曹秀龍

（霍州煤電集團(tuán)河津騰暉煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 霍州 043300）

1 工程概況

騰暉煤業(yè)1301工作面走向長度平均為2525m，傾斜寬220m。3煤層平均厚9.03m，直接充水含水層為3煤層頂?shù)装迳皫r、底板“三灰”。1301工作面預(yù)計(jì)正常涌水量為401m3/h，最大涌水量為723m3/h。由于工作面涌水量過大，為實(shí)現(xiàn)自然疏排水，當(dāng)巷道掘進(jìn)1800m時(shí)，改沿煤層走向掘進(jìn)，從而造成工作面開采時(shí)需要轉(zhuǎn)向，并由此帶來一系列難題：

（1）生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)困難。因轉(zhuǎn)載機(jī)不能拐彎，導(dǎo)致工作面推采至轉(zhuǎn)向位置時(shí)，工作面煤炭無法通過轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸，造成生產(chǎn)運(yùn)輸困難。

（2）綜放面設(shè)備位態(tài)改變帶來的困難。一是綜放面轉(zhuǎn)向時(shí)前部輸送機(jī)的“上竄”和后部輸送機(jī)的“下滑”，不僅改變前、后兩部輸送機(jī)的間距，而且使兩部輸送機(jī)的有效布置長度發(fā)生變化，從而造成割煤和轉(zhuǎn)運(yùn)困難；二是綜放面支架方位需要作30°的轉(zhuǎn)向，在轉(zhuǎn)向過程中，容易造成擠架、咬架現(xiàn)象。

（3）頂板控制難度大。工作面轉(zhuǎn)向期間，綜放面上部推進(jìn)近乎停采，導(dǎo)致頂板壓力和支架位態(tài)控制困難。

2 工作面運(yùn)輸系統(tǒng)的改造

1301工作面采用兩套運(yùn)輸系統(tǒng)，在工作面轉(zhuǎn)向時(shí)，需要考慮900m膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的拆除，只使用外段的1800m膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。要完成綜放面旋轉(zhuǎn)回采，需要將運(yùn)輸及超前支護(hù)系統(tǒng)等隨工作面旋轉(zhuǎn)回采同步完成轉(zhuǎn)向，因此，需對綜放面系統(tǒng)進(jìn)行改造，完成超前支架及轉(zhuǎn)載機(jī)的轉(zhuǎn)向。工作面歷經(jīng)了兩次系統(tǒng)改造。

2.1 第一次系統(tǒng)改造

第一次系統(tǒng)改造方案：補(bǔ)掘工藝巷。工藝巷的位置從工作面上平巷導(dǎo)線點(diǎn)A55點(diǎn)往北3.5m開門（巷中），按方位角56°掘進(jìn)53.2m后再按方位角326°掘進(jìn)100m，與工作面二號聯(lián)絡(luò)巷及上平巷貫通。工藝巷平面布置圖如圖1所示。

圖1 工作面工藝巷平面圖

2.2 第二次系統(tǒng)改造

當(dāng)系統(tǒng)改造開始后，首先是900m膠帶外延進(jìn)入工藝巷內(nèi)，與第二段工藝巷內(nèi)的膠帶搭接，之后再與l800m上巷中膠帶搭接，組成新的運(yùn)輸系統(tǒng)。隨著工作面的推進(jìn)，轉(zhuǎn)載機(jī)逐步進(jìn)入工藝巷內(nèi)，前兩組超前架則從中間分開，靠近上幫的一側(cè)進(jìn)入上平巷，靠近下幫的則進(jìn)入工藝巷內(nèi)，當(dāng)前部運(yùn)輸機(jī)的機(jī)頭到達(dá)內(nèi)、外膠帶中心線交叉點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行第二次系統(tǒng)改造。將轉(zhuǎn)載機(jī)拆卸移入上平巷，與1800m膠帶機(jī)機(jī)尾重新搭接，將進(jìn)入工藝巷內(nèi)的第二組超前架后撤進(jìn)入上平巷與第一組超前架組合，將工藝巷內(nèi)的第一組超前架與上平巷的第二組進(jìn)行組合。第三組超前支架直接轉(zhuǎn)入1800m上巷段，從而形成新的超前支架支護(hù)系統(tǒng)，至此，完成運(yùn)輸系統(tǒng)及超前支護(hù)系統(tǒng)的第二次改造。

