李建軍

(神東煤炭集團公司哈拉溝煤礦，陜西 神木 719315)

0 引 言

當綜采工作面布置在采區(qū)不規(guī)則邊界時，一般通過調(diào)斜綜采工作面等方式以提高煤炭資源回收率[1-5]。調(diào)斜開采方法一般分為實中心調(diào)斜開采和虛中心調(diào)斜開采。實中心調(diào)斜開采通常以工作面某固定端點(如刮板運輸機機頭)為調(diào)斜中心，推進另一端點進行調(diào)斜的方法進行回采。優(yōu)點是不損壞設備，工藝簡單，但調(diào)斜范圍較小，主要適用于頂板穩(wěn)定、調(diào)斜角度較小的工作面。虛中心調(diào)斜開采的調(diào)斜中心位于工作面以外，刮板運輸機一端推進速度快于另一端推進速度進行調(diào)斜的方法進行回采。優(yōu)點是調(diào)斜范圍大，近中心端移動，緩解頂板、煤壁維護困難，但工程控制難度較大，主要適合于工作面頂板條件差、調(diào)斜長度大的情況。屠世浩等[6]對綜采工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)斜開采技術(shù)、工藝方式、礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支護技術(shù)進行了研究；李生生等[7]針對復雜條件下綜采工作面調(diào)斜開采技術(shù)，提出“虛心”旋轉(zhuǎn)調(diào)斜方式，并通過加強端頭支護和超前支護、合理控制工作面頭尾推進度，保證了調(diào)斜開采順利進行；馬旋[8]針對淮北礦業(yè)集團石臺煤礦3118工作面提出了“實中心旋轉(zhuǎn)，弧形甩面法”，解決了工作面回踩期間爬架、擠架、歪架等技術(shù)難題。

神東礦區(qū)哈拉溝煤礦22528綜采工作面切眼位于礦井邊界，礦井邊界與工作面兩平巷有一定的夾角，為最大程度回收邊角煤，提高回采率，將切眼布置為斜切眼。布置斜切眼后，通過調(diào)斜技術(shù)調(diào)整工作面兩端頭進尺，保證工作面與平巷垂直。22528綜采工作面采用在工作面開切眼處采取兩順槽沿工作面走向相差52 m布置，工作面調(diào)斜角度為11.5°，提高了煤炭資源回收和經(jīng)濟效率，是神東煤炭集團首個大角度調(diào)斜開采綜采工作面，該工作面調(diào)斜開采設計、調(diào)整技術(shù)、礦壓規(guī)律等經(jīng)驗對日后礦區(qū)類似條件下綜采工作面調(diào)斜開采具有非常重要的指導和借鑒作用。

1 工作面開采條件概況

22528綜采工作面位于哈拉溝煤礦22煤五盤區(qū)，工作面長度300 m，推進長度2 266.6 m。工作面開采煤層平均厚度5.17 m，設計采高5 m，傾角1～3°，煤層賦存穩(wěn)定。直接頂為細粒砂巖，厚1.9～10.65 m，平均6.4 m；老頂為粗粒砂巖，厚8.05～21.3 m，平均10.8m；直接底為細粒砂巖，厚1.5～31.63 m，平均12.98 m。工作面采用鄭煤機ZY12000/25.5/5.5二柱掩護式液壓支架，共計177臺支架，中心距1.75 m，平均支護強度1.22 MPa，安全閥開啟壓力46.2 MPa。

2 22528綜采工作面調(diào)斜開采技術(shù)與安全措施

2.1 工作面調(diào)斜巷道設計

22528綜采工作面切眼寬8.7 m，高4.4 m。原設計切眼與巷道垂直，切眼長度300 m，布置177臺支架；現(xiàn)將22528布置斜切眼，切眼從運輸巷按照與運輸巷成92°夾角掘進，掘進55 m后，按照與運輸巷成101.5°夾角掘進與工作面回風巷貫通，斜切眼長度為305 m。若按照305 m切眼安裝支架，當切眼由305 m長度調(diào)整至300 m后，需回撤3臺支架；現(xiàn)將切眼按照300 m安裝支架，對22528回風巷正幫進行擴幫，從而避免回采期間回撤支架。由于擴幫后巷道空頂面積大，為確保生產(chǎn)安全，對正幫、頂板進行補強支護。調(diào)斜后切眼機頭超前機尾50 m，切眼后區(qū)域面積6 504 m2，按煤厚5.0 m計算，可多回收煤炭4.2萬t。具體斜切眼布置情況如圖1所示。

