牛慶俊 張中騰 柳研青

（兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦，山東 鄒城 273513）

在煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中，由于受地質(zhì)條件、保護(hù)煤柱等特定因素影響，不規(guī)則工作面布置形式日益增加。為增加煤炭資源回收率，實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，需對(duì)采區(qū)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，合理調(diào)整工作面尺寸，經(jīng)常采用旋轉(zhuǎn)采煤法。旋轉(zhuǎn)采煤法是以工作面巷道中某一個(gè)點(diǎn)為中心，工作面按照設(shè)定角度邊旋轉(zhuǎn)邊開(kāi)采，工作面及時(shí)調(diào)整角度。

屠世浩[1]等結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采實(shí)例，對(duì)綜采旋轉(zhuǎn)開(kāi)采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、孤島煤柱回收工藝方式、旋轉(zhuǎn)區(qū)巷道布置等方面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。邢相[2]等針對(duì)曉南煤礦西三采區(qū)北部原設(shè)計(jì)布置的四個(gè)工作面造成的回采巷道布置困難、綜采效率低下的問(wèn)題，通過(guò)特大角度聯(lián)合開(kāi)采將原有四個(gè)工作面合并成為一個(gè)工作面，將工作面煤炭采出率提高了約5%。李生生等[3]設(shè)計(jì)同家梁礦8801工作面采用旋轉(zhuǎn)半徑226 m，“虛心”旋轉(zhuǎn)調(diào)斜開(kāi)采技術(shù)，通過(guò)加強(qiáng)兩巷支護(hù)與端頭支護(hù)，保證同家梁礦8801工作面調(diào)斜開(kāi)采試驗(yàn)的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)工作面安全高效生產(chǎn)，大大提高資源采出效率。

1 工作面概況

鮑店煤礦83上02工作面位于八采區(qū)中部，工作面標(biāo)高為-214 m，煤層傾角為2°～19°，工作面長(zhǎng)度為228 m，推進(jìn)長(zhǎng)度2477 m，初期開(kāi)采煤層為3上煤層。3上煤厚度為3.69～7.76 m，均厚5.28 m，f=2.9。直接頂為平均厚度2.83 m的粉砂巖；基本頂為平均厚度4.52 m的細(xì)砂巖互層，以細(xì)砂巖為主，夾雜部分粉砂巖；直接底為平均厚度0.51 m的粉砂巖；基本底為平均厚度9.44 m的粉細(xì)砂巖互層，以細(xì)砂巖為主，夾雜部分粉砂巖。83上02工作面旋轉(zhuǎn)開(kāi)采段布置如圖1。

圖1 工作面布置

83上02作為鮑店煤礦主力生產(chǎn)工作面，為盡可能多的回收煤炭資源，回采初期采用定心扇形旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的方式推進(jìn)，旋轉(zhuǎn)角度約為20°，旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)近80 m。

2 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)研究

2.1 設(shè)備配置

83上02綜放工作面使用主要大型機(jī)械包括采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及破碎機(jī)等，設(shè)備型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 83上02綜放工作面設(shè)備技術(shù)參數(shù)

2.2 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)方案

83上02綜放工作面扇形旋轉(zhuǎn)開(kāi)采的基本方針為：采用定心旋轉(zhuǎn)方式，即工作面以半徑228 m圓做扇形旋轉(zhuǎn)，分26個(gè)循環(huán)完成，每個(gè)循環(huán)運(yùn)輸機(jī)旋轉(zhuǎn)約0.75°，26個(gè)循環(huán)后，機(jī)尾推進(jìn)78 m，工作面累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度約為20°，此時(shí)工作面機(jī)頭超前2 m，兩巷高差2 m，工作面進(jìn)入正常生產(chǎn)階段。設(shè)定兩種旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)方案，示意圖如圖2。

如圖2（a）所示，第一種旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)方案采取“增刀式”采煤方式，即“先割小刀后割大刀”。工作面割煤路線(xiàn)為130#-100#，130#-65#，130#-30#，130#-1#，每個(gè)“小刀”中移架路線(xiàn)為130#-90#，130#-55#，130#-20#，130#-1#。如圖2（b）所示，第二種旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)方案采取“減刀式”的采煤方式，即“先割大刀后割小刀”，工作面割煤路線(xiàn)為130#-1#，30#-130#，130#-55#，85#-130#，每個(gè)“大刀”中移架路線(xiàn)為130#-1#，20#-130#，130#-45#，75#-130#。

圖2 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采技術(shù)方案

采用“增刀式”采煤方式時(shí)，工作面中運(yùn)輸機(jī)推移拐點(diǎn)少，平直程度較高，煤機(jī)從機(jī)頭返回至機(jī)尾時(shí)需要返空刀，但整體推進(jìn)速度較慢，導(dǎo)致割煤效率比較低，影響工作面正常推進(jìn)速度。采用“減刀式”采煤方式時(shí)，煤機(jī)從機(jī)頭返回至機(jī)尾時(shí)進(jìn)行正常割煤，整體推進(jìn)速度較快，工作面中運(yùn)輸機(jī)需要推移時(shí)拐點(diǎn)較多，但運(yùn)輸機(jī)會(huì)持續(xù)拖后，影響下一個(gè)循環(huán)正常生產(chǎn)。

