計(jì)沿D點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)開(kāi)采，機(jī)頭和機(jī)尾按照1∶5推進(jìn)，直至切眼垂直于機(jī)巷為止；工作面切眼沿垂直于機(jī)巷方向持續(xù)推進(jìn)，至機(jī)頭距離C點(diǎn)20m左右位置時(shí)開(kāi)始第三次調(diào)斜，沿E點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)開(kāi)采，機(jī)頭和機(jī)尾按照4∶1進(jìn)行推進(jìn)，直至切眼垂直于機(jī)、風(fēng)兩巷為止，至此，工作面已經(jīng)完全推過(guò)似刀把狀部分。此后，機(jī)頭和機(jī)尾按照2∶1進(jìn)行第四次調(diào)斜，直至偽斜達(dá)到8～10m方可停止調(diào)斜，然后按照傾斜煤層常規(guī)推進(jìn)方法即可（圖2）。

圖2 21110工作面加架調(diào)斜及運(yùn)輸系統(tǒng)示意

2）加架、加運(yùn)輸機(jī)槽等設(shè)備工序：工作面原始切眼長(zhǎng)度為83m，共安裝ZY4000－17／37型液壓支架56臺(tái)。分析工作面設(shè)計(jì)推進(jìn)圖可知，在第一次調(diào)斜過(guò)程中，工作面采長(zhǎng)逐漸減小，故決定在切眼垂直于機(jī)、風(fēng)兩巷時(shí)方開(kāi)始加架，直至在第四次調(diào)斜之前完成所有的加架工作，否則會(huì)影響工作面規(guī)則段的正?；夭勺鳂I(yè)。由此分析，結(jié)合第一次調(diào)斜和第三次調(diào)斜形成的兩個(gè)垂直機(jī)、風(fēng)兩巷間距，計(jì)算得知，工作面每推進(jìn)5m即需要加架一臺(tái)。為了減少工作面量，將需要添加的支27臺(tái)支架頂梁朝外按順序擺放在風(fēng)巷中，當(dāng)工作面推進(jìn)10m即增加2臺(tái)支架，同時(shí)加運(yùn)輸機(jī)槽兩節(jié)，如此循環(huán)進(jìn)行，直至完成所有支架和運(yùn)輸機(jī)槽的安裝。

3）機(jī)巷運(yùn)輸系統(tǒng)布置：由于機(jī)巷非直線布置，決定采用多設(shè)備銜接完成切眼內(nèi)煤炭外運(yùn)，從里向外運(yùn)輸設(shè)備布置具體為：AB段安裝40T運(yùn)輸機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾下接40T運(yùn)輸機(jī)；轉(zhuǎn)載機(jī)外部至C點(diǎn)為臨時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)，C點(diǎn)外段為皮帶運(yùn)輸機(jī)，機(jī)尾與臨時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)搭接。煤流運(yùn)輸路線為：切眼運(yùn)輸機(jī)→40T運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→臨時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)→皮帶運(yùn)輸機(jī)→高強(qiáng)皮帶→上倉(cāng)皮帶→主井提升。在工作面回采過(guò)程中，40T運(yùn)輸機(jī)采用掐槽子的形式進(jìn)行縮短，直至回采至B點(diǎn)位置后利用轉(zhuǎn)載機(jī)、兩部皮帶運(yùn)輸機(jī)完成煤流的外運(yùn)。當(dāng)轉(zhuǎn)載機(jī)移至C點(diǎn)以里30m時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)拉移到C點(diǎn)外段直巷中，機(jī)尾在C點(diǎn)位置，然后將臨時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)撤去，安裝40T運(yùn)輸機(jī)搭接轉(zhuǎn)載機(jī)和切眼運(yùn)輸機(jī)用來(lái)完成煤流外運(yùn)，直至將BC段推完為止。當(dāng)工作面機(jī)頭推至C點(diǎn)位置時(shí)，即可采用常規(guī)運(yùn)輸方式進(jìn)行運(yùn)煤，即切眼運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→皮帶運(yùn)輸機(jī)→高強(qiáng)皮帶→上倉(cāng)皮帶→主井提升。