圖1 22528綜采面斜切眼布置圖

2.2 回風順槽擴幫與加強支護

為避免調(diào)斜期間回撤支架，按照300 m長度工作面進行安裝，并對回風巷進行擴幫處理，以保證工作面正常推采。擴幫段近似為三角形，兩邊長51 m，一邊長5 m，如圖2所示。由于擴幫后巷道空頂面積大，為防止大斷面巷道頂板事故發(fā)生，需對巷道進行補強支護。擴幫期間，及時對巷道正幫掛塑料網(wǎng)、打玻璃鋼錨桿支護，排距為1 m。同時，對擴幫頂板采取錨索+鋼帶補強支護，間距2 m。擴幫完成后，在22528回風順槽副幫側(cè)0.2 m處施工一排“井”字型木垛，間距1.8 m，并在木垛旁打設一排叢柱，在50聯(lián)巷口處施工一排木點柱，49聯(lián)巷內(nèi)補強支護一排木垛。在工作面安裝時，將機尾超前支架安放在回風巷正幫側(cè)，在工作面機尾新增加一臺液壓支架。工作面安裝完畢后，在超前支架與木垛之間距端頭架頂梁護幫板3 m補強支護一排單體，共6根，單體間距1 m，距叢柱2.4 m，預留出足夠的行車空間，距工作面就近補打單體，隨工作面推進逐根回撤。當工作面推進4 m后，工作面進行初次放頂，為保證機尾頂板支護安全，在超前支架和木垛之間增加16根單體，間排距為1 m×1 m。隨工作面推進，22528回風順槽端頭支架與回風順槽副幫間距逐漸縮小，當工作面回順側(cè)推進21 m時，回撤177#架，因回撤支架過程中已施工的7個木垛對回撤有影響，需回撤木垛后再回撤支架，待支架回撤完畢后再對巷道進行單體補強支護，距端頭架護幫板2.2 m施工一排單體，單體間距1 m，距副幫1 m，共8根，距工作面就近補打單體，隨工作面推進逐根回撤。

2.3 實中心調(diào)斜開采技術(shù)工藝

哈拉溝煤礦22528綜采工作面是神東煤炭集團首個調(diào)斜綜采面，成功與否關(guān)鍵是采煤機能否順利通過工作面中部9.5°大轉(zhuǎn)角。22528綜采面調(diào)斜角度為11.5°，礦井第一次實施調(diào)斜開采，經(jīng)驗不足，確定采用實中心調(diào)斜開采方式。

工作面調(diào)斜共分兩個階段十一個循環(huán)，第一階段為強制放頂階段，第二階段為工作面調(diào)斜階段，如圖3所示。

圖2 22528回風巷擴幫圖

2.3.1 深孔預爆破強制放頂技術(shù)

工作面整體按照切眼形狀向前整體推進4 m(5刀)，保證正常裝藥放頂，此期間為防止運輸機竄動，采取機尾向機頭單向割煤，支架工由機尾依次向機頭拉架，采煤機割至機頭后，空刀返至機尾，此時推溜工由機頭向機尾依次推溜。

開切眼深孔預爆破技術(shù)促使頂板垮落，減小初次來壓步距，確保初次來壓期間的安全生產(chǎn)。為增加深孔預爆破效果，22528切眼頂板深孔預裂爆破設計改變以往炮眼布置位置，將炮眼距離切眼副幫距離由4 m調(diào)整為3 m，炮眼布置呈“一”字型分布，炮眼間距為10 m，整體按22 m、28 m和34 m深炮眼為一組循環(huán)布置，垂深分別為11 m、14 m和17 m，共布置10組30個炮眼。工作面安裝完畢后，整體推進4 m，5刀煤，進入支架后方裝藥放頂。

放頂后，通過觀察發(fā)現(xiàn)支架后方頂板整體垮落充分，初次放頂效果良好，達到了預期效果。

2.3.2 工作面調(diào)斜技術(shù)

強制放頂施工完畢后，工作面進入第二階段——調(diào)斜階段，該段共分10個循環(huán)。以工作面35#架為實點，將35#架至機尾均分為5段，每段長50 m，對應為35#～63#架、63#～92#架、92#～120#架、120#～149#架、149#～177#架，每個循環(huán)割煤4 m(5刀)。

第一刀：推溜工先將工作面35#架至機尾段運輸機拉回，煤機停在145#處(以煤機機尾側(cè)滾筒為準)，推溜工將工作面149#架至機尾段運輸機逐步推出，使149#架至機尾推移行程由零逐漸增大，至機尾時確保支架推移行程為865 mm，且保證該段運輸機平直；煤機開始由149#架進刀向機尾割煤，割至機尾時煤機截深達到865 mm，煤機空刀返回至115#架，支架工自機尾依次向機頭拉架，此時第一刀結(jié)束。