3 旋轉(zhuǎn)回采工藝方案的設(shè)計(jì)

3.1 旋轉(zhuǎn)回采方案的設(shè)計(jì)原則

回采過程中設(shè)計(jì)需要完成30°的轉(zhuǎn)向角度，根據(jù)綜采工作面旋轉(zhuǎn)回采設(shè)計(jì)及1301工作面的實(shí)際情況，提出以下設(shè)計(jì)原則：

（1）最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)里段運(yùn)輸機(jī)撤除與外段運(yùn)輸機(jī)的安裝使用；

（2）選擇正確的運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭運(yùn)動(dòng)軌跡線，根據(jù)軌跡線確定旋轉(zhuǎn)回采起始位置；

（3）運(yùn)輸系統(tǒng)改造后，需要確保兩部運(yùn)輸機(jī)卸載點(diǎn)同時(shí)處于外段膠帶運(yùn)輸機(jī)卸載線上；

（4）每推采一個(gè)循環(huán)，須采取相應(yīng)措施調(diào)整運(yùn)輸機(jī)與支架狀態(tài)；

（5）工作面上部采用旋轉(zhuǎn)回采與推進(jìn)相結(jié)合的方式，使上部端頭支架處于間歇前移狀態(tài)，確保頂板支護(hù)可靠。

3.2 旋轉(zhuǎn)回采方案設(shè)計(jì)

3.2.1 旋轉(zhuǎn)回采方案

通過對旋轉(zhuǎn)回采工作面循環(huán)內(nèi)切割刀數(shù)的分析，實(shí)現(xiàn)工作面迅速旋轉(zhuǎn)回采，控制前后輸送機(jī)出現(xiàn)“上竄”和“下滑”及綜放支架擠架、咬架現(xiàn)象，提出工作面旋轉(zhuǎn)回采方案為：自工作面推進(jìn)到皮帶中心線交點(diǎn)以北（北西）5.4m處時(shí)開始旋轉(zhuǎn)回采，采用虛實(shí)結(jié)合的旋轉(zhuǎn)回采方法，每10個(gè)短刀后割1個(gè)長刀，共需要14個(gè)調(diào)斜循環(huán)來完成工作面轉(zhuǎn)向。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)回采工藝較簡單，現(xiàn)場易于操作控制，工期適中，每次調(diào)斜循環(huán)都有一個(gè)通刀用于調(diào)整支架，支架位態(tài)控制較好。缺點(diǎn)是前、后運(yùn)輸機(jī)有一定的滑移量；頂板控制難度較大。

3.2.2 旋轉(zhuǎn)回采方案技術(shù)參數(shù)

旋轉(zhuǎn)回采方案中將前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、上端頭支架和后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭按整體設(shè)計(jì)，隨著工作面方向調(diào)整、推移前部運(yùn)輸機(jī)導(dǎo)致機(jī)頭上移，后部運(yùn)輸機(jī)相應(yīng)下滑。保持支架中心線與煤壁垂直，前、后運(yùn)輸機(jī)與煤壁平行。計(jì)算出每推采循環(huán)前、后運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與里段膠帶運(yùn)輸機(jī)卸載線距離，由回歸方程計(jì)算得出前、后運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭的位置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，掌握每個(gè)切割循環(huán)前、后輸送機(jī)的位置。通過計(jì)算，前、后運(yùn)輸機(jī)頭與卸載線夾角、間距如表1所示。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)回采方案設(shè)計(jì)原則，結(jié)合前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭運(yùn)動(dòng)軌跡線，確定旋轉(zhuǎn)回采起始點(diǎn)位于膠帶中心線交點(diǎn)以北（北西）5.4m處，工作面垂直里段膠帶中心線，終止點(diǎn)位于膠帶中心線交點(diǎn)以南6m，工作面垂直外段膠帶中心線。

旋轉(zhuǎn)回采循環(huán)總刀數(shù)的確定。要完成工作面旋轉(zhuǎn)30°，14個(gè)推采循環(huán)共需要總刀數(shù)（不包括推移機(jī)頭通刀數(shù)）為：每個(gè)推采循環(huán)移溜頭、松機(jī)割通刀一茬，共14刀。旋轉(zhuǎn)回采總刀數(shù)為：140+14=154（刀）。

