張 哲
(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦,山西 長治 046031)
受斷層、煤礦生產(chǎn)條件及井田設(shè)計等影響,工作面的布置不全是標準“矩形”,常常出現(xiàn)“刀把式”工作面[1],即工作面在回采過程中切眼由小變大的現(xiàn)象,為了提高煤炭資源的回采率,甚至?xí)霈F(xiàn)3個切眼的情況。為保證綜采工作面的正常推進速度,里切眼在回采的同時,對接切眼應(yīng)當(dāng)完成安裝工作,隨著工作面的推進,實現(xiàn)回采工作面與預(yù)備工作面的安全高效對接。王莊煤礦隨著開采年限的不斷延長,目前主要采區(qū)已經(jīng)逐漸向+540新區(qū)轉(zhuǎn)移,礦井開采深度在不斷加深,礦井地質(zhì)條件也更為復(fù)雜化,斷層、陷落柱等地質(zhì)異常發(fā)育。為了提高資源回采率,保證礦井煤炭產(chǎn)量,老井邊角煤同時回采,老井工作面基本上為煤柱面及邊角煤面,工作面切眼短,可采長度短,回采難度大,在這樣復(fù)雜的地質(zhì)條件下,為了提高煤炭資源回收率,常會布置“刀把式”工作面,而“刀把式”工作面切眼對接是面臨的技術(shù)關(guān)鍵。
52/5號工作面位于52采區(qū),工作面標高:+643~+680 m,工作面東接52膠帶巷,南面為5202已采工作面,見圖1。工作面主采二疊系3號煤層,煤層均厚5.5 m,煤層最大傾角3°,為近水平穩(wěn)定可采煤層,采用傾斜長臂后退式綜合機械化放頂煤采煤工藝。52/5號工作面在掘進過程中受斷層F114的影響(H=8.0 ∠70°),斷層落差大,巷道掘進難度大,為了保證正常掘進,在遇到F114斷層后,開掘外切眼,縮短工作面傾斜長度,繞開斷層的影響,再繼續(xù)向西掘進風(fēng)巷里段,待再次遇斷層后,開掘里切眼,將工作面布置成所謂的“刀把式”面,即一個外切眼和一個里切眼(圖1),而兩個切眼對接是工作面回采的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為了保證工作面正常生產(chǎn),制定了相應(yīng)的技術(shù)措施。
圖1 52/5號 工作面布置
52/5號工作面受地質(zhì)條件影響,工作面幾何圖形受到一定限制,工作面布置成了兩個切眼,里切眼長73 m,外切眼長110 m,對接后切眼長度為183 m,工作面走向長為468 m,在回采至247 m時,里切眼與外切眼進行對接。對接的難點在于工作面刮板輸送機和液壓支架的對接,對接后兩組之間的間距不能過大,更不能出現(xiàn)回采工作面支架和預(yù)備工作面支架的重疊。對接時需將前、后刮板輸送機簡易機尾拆卸運出,并將2節(jié)前溜中部槽、3節(jié)后溜中部槽就位,大鏈合口,擺架,并進行試運轉(zhuǎn),保證52/5號工作面正常生產(chǎn)。除此之外,受到回采工作面推進影響,工作面會發(fā)生不同程度的變形,所以在回采工作面和預(yù)備工作面對接位置一定范圍內(nèi),應(yīng)當(dāng)監(jiān)測巷道頂?shù)装逦灰坪拖飵妥冃吻闆r,并提前進行巷道支護和修巷工作。
采用“標線管理法”觀測大溜前竄、后竄的變化情況:①當(dāng)回采至距外切眼30 m時,為了控制大溜前后竄尺度,按給定的控制線進行回采,每隔6 m標一次觀測點,共標5個點;②為了保證大溜嚴密對接,需滿足相應(yīng)技術(shù)參數(shù),機尾段嚴格按給定的控制線進行回采,48號架外側(cè)側(cè)護板與控制線范圍控制在150 mm左右;③距外切眼外側(cè)煤壁12.8 m時,通過機頭尾甩刀、多進刀以及趕溜來調(diào)整大溜變化,以利于工作面的整體對接;④根據(jù)底板情況,及時抬底或挖底,保證溜槽對接時工作面與切眼底板在同一水平位置。
對機尾段進行局部管理:①回采至距外切眼煤壁14.4 m時,從43號正規(guī)架至48號正規(guī)架鋪設(shè)單層經(jīng)緯金屬網(wǎng),距外切眼煤壁12.8 m時,加鋪一層塑料網(wǎng),要求塑料網(wǎng)緊貼煤壁,塑料網(wǎng)一直鋪到停采時煤壁上部;②距外切眼煤壁8.8 m時,開始在47號、48號正規(guī)架上平行于工作面鋪工字鋼,要求每刀一趟;③距外切眼煤壁5.6 m時,在48號、47號架后打設(shè)木垛,以便作業(yè)人員有足夠的作業(yè)空間完成對接工作;④與外切眼割平時,打設(shè)玻璃鋼錨桿,呈五花眼方式布置,防止煤墻片幫,便于在前溜進行切眼對接;⑤工作面停止移架后,將支架伸縮梁、護幫全部伸到位,護牢煤壁和頂板,并且保證支架初撐力達到24 MPa以上。
拆前鏈、回收前溜簡易機尾—補前溜中部槽—拆后溜、回后溜簡易機尾—補后溜中部槽—擺架—拖接前后溜、機尾電纜—前、后溜接鏈合口—試運轉(zhuǎn)。在溜子試運轉(zhuǎn)后,檢查缺少的刮板,并且補齊刮板,運轉(zhuǎn)正常后,隨工作面的推進及時調(diào)整支架狀態(tài),并將推拉桿連接好。切眼對接示意見圖2。
圖2 52/5號面切眼對接示意
1) 52/5號綜采工作面采取了雙切眼對接技術(shù),切眼對接很成功,達到了所謂的“無縫”對接。
2) 該項技術(shù)的應(yīng)用有效增大了工作面回采范圍,工作面推進長度增加了247 m,最大限度地減少了斷層影響區(qū)域煤炭的損失,多回收煤炭資源近10萬t,按800元/t計算,創(chuàng)造經(jīng)濟效益達到8 000萬元。
3) 王莊煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,類似52/5號工作面的地質(zhì)條件較多,刀把式工作面設(shè)計還會出現(xiàn),52/5號工作面里外切眼的“無縫”對接,為煤礦的可持續(xù)發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。