第二刀：推溜工將120#架至機尾段運輸機推出，使120#架至機尾推移行程由零逐漸增大，至機尾時確保支架推移行程為865 mm，并保證該段運輸機平直；煤機開始由120#架進刀向機尾割煤，割至機尾時煤機截深達到865 mm，煤機空刀返回至88#架，支架工自機尾依次向機頭拉架，此時第二刀結(jié)束。

第三刀：推溜工將92#架至機尾段運輸機推出，使120#架至機尾推移行程由零逐漸增大，至機尾時確保支架推移行程為865 mm，并保證該段運輸機平直；煤機開始由90#架進刀向機尾割煤，割至機尾時煤機截深達到865 mm，煤機空刀返回至60#架，支架工自機尾依次向機頭拉架，此時第三刀結(jié)束。

第四刀：推溜工將63#架至機尾段運輸機推出，使63#架至機尾推移行程由零逐漸增大，至機尾時確保支架推移行程為865 mm，并保證該段運輸機平直；煤機開始由63#架進刀向機尾割煤，割至機尾時煤機截深達到865 mm，煤機空刀返回至30#架，支架工自機尾依次向機頭拉架，此時第四刀結(jié)束。

第五刀：推溜工將35#架至機尾段運輸機推出，使35#架至機尾推移行程由零逐漸增大，至機尾時確保支架推移行程為865 mm，并保證該段運輸機平直；煤機開始由35#架進刀向機尾割煤，割至機尾時煤機截深達到865 mm，煤機空刀返回至145#架，支架工自機尾依次向機頭拉架，此時第五刀結(jié)束。

至此，一個循環(huán)結(jié)束，機尾向前推進4.3 m，工作面沿35#架實點旋轉(zhuǎn)1°，以此類推，當10個循環(huán)全部完成，機尾推進43.3 m，工作面沿35#架拐點旋轉(zhuǎn)了9.5°，此時工作面已基本平直，對工作面進行細微調(diào)整即可。

2.4 調(diào)斜開采安全技術(shù)措施

2.4.1 工作面整體推進距測量

22528工作面長度較大，且工作面存在拐彎點，很難了解把握工作面整體推進進度情況。需由地測人員每天停機時對工作面整體推進距進行測量，即先在22528運輸順槽選取2個固定基準點，然后以這兩個點為起點，從工作面機頭向機尾方向測量，保證測量點之間間距小于10臺支架距離。通過查看測量工作面整體推進數(shù)據(jù)，跟班隊長和推溜工能夠準確了解工作面整體推進情況，掌握局部超前滯后情況，進而確定工作面調(diào)整方案，即確定如何加甩刀和加甩刀位置。

2.4.2 防止運輸機竄動措施

以運輸機向機頭竄為例，防止運輸機竄動措施如下：①加甩刀，采用機頭加刀、機尾甩刀；②改變推溜方向，從機頭向機尾順序推溜；③調(diào)整推溜間隔時間，將同步推溜調(diào)整為間隔0.5～1.0 s,逐臺先后動作；④工作面割通刀，煤機由機尾向機頭割煤時不推溜，當煤機與運輸順槽貫通后空刀返回至35架位置，由機頭向機尾將運輸機推出，此時跟班隊長觀察運輸機竄動情況，確定是否需要再進一步調(diào)整；⑤加甩刀后推溜工將支架逐臺調(diào)整成一條斜線，支架相鄰錯茬不大于100 mm為宜；⑥當竄溜形式得以緩解，有往回竄的趨勢不得再在機頭段加刀；當向機尾竄動明顯時在機尾可加2～3刀調(diào)直工作面；當運順安全出口達到700 mm時，在機尾連續(xù)加刀機頭甩刀，防止運輸機快速回竄。

2.4.3 防止支架倒架、擠架措施

1) 全面加強工作面工程質(zhì)量管理。支架工、推溜工要嚴格按照措施中要求移架、推溜，跟班隊長堅持工程質(zhì)量動態(tài)檢查，嚴格落實標準，確保工作面頂?shù)装迤秸?，架型正、溜子直，支架推拉桿與溜槽垂直。

2) 調(diào)整工作面時，要以整個工作面支架推拉頭受力情況為參照對象，確定每次適宜的回斜距離，回斜后要保證工作面“三直”，讓運輸機與支架同步調(diào)向移動。

3) 要求支架工正確使用支架側(cè)護板，保持支架合理的架間間隙。支架工要充分利用側(cè)護板調(diào)架功能，使支架及時隨著推拉頭改變，做到自身的調(diào)整找正。

4) 支架工拉架時，要以側(cè)護板間隙較大的支架為準，堅持分段由機尾向機頭拉架的方式，保證支架側(cè)護板合理的間隙，使每一臺支架都能擁有一個比較寬松的占據(jù)空間。

