郭可可

（山西晉煤集團(tuán)晉圣礦業(yè)投資有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概況

松峪煤業(yè)2103 工作面位于2 號(hào)煤一采區(qū)，東為2014 工作面采空區(qū)，西為礦界，南為一采區(qū)西回風(fēng)巷、軌道巷、原膠帶巷及新掘膠帶巷，開(kāi)采2號(hào)煤層，井下標(biāo)高位于1193～1245m，地面標(biāo)高在1310～1370m 之間，工作面布置如圖1 所示。為回收煤柱，決定在2103 工作面尾端旋轉(zhuǎn)作業(yè)。進(jìn)風(fēng)巷旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度178m，回風(fēng)巷走向長(zhǎng)度20m，工作面傾向平均長(zhǎng)108m，煤層平均厚2.02m，平均傾角6°。煤層直接頂多為砂質(zhì)泥巖、砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，厚度2.5～4.2m；基本頂為深灰色粉砂巖及砂巖，厚度10m；煤層直接底、基本底為灰黑色或深黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖或深灰色砂質(zhì)泥巖。工作面整體呈一單斜構(gòu)造，回采過(guò)程中局部地段節(jié)理比較發(fā)育。根據(jù)物探結(jié)果顯示，在工作面距切眼約210～250m，局部地質(zhì)構(gòu)造異常，造成煤層變薄。

圖1 工作面布置示意圖

2 工作面旋轉(zhuǎn)方案

2103 工作面采用長(zhǎng)壁綜采一次采全高采煤方法，全部垮落法管理頂板。為了盡可能多回收工作面大巷保護(hù)煤柱，提高資源回收率，需對(duì)2103 工作面尾部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)作業(yè)[1-2]，如圖2 所示，具體旋轉(zhuǎn)方案如下。

（1）旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前，要提前對(duì)聯(lián)絡(luò)巷口外軌道巷、膠帶巷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)并超前50m（至運(yùn)煤橫川口處），采用一梁三柱的方式對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。在旋轉(zhuǎn)前5m，工作面開(kāi)始鋪?lái)斁W(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)直至工作面旋轉(zhuǎn)完成，煤柱工作面開(kāi)始回采。

（2）當(dāng)2103 工作面回風(fēng)順槽推進(jìn)至距一采區(qū)西回風(fēng)巷還剩20m 時(shí)，采用偽傾斜開(kāi)采，開(kāi)始旋轉(zhuǎn)、調(diào)斜。工作面采用磨三角的方式，以工作面溜子機(jī)頭為圓心進(jìn)行磨機(jī)尾旋轉(zhuǎn)開(kāi)采。

（3）旋轉(zhuǎn)期間，由于聯(lián)絡(luò)巷為斜巷，必須保證支架不能頂住煤幫，保證500～800mm 的間距，及時(shí)回撤多余支架及溜槽，用單體柱加π 型梁對(duì)機(jī)尾三角區(qū)進(jìn)行支護(hù)，機(jī)頭機(jī)尾三角區(qū)按正?！八牧喊酥边M(jìn)行支護(hù)。

圖2 工作面旋轉(zhuǎn)示意圖

（4）旋轉(zhuǎn)至聯(lián)絡(luò)巷與新掘運(yùn)輸巷交叉口時(shí)，停止作業(yè)。調(diào)整出煤系統(tǒng)，即將工作面回風(fēng)出煤溜及地溝溜拆除；在新掘運(yùn)輸巷安裝膠帶輸送機(jī)、出煤溜子至膠帶上山輸送機(jī)；然后把工作面溜子機(jī)頭機(jī)尾再次進(jìn)行位置互換，工作面采用偽傾斜開(kāi)采，采用磨機(jī)頭的方式逐步將工作面調(diào)整成直線，至回收煤柱工作面初采位置，進(jìn)行正規(guī)循環(huán)作業(yè)，旋轉(zhuǎn)結(jié)束。

3 巷道布置及頂板維護(hù)

3.1 巷道布置

2103 工作面旋轉(zhuǎn)階段采用一面兩巷形式布置，2103 工作面旋轉(zhuǎn)進(jìn)風(fēng)巷為新掘聯(lián)絡(luò)巷，與一采區(qū)西軌道大巷、原膠帶大巷、新掘膠帶大巷相連；2103工作面旋轉(zhuǎn)回風(fēng)順槽巷鋪有一部出煤溜、一部地溝溜，與一采區(qū)西回風(fēng)巷、一采區(qū)西軌道巷、一采區(qū)西膠帶巷相連。

3.2 頂板維護(hù)

（1）超前支護(hù)

進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷超前支護(hù)20m 范圍內(nèi)，在原鋼棚基礎(chǔ)上采用單體液壓支柱加板梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。距工作面煤壁前10m 為一梁四柱，10～20m 為一梁三柱，進(jìn)風(fēng)巷排距1m，回風(fēng)巷排距0.85m，所打單體柱成一直線，超前支護(hù)范圍始終不小于20m，并采用防倒繩防倒，超前支柱初撐力不小于90kN。隨著工作面推進(jìn)，逐步回棚，回鋼棚距離從工作面煤壁算起不超過(guò)5m。如圖3 所示。