3 施工組織及安裝技術(shù)措施

1）合理安排勞動(dòng)施工組織：在工作面加架、加溜槽、調(diào)架和調(diào)斜過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行隊(duì)干帶班制度，對(duì)施工進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，確保工作面回采工作和設(shè)備對(duì)接工作有序進(jìn)行。組織相關(guān)人員對(duì)加架期間的工作面?zhèn)涡敝?、運(yùn)輸機(jī)下滑上竄情況、礦壓顯現(xiàn)特征等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，確保加架方案實(shí)施的科學(xué)合理。

2）嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)措施：根據(jù)21110工作面布置情況，制定科學(xué)合理的加架技術(shù)方案、溜槽對(duì)接方案、頂板支護(hù)措施等，同時(shí)，采用全員集中學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行加架安全技術(shù)措施的學(xué)習(xí)和貫徹工作，使全體職工對(duì)于加架工作要點(diǎn)、技術(shù)措施和施工作業(yè)方法了然于胸。

3）加強(qiáng)上出口維護(hù)：由于在加架前，上出口頂板會(huì)出現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無(wú)支架狀態(tài)，此時(shí)，可以采用2根4.0mπ型鋼梁、1.2m的鉸接梁和3.0m的圓木配合單體柱進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，使鉸接梁和π型鋼梁交錯(cuò)沿工作面走向進(jìn)行布置，圓木措置在鉸接梁和π型鋼梁下方，然后打設(shè)單體柱，π型鋼梁采用邁步遷移，單體柱支護(hù)阻力不低于90kN，切實(shí)避免頂板事故的發(fā)生。

4 效果分析及結(jié)論

21110工作面布置相對(duì)于正規(guī)刀把狀工作面多回采原煤近1.5萬(wàn)噸，可以增加營(yíng)業(yè)收入600萬(wàn)元；同時(shí)，開(kāi)采這部分煤炭也相應(yīng)增加了該工作面的回采持續(xù)時(shí)間，可有效緩解礦井資源不足和工作面接替緊張的局面。統(tǒng)計(jì)可知，工作面自2014年4月6日開(kāi)始回采，至2014年7月16日將不規(guī)則部分回采結(jié)束，共持續(xù)3個(gè)月零10天。在開(kāi)采初期，鑒于集團(tuán)如此布置工作面尚屬少見(jiàn)，且該礦技術(shù)管理人員對(duì)該類(lèi)工作面尚無(wú)回采經(jīng)驗(yàn)，完全處于“摸著石頭過(guò)河”進(jìn)行加架回采。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的摸索實(shí)踐，職工掌握了加架、調(diào)斜等工序的要點(diǎn)，加架效率得到了明顯的提升，使得在加架期間煤炭月產(chǎn)量達(dá)到6萬(wàn)噸，為礦井高效、高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。21110似刀把狀不規(guī)則工作面的成功開(kāi)采，給該礦開(kāi)采不規(guī)則工作面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，也為其它礦井類(lèi)似工作面的開(kāi)采提供了參考。

〔1〕胡紅偉 .刀把式綜采工作面對(duì)接技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐研究〔J〕.能源與節(jié)能，2014，（5）：169－170.

〔2〕李振安，黃偉斌，劉 強(qiáng) .開(kāi)采極不規(guī)則工作面綜采工藝的研究與應(yīng)用〔J〕.煤炭工程，2011，（8）：8－10.

〔3〕冉松河 .刀把式綜采工作面對(duì)接技術(shù)在梁北礦的應(yīng)用〔J〕.中州煤炭，2010，（12）：48－50.

〔4〕陳四祥 .不規(guī)則輕放工作面調(diào)斜接面工程技術(shù)應(yīng)用〔J〕.華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，8（1）：41－44.