5) 支架推拉立銷斷裂后要及時更換，杜絕使用“軟連接”現(xiàn)象。

6) 支架檢修工加強支架的日常維護和檢修，確保支架液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，各動作正常可靠。

7) 煤機司機合理控制好采高，確保支架重心不偏離底座。

3 調(diào)斜開采期間礦壓特征

當工作面機尾推進61m時，工作面120#～155#支架區(qū)域來壓，來壓強度不大，來壓期間支架安全閥開啟很少，來壓持續(xù)5刀。當工作面推進至81 m時，110#～140#支架區(qū)域來壓，來壓強度同樣不大，來壓持續(xù)長度5刀。當工作面機尾推進至91 m時，機頭推進27 m，此時工作面從機尾165#支架至機頭40#支架大面積來壓，局部來壓強烈，整體來壓強度不大，來壓支架阻力普遍小于43 MPa。工作面機尾先來壓，然后逐漸發(fā)展至機頭。從機尾來壓至機頭來壓，工作面未發(fā)生明顯的頂板下沉現(xiàn)象，也未發(fā)生安全閥大面積開啟現(xiàn)象，即初采期間工作面來壓不劇烈。

礦壓觀測結(jié)合地表觀測分析表明：22528工作面調(diào)斜開采，機尾側(cè)推進速度遠大于機頭側(cè)，即工作面兩端頭推進不一致，導致機尾側(cè)先達到頂板初次來壓垮落距離。工作面機尾推進至63 m位置時，工作面機尾側(cè)先初次來壓，隨著工作面不斷推進，工作面分多次來壓，直至機頭側(cè)推進至約27 m位置時，機頭側(cè)發(fā)生初次來壓，即機頭來壓步距為36 m，機尾來壓步距為71 m。

4 結(jié) 論

通過神東礦區(qū)哈拉溝煤礦22528綜采工作面實心調(diào)斜開采技術(shù)研究與應用，表明哈拉溝煤礦調(diào)斜開采技術(shù)成功通過工作面中部9.5°大轉(zhuǎn)角，完成了工作面調(diào)斜11.5°轉(zhuǎn)角，一方面對回風順槽進行擴幫加固技術(shù)處理，避免調(diào)斜期間回撤支架，保證了工作面正常推采；另一方面提高了煤炭資源回收和經(jīng)濟效率。

1) 對回風順槽進行擴幫加固技術(shù)處理，避免調(diào)斜期間回撤支架，保證了工作面正常推采。

2) 開切眼深孔預爆破技術(shù)有利于頂板垮落，減小初次來壓步距，確保初次來壓期間的安全生產(chǎn)。

3) 調(diào)斜階段共分10個循環(huán)。以工作面35#架為實點，將35#架至機尾均分為5段，每段長50 m，每個循環(huán)分為5刀。一個循環(huán)結(jié)束，機尾向前推進4.3 m，工作面沿35#架實點旋轉(zhuǎn)1°，以此類推，當10個循環(huán)全部完成，機尾推進43.3 m，工作面沿35#架拐點旋轉(zhuǎn)了9.5°，工作面基本平直。

4) 調(diào)斜開采期間安全技術(shù)保障措施包括：工作面整體推進距測量、防止支架倒擠架、運輸機竄動等安全工藝技術(shù)措施。

[1] 張毅敏.綜采工作面調(diào)斜探討[J].水力采煤與管道運輸,2010(4):81-82.

[2] 王延飛,楊智.大傾角綜放工作面調(diào)斜旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應用[J].中國煤炭,2008(12):50-53.

[3] 陳貴,常聚才.綜放工作面旋轉(zhuǎn)回采的關(guān)鍵技術(shù)與實踐[J].煤礦開采,2010,15(5):26-27.

[4] 戴習奎,孟凡旺,邢艷冬.蘆嶺煤礦9105綜放工作面調(diào)斜開采技術(shù)實踐[J].能源技術(shù)與管理,2013,38(4):85-86.

[5] 陳四祥.不規(guī)則輕放工作面調(diào)斜接面工程技術(shù)應用[J].華北科技學院學報,2011,8(1):41-44.

[6] 屠世浩,郝明奎,謝耀社.孤島煤柱綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采關(guān)鍵技術(shù)[J].中國礦業(yè)大學學報,2004,33(5):520-523.

[7] 李生生,李光勇.復雜條件下綜采工作面調(diào)斜開采技術(shù)與實踐[J].煤礦開采,2016,21(3):43-45.

[8] 馬旋.“實中心旋轉(zhuǎn)，弧形甩面法”在綜采工作面的應用[J].煤礦現(xiàn)代化,2012(1):4-6.