旋轉(zhuǎn)回采時(shí)間計(jì)算。工作面旋轉(zhuǎn)回采期間后部運(yùn)輸機(jī)不放頂煤，“三八制”生產(chǎn)，早班8：00至12:00檢修。每天按一個(gè)推采循環(huán)組織生產(chǎn)，推十一茬8.8m溜尾、移一茬溜頭0.8m，共需要14d。工作面在旋轉(zhuǎn)回采期間，需要進(jìn)行兩次系統(tǒng)改造，時(shí)間大約需要4d，另外考慮1～2d的富裕系數(shù)，因此，此次旋轉(zhuǎn)回采需要時(shí)間大約為19～20d。

4 旋轉(zhuǎn)回采期間頂板控制措施

（1）為保證調(diào)采期間工作面上部頂板的完整性，在工作面開始調(diào)采前12m，自溜頭向下15個(gè)支架（即114#～128#支架）開始鋪設(shè)“金屬菱形網(wǎng)+防雨布”，防雨布鋪設(shè)在金屬網(wǎng)上，所鋪金屬網(wǎng)及防雨布搭接處使用金屬條連接，不得漏連。

（2）調(diào)采前必須加強(qiáng)工作面上部前方三岔門、四岔門處及超前支架撤除后的頂板支護(hù)，及時(shí)采取補(bǔ)支液壓單體支柱等加強(qiáng)支護(hù)措施，需要控制好前、后部運(yùn)輸機(jī)，盡量將前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭下移，增大機(jī)頭到卸載線的距離。后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭則盡量超出卸載線，使旋轉(zhuǎn)回采過程中前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭運(yùn)動(dòng)軌跡與膠帶中心線保持最小間距，后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭在最短推采距離接近外段膠帶卸載線。

（3）當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)π型鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。π型鋼橫跨運(yùn)輸機(jī)使用，長度不低于3.6m，一梁兩柱，柱下穿鐵鞋，初撐力不低于50kN，拴緊防倒繩，并確保接頂充分有勁。

（4）調(diào)采開始位置需加強(qiáng)礦壓觀測，預(yù)測工作面調(diào)采期間的頂板動(dòng)態(tài)。當(dāng)工作面推至距皮帶中心線交點(diǎn)40m位置時(shí)，工作面90#～128#支架停止放煤；當(dāng)工作面推至距膠帶中心線交點(diǎn)30m位置時(shí)，工作面60#～90#支架停止放煤；當(dāng)工作面推至距膠帶中心線交點(diǎn)20m位置時(shí)，工作面30#～60#支架停止放煤；當(dāng)工作面推至距膠帶中心線交點(diǎn)10m位置時(shí)，工作面30#支架以下停止放煤，以防止復(fù)合巖梁作用，改善上覆巖梁位態(tài)。

（5）旋轉(zhuǎn)回采開始后，后部運(yùn)輸機(jī)卸載點(diǎn)距轉(zhuǎn)載機(jī)超過卸載距離時(shí)，將后部尾梁與插梁放至最低位，最大限度地控制頂煤進(jìn)入運(yùn)輸機(jī)。

（6）調(diào)采期間，當(dāng)工作面揭露二號聯(lián)絡(luò)巷（已充填）后，出現(xiàn)頂煤滑落、支架不接頂?shù)痊F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)用半圓木或方木等材料接頂，保持初撐力不低于24MPa，并及時(shí)拉超前支架，保證暴露的頂板得到及時(shí)支護(hù)。調(diào)采期間，調(diào)刀茬處發(fā)現(xiàn)片幫及有來壓現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)拉超前支架，前梁全部伸出到位，接頂接實(shí)，支架初撐力不低于24MPa，前后立柱活柱伸出量不低于400mm，護(hù)幫板完全打開護(hù)住煤幫。

5 效益分析

（1）1301綜放工作面旋轉(zhuǎn)開采作業(yè)歷時(shí)3個(gè)月結(jié)束。旋轉(zhuǎn)幅度大，在轉(zhuǎn)向過程中，無咬架、擠架事故，月產(chǎn)量均達(dá)到了8萬t以上。

（2）工作面旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的實(shí)施使得1301工作面多采出4.3萬余t煤，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）騰暉煤業(yè)為下一步優(yōu)化采區(qū)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有極大的社會(huì)效益。