3 技術(shù)效果分析

根據(jù)回采過(guò)程中推進(jìn)速度和前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度變化情況，將兩種采煤方式進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)每日推進(jìn)速度、前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度及運(yùn)輸機(jī)平直程度進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，將開(kāi)采過(guò)程分為四個(gè)階段，如圖3。

圖3 扇形開(kāi)采四階段主要參數(shù)圖

工作面推進(jìn)天數(shù)第1至第5天即為第一階段，本階段采取“增刀式”的采煤方式。本階段機(jī)尾累計(jì)進(jìn)尺16.20 m，工作面正常推進(jìn)狀態(tài)下，機(jī)尾日進(jìn)尺3.25 m左右。前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度從-890 mm逐漸減至-200 mm左右（正負(fù)值代表機(jī)尾距離巷道中線(xiàn)長(zhǎng)度），運(yùn)輸機(jī)狀態(tài)整體較好。

工作面推進(jìn)天數(shù)第6至第12天即為第二階段，為減少采煤機(jī)返機(jī)過(guò)程中進(jìn)刀小、割煤效率比較低的情況，將割煤路線(xiàn)“增刀式”的割煤方式改為“減刀式”的割煤方式。本階段機(jī)尾進(jìn)尺為32.0 m，工作面正常推進(jìn)狀態(tài)下，機(jī)尾日進(jìn)尺為6.20 m左右，比原方案每天多進(jìn)2.95 m，推移困難后機(jī)尾日進(jìn)尺為2.85 m左右。前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度從-650 mm逐漸減至200 mm左右。

工作面推進(jìn)天數(shù)第13至第15天即為第三階段，本階段主要是中部來(lái)回返機(jī)，將工作面找直。因運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)起勢(shì)，控制效果較好，前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度在250～500 mm左右，保障運(yùn)輸機(jī)推移順利。本階段機(jī)尾進(jìn)尺8.85 m，平均日推進(jìn)2.95 m，運(yùn)輸機(jī)平直度逐漸好轉(zhuǎn)。

工作面推進(jìn)天數(shù)第16至第18天即為第四階段，此階段機(jī)尾進(jìn)尺22.95 m，改為每班割3個(gè)機(jī)尾、機(jī)頭不進(jìn)刀割煤方式，執(zhí)行每刀機(jī)頭側(cè)30個(gè)支架左右順直，機(jī)尾側(cè)剩余支架拉滿(mǎn)硐，即130#-1#（130#-30#拉滿(mǎn)硐），30#-130#（65#-130#拉滿(mǎn)硐），130#-65#（130#-85#拉滿(mǎn)硐）運(yùn)輸機(jī)平直度較好，如圖4。

圖4 調(diào)整后運(yùn)輸機(jī)狀態(tài)示意圖

前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾長(zhǎng)度600 mm減至100 mm，能進(jìn)行正常推移，工作面持續(xù)正常推進(jìn)，前部運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾日進(jìn)尺在7.5 m以上，生產(chǎn)保持高效穩(wěn)定。

4 結(jié)論

為增加鮑店煤礦83上02工作面初采階段煤炭資源回收率，將兩種旋轉(zhuǎn)開(kāi)采方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，得到以下結(jié)論：

（1）當(dāng)采用“增刀式”割煤方式時(shí)，即“先割小刀，后割大刀”的割煤方式，前部運(yùn)輸機(jī)狀態(tài)較好，但工作面整體推進(jìn)速度較慢，割煤效率低，生產(chǎn)效率大幅降低。

（2）當(dāng)采用“減刀式”割煤方式時(shí)，即“先割大刀，后割小刀”的割煤方式，會(huì)造成運(yùn)輸機(jī)持續(xù)拖后，繼而影響后續(xù)工作面正常生產(chǎn)。

（3）當(dāng)采用“減刀找直式”割煤方式，即機(jī)尾側(cè)支架拉滿(mǎn)硐的割煤拉架配合方式，同時(shí)，機(jī)頭側(cè)30個(gè)支架左右順直，機(jī)尾側(cè)剩余支架拉滿(mǎn)硐的旋轉(zhuǎn)開(kāi)采方式，保障了運(yùn)輸機(jī)的正常推移，保障工作面穩(wěn)定高效推進(jìn)，煤炭資源回收率大幅提高。

鮑店煤礦83上02工作面在初采階段成功進(jìn)行扇形開(kāi)采，提高煤炭資源采出率，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為該礦扇形開(kāi)采積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。