當(dāng)工作面旋轉(zhuǎn)臨近一采區(qū)西軌道巷、膠帶巷時(shí)，需提前對(duì)這兩條巷道加強(qiáng)支護(hù)并超前20m，支護(hù)方式和參數(shù)與工作面兩順槽超前支護(hù)一致。

（2）端頭頂板維護(hù)

由于工作面需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，面長(zhǎng)不固定，因此，工作面端頭[3-4]采用如下支護(hù)方式（圖3）：

① 工作面端頭采用機(jī)頭、機(jī)尾支架與單體液壓支柱配合4.0mπ 型鋼梁相結(jié)合的方式支護(hù)頂板，實(shí)行邁步前進(jìn)式加強(qiáng)支護(hù)。

② 機(jī)頭、機(jī)尾支架與巷道支護(hù)間距不大于0.5m，若大于0.5m 架板梁補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，即將順槽巷道原超前支護(hù)架板梁順延至支架切頂線前，要求一梁三柱，排距1.0m。支架切頂線處打1 排密集柱，戧柱不少于2 根，柱距不大于0.3m。1 排加強(qiáng)柱，柱距不大于0.5m，兩排柱柱距不大于1.0m。每次移機(jī)頭、機(jī)尾架前先回里面一排密集切頂柱，將本循環(huán)的加強(qiáng)柱補(bǔ)齊成下一循環(huán)的密集柱，再打設(shè)下一循環(huán)的加強(qiáng)柱。密集柱、加強(qiáng)柱按上述要求打設(shè)好，再移架，放頂步距不大于1.0m，嚴(yán)禁超前回柱放頂。若現(xiàn)場(chǎng)頂板破碎，巷道變形嚴(yán)重的情況下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況應(yīng)在原基礎(chǔ)上挑料護(hù)頂補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

③ 為保證兩端頭頂板垮落充分，采取提前工作面煤壁1～5m 回兩巷鋼棚的措施，確保端頭懸頂面積小于10m2。當(dāng)懸頂面積大于10m2時(shí)，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)制放頂。工作面兩巷的頂板破碎或壓力大時(shí)，可不進(jìn)行回棚工作。

④ 在采煤機(jī)距機(jī)尾（頭）30m 時(shí)，停止采煤機(jī)割煤，端頭工進(jìn)入三角區(qū)準(zhǔn)備替柱、放柱（一次一排），完成后恢復(fù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑤ 當(dāng)采煤機(jī)割透煤壁返回進(jìn)刀后，端頭工按上述要求開(kāi)始移密集切頂柱。放頂先移切頂柱，步距不大于1.0m，必須保證過(guò)一次放一次，放頂?shù)轿缓蟀炊祟^移架程序移端頭架。

4 采煤工藝

工作面采用機(jī)頭機(jī)尾1:5的推進(jìn)比例進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在機(jī)尾磨三角割煤，人工調(diào)架，使機(jī)尾形成大邁步，逐步旋轉(zhuǎn)。將工作面分成5 段，旋轉(zhuǎn)期間采煤機(jī)采用長(zhǎng)短刀相結(jié)合的切割方式，分別在距工作面機(jī)尾20m、40m、60m、80m 處依次進(jìn)刀向機(jī)尾方向割煤，最后一刀為工作面全長(zhǎng)割煤。工藝過(guò)程采用短刀斜切、單向割煤、及時(shí)支護(hù)、先零后整割煤方式。第1 刀采煤機(jī)從距機(jī)尾20m 處向機(jī)尾割煤，隨后移架、人工調(diào)架，至工作溜子機(jī)尾后，采煤機(jī)空刀返至距機(jī)尾40m 處，從采煤機(jī)位置自下向上順序推移工作溜子；第2 刀從距機(jī)尾40m 處開(kāi)采向機(jī)尾割煤，隨后移架和調(diào)架，采煤機(jī)至機(jī)尾后空刀返回至距機(jī)尾60m 處。以此類推，最后在機(jī)頭完成線切進(jìn)刀，完成工作面全長(zhǎng)割煤，并為下個(gè)循環(huán)做準(zhǔn)備。每過(guò)一次機(jī)尾，人工調(diào)架，逐步旋轉(zhuǎn)，每循環(huán)最后割長(zhǎng)刀時(shí)，將煤壁割直，溜子移直。

圖3 工作面端頭及兩順槽超前支護(hù)平面圖

5 應(yīng)用效果分析

自2019 年9 月10 日至2019 年10 月11 日，2103工作面尾部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)回收保護(hù)煤柱，總計(jì)耗時(shí)31d，回收煤炭資源2.8 萬(wàn)t。在工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采期間，通過(guò)優(yōu)化割煤工藝、人工調(diào)架的方式，并在每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)調(diào)直工作面、溜子，且使支架與溜子垂直，并對(duì)工作面端頭及超前區(qū)順槽巷道頂板進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)，保證了工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采過(guò)程中頂板和煤壁的安全。

6 結(jié)論

通過(guò)在松峪煤業(yè)2103 工作面尾部階段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作面開(kāi)采，多回收煤炭資源2.8 萬(wàn)t，且旋轉(zhuǎn)開(kāi)采期間工作面頂板得到穩(wěn)定控制，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行良好。采用旋轉(zhuǎn)工作面開(kāi)采，提高了資源回收率，減少了撤架通道和擴(kuò)刷切眼的巷道掘進(jìn)量，以及搬家倒面的費(fèi)用，降低了礦井生產(chǎn)成本。