費(fèi)晉華

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

長春興煤礦井田范圍內(nèi)斷層極其發(fā)育，并且分布極不規(guī)則。特別是落差大于煤層厚度的斷層較多，將井田切割成極不規(guī)則的若干塊段，給礦井工作面的開采設(shè)計(jì)帶來了非常大的困難，局部綜采工作面無法實(shí)現(xiàn)正規(guī)走向開采，形成不規(guī)則工作面，嚴(yán)重影響了礦井資源的充分回收，造成了許多無法避免的資源浪費(fèi)。同時(shí)，也造成掘進(jìn)工程量的增加、采煤工作面搬家次數(shù)增加及各種材料消耗的增加等等，嚴(yán)重制約了礦井生產(chǎn)效率的提升。所以對(duì)于不規(guī)則工作面采取合理高效的回采工藝，對(duì)煤炭資源最大限度的回收，同時(shí)將生產(chǎn)投入維持在行業(yè)較低的水平，實(shí)現(xiàn)效益最大化，具有重要意義。以22307工作面為例，對(duì)走向不規(guī)則工作面提出了旋轉(zhuǎn)回采工藝，確保實(shí)現(xiàn)工作面安全高效生產(chǎn)。

1 概述

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司22307工作面位于井田南盤區(qū)東翼，工作面東部為22#回采煤層，南部為303采空區(qū)，西部為盤區(qū)大巷。

由于盤區(qū)中部存在一條F11正斷層（H=0～30 m，∠57°～72°），斷層與南部開拓巷道成45°斜交于盤區(qū)中部，走向長度達(dá)3 000 m，將整個(gè)區(qū)域一分為二，徹底破壞了22307工作面原設(shè)計(jì)工作面東西走向直線布置的構(gòu)想； 且該斷層影響范圍較大，次生斷層密集，如果22307工作面順槽巷道仍然與開拓巷道垂直布置，順槽將會(huì)出現(xiàn)全巖段，工程量預(yù)計(jì)將會(huì)超過200 m，不僅施工進(jìn)度慢，影響采掘接續(xù)，掘進(jìn)成本也將大幅增加，而且回采工作面推進(jìn)至斷層附近時(shí)還要進(jìn)行跳采，其搬家費(fèi)用還將進(jìn)一步增加回采成本。同時(shí)，斷層附近的三角煤也無法回收，造成資源浪費(fèi)，所以將22307工作面布置為不規(guī)則形狀，見圖1。

圖1 22307工作面平面布置

22307工作面回采長度為2 000 m，切巷長度為230 m,工作面主要分為兩部分，第一部分運(yùn)輸（回風(fēng)）順槽從盤區(qū)大巷以44°夾角布置，巷道布置長度為1 220 m，第二部分運(yùn)輸（回風(fēng)）順槽水平布置，布置長度為780 m。為了保證工作面安全高效回采，提高走向不規(guī)則煤柱面回采率，決定對(duì)22307工作面采用旋轉(zhuǎn)回采工藝。

2 旋轉(zhuǎn)回采前準(zhǔn)備工作

1）轉(zhuǎn)采點(diǎn)為運(yùn)輸順槽煤壁側(cè)幫線（設(shè)計(jì)線）交點(diǎn)，本次轉(zhuǎn)采角度約45°，回風(fēng)順槽（工作面機(jī)尾處）轉(zhuǎn)采長度約178 m。在兩巷標(biāo)出轉(zhuǎn)采點(diǎn)位置、轉(zhuǎn)采范圍、轉(zhuǎn)采關(guān)鍵點(diǎn)（起點(diǎn)、中點(diǎn)、終點(diǎn)、分段點(diǎn)）。

2）在工作面推進(jìn)至轉(zhuǎn)載機(jī)尾距轉(zhuǎn)采點(diǎn)81 m時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)采點(diǎn)處帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆除，并將轉(zhuǎn)載機(jī)和端頭支架先行推移至運(yùn)輸順槽一段正?；夭晌恢?，并在轉(zhuǎn)載機(jī)尾增設(shè)三節(jié)刮板槽。

3）在運(yùn)輸順槽二段原轉(zhuǎn)載機(jī)位置安裝一部SGZ1200/700型刮板輸送機(jī) （以下簡稱轉(zhuǎn)采輸送機(jī)），承擔(dān)轉(zhuǎn)載機(jī)功能，前部與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接，后部與工作面前后部刮板輸送機(jī)搭接，形成運(yùn)煤系統(tǒng)。

4）將轉(zhuǎn)載機(jī)和端頭支架先行推移至運(yùn)輸順槽一段正常回采位置后，導(dǎo)致原端頭支架位置處空頂，需在該區(qū)域采用“井字”木垛+單體液壓支柱聯(lián)合加強(qiáng)支護(hù)。

5）由原來隔架一組（2架）移后溜千斤頂工作改成每架機(jī)尾側(cè)（1架）移后溜千斤頂工作，保證工作面轉(zhuǎn)采時(shí)后部刮板輸送機(jī)受力均勻；同時(shí)將支架前部側(cè)護(hù)板鎖死，在拉架時(shí)利用后部側(cè)護(hù)板推拉油缸的作用，將支架后部向機(jī)尾側(cè)頂，使支架調(diào)向，確保工作面正常旋轉(zhuǎn)。

3 旋轉(zhuǎn)回采工藝

3.1 旋轉(zhuǎn)等分點(diǎn)確定

22307工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，工作面采用ZF13000/25/38型支架，支架寬度為1.66 m，共計(jì)134架； 采用MG500/1180-WD型雙滾筒采煤機(jī)割煤，割煤深度為0.7 m；采用SGZ1000/1400刮板輸送機(jī)運(yùn)輸煤矸，由于刮板輸送機(jī)最大允許彎曲角度為β=6.2°，所以運(yùn)輸機(jī)在允許彎曲范圍內(nèi)可旋轉(zhuǎn)距離L=Ssinβ=220 sin6.2=23.7 m （S為刮板輸送機(jī)長度，220 m），共計(jì)13個(gè)支架長度，所以工作面旋轉(zhuǎn)等分點(diǎn)N=230/23.75≈10，所以旋轉(zhuǎn)點(diǎn)分別位于2#、15#、18#、41#、54#、67#、80#、93#、106#、119#支架處。

3.2 旋轉(zhuǎn)回采工藝

（1）在工作面前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭處距轉(zhuǎn)采點(diǎn)6 m時(shí)開始轉(zhuǎn)采，工作面旋轉(zhuǎn)回采前應(yīng)調(diào)整工作面?zhèn)涡?，確保工作面煤壁及頂板平整，由于22307工作面在1 300 m處需對(duì)回風(fēng)順槽側(cè)支架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以將2#支架確定為旋轉(zhuǎn)固定點(diǎn)。

（2）首先將采煤機(jī)空刀移動(dòng)至119#支架處，并斜切進(jìn)刀向機(jī)尾處割煤，割煤深度為0.7 m，割煤后空刀返回至106#支架，并及時(shí)推移119#～134#支架及刮板輸送機(jī)，完成第一刀小循環(huán)。

（3）第二刀小循環(huán)從106#支架斜切進(jìn)到割煤至134#支架，然后空刀返回至93#支架處，并依次對(duì)106#～134#支架進(jìn)行移架并推移刮板輸送機(jī)。第三刀小循環(huán)從93#支架斜切進(jìn)到割煤至134#支架，然后空刀返回至80#支架處，并依次對(duì)93#～134#支架進(jìn)行移架并推移刮板輸送機(jī)。以此類推直至整個(gè)工作面斜切進(jìn)刀割煤完成，見圖2。

圖2 22307工作面旋轉(zhuǎn)回采采煤機(jī)割煤進(jìn)刀

（4）工作面在旋轉(zhuǎn)回采過程中，每一個(gè)大循環(huán)割煤共計(jì)10個(gè)小循環(huán)，割煤機(jī)機(jī)頭割煤進(jìn)度為0.2～0.5 m，機(jī)尾割煤進(jìn)度為7.0 m，整個(gè)工作面需旋轉(zhuǎn)回采長度為178 m，所以共計(jì)需完成26個(gè)大循環(huán)。

3.3 旋轉(zhuǎn)回采應(yīng)有效果分析

通過本次旋轉(zhuǎn)回采實(shí)踐，徹底打破了長春興煤礦工作面單一走向回采局面，通過進(jìn)一步的優(yōu)化，采用旋轉(zhuǎn)回采工藝，可減少對(duì)煤炭資源的浪費(fèi)：

（1）提高了經(jīng)濟(jì)效益：采用旋轉(zhuǎn)回采工藝，與原工作面東西走向布置相比減少一次工作面搬家，節(jié)約成本約1 000萬元； 減少順槽掘進(jìn)巖巷約500 m，節(jié)約巷道成本近500萬元； 減少500 m巖巷施工，少掘巖石8 800 m3，控制了巖石入倉量，保證了煤質(zhì)定及售價(jià)穩(wěn)定，增加利潤1 000萬元。

（2）提高了煤柱回采率：22307綜放工作面采用轉(zhuǎn)采工藝后，與工作面沿F11斷層單一走向布置相比，工作面可采長度增長700 m，同時(shí)將斷層與井田邊界交叉區(qū)域資源回收最大化，根據(jù)工作面旋轉(zhuǎn)回采設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)回采區(qū)域可多收煤炭0.305 Mt，實(shí)際回收資源約0.346 Mt，為企業(yè)創(chuàng)造利潤8 500萬元。

（3）保證回采安全：F11斷層由于落差較大，伴生的斷層裂隙帶較長，采用旋轉(zhuǎn)回采工藝避免了各采掘工作面原設(shè)計(jì)施工時(shí)，頻繁過大型斷層的水患、瓦斯、頂幫維護(hù)困難等重大安全風(fēng)險(xiǎn)，為礦井的安全工作做好了充足的支撐。

4 結(jié)語

通過對(duì)22307工作面采用旋轉(zhuǎn)回采工藝后，解決了大斷層附近煤柱回采難度大、煤柱損失量大、危險(xiǎn)系數(shù)高等技術(shù)難題，大大提高了工作面煤柱回采效率，“轉(zhuǎn)采”工藝在長春興煤礦經(jīng)過兩個(gè)工作面的實(shí)踐，已經(jīng)從工序、工藝上基本成熟，并有多座周邊礦井前來參觀學(xué)習(xí)，已經(jīng)在中煤金海洋南陽坡煤礦推廣應(yīng)用，且取得成功。