淺談不規(guī)則工作面綜采技術(shù)應(yīng)用

梁鵬飛　李向陽(yáng)

摘 要：煤炭開(kāi)采過(guò)程，作業(yè)面的不規(guī)則問(wèn)題較為常見(jiàn)，為保證煤炭開(kāi)采效率，需要發(fā)揮綜采技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)綜采技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀加以分析，明確技術(shù)應(yīng)用過(guò)程的制約因素，并結(jié)合煤礦開(kāi)采案例，對(duì)不規(guī)則作業(yè)面開(kāi)采過(guò)程旋轉(zhuǎn)開(kāi)采、縮面開(kāi)采等工藝的運(yùn)用詳細(xì)說(shuō)明，旨在為綜采技術(shù)的高效運(yùn)用拓寬思路。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則工作面;綜采技術(shù);旋轉(zhuǎn)開(kāi)采;縮面開(kāi)采

隨著煤礦開(kāi)采工作日益深入，面臨的地質(zhì)條件也更加復(fù)雜，工作面出現(xiàn)斷層或者不規(guī)則問(wèn)題，增加綜采作業(yè)難度。因此，結(jié)合綜采技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀，合理選擇技術(shù)運(yùn)用，對(duì)煤炭開(kāi)采順利進(jìn)行有重要影響。

1 綜采技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤炭開(kāi)采環(huán)節(jié)，綜采技術(shù)適合應(yīng)用在特厚煤層的開(kāi)采過(guò)程，其投資低、效益高，可保障采煤安全。同時(shí)，綜采技術(shù)的運(yùn)用還能有效提高煤礦的開(kāi)采效率，結(jié)合不規(guī)則開(kāi)采面，對(duì)綜采技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)分析，還存在如下幾方面問(wèn)題：

①技術(shù)發(fā)展滯后，受到采煤設(shè)備、技術(shù)等制約，采煤方法的選擇也有所區(qū)別。原因在于，機(jī)械設(shè)備的功能不同，滿足采煤環(huán)節(jié)不同需求。不同采煤設(shè)備在使用以及維護(hù)方面對(duì)煤礦產(chǎn)能可產(chǎn)生較大影響。比如：大規(guī)模使用綜采設(shè)備，能夠有效將采煤效率提升，但是設(shè)備使用過(guò)程會(huì)占據(jù)較大空間，對(duì)巷道布局以及生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃造成較大困難。與此同時(shí)，采煤作業(yè)面不規(guī)則，也會(huì)影響綜采技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果。綜采工藝運(yùn)用環(huán)節(jié)，需要利用大量鋼制支架，可能受到鋼材供應(yīng)這一問(wèn)題的影響，需要對(duì)支護(hù)工藝不斷升級(jí)與改造，對(duì)往復(fù)式開(kāi)采技術(shù)的推廣造成影響;

②煤礦開(kāi)采環(huán)節(jié)，技術(shù)選擇需要結(jié)合煤層厚度具體變化綜合決定，考慮到地質(zhì)因素，選取采煤技術(shù)?？山Y(jié)合煤層厚度，選取分段采煤法。對(duì)于薄煤層或者中厚煤層，可使用一次采全法;針對(duì)特厚煤層，適宜采取分層開(kāi)采法。同時(shí)，不同厚度煤層，需要對(duì)采空區(qū)展開(kāi)差異化處理。若煤層存在夾矸問(wèn)題、圍巖穩(wěn)定性較低，都可對(duì)于采煤機(jī)械和工藝運(yùn)用造成影響。圍巖性質(zhì)和巷道布置以及維護(hù)等方式有直接關(guān)聯(lián)，對(duì)礦井當(dāng)中參數(shù)確定有直接影響，綜采技術(shù)的運(yùn)用，需要煤層條件穩(wěn)定，但是礦井實(shí)際斷層情況存在差異，因此直接影響綜采工藝的運(yùn)用[1];

③管理水平，煤礦綜采過(guò)程，人員素質(zhì)以及管理方面對(duì)采煤技術(shù)運(yùn)用可造成影響。部分新研發(fā)的技術(shù)，管理水平相對(duì)落后，不利于綜采技術(shù)的推廣。

2 不規(guī)則工作面綜采技術(shù)的應(yīng)用

2.1 旋轉(zhuǎn)開(kāi)采

2.1.1 工作面介紹

礦井開(kāi)采面長(zhǎng)度為527m，工作面傾斜長(zhǎng)度160m，煤層厚0.5～5.8m，儲(chǔ)量約46萬(wàn)t。該煤層工作面相對(duì)穩(wěn)定，回采面處于21和22兩個(gè)煤層當(dāng)中，其中21煤層的厚度<2.6m，與22煤層間距為0～2.4m之間，由于斷層之影響，兩煤層產(chǎn)生局部合并現(xiàn)象。22煤層厚度在0.3～3.2m。在工作面機(jī)頭位置向上20～55m位置，存在頂板破碎問(wèn)題，對(duì)該工作面風(fēng)巷以及切眼進(jìn)行施工改造，并和原有風(fēng)巷之間進(jìn)行對(duì)接。

2.1.2 采甩方案

綜采過(guò)程，制定如下采甩方案：采煤機(jī)長(zhǎng)度為17m，運(yùn)輸彎曲長(zhǎng)18m，割煤長(zhǎng)度≥35m，之后按照此長(zhǎng)度逐漸遞增，機(jī)頭和機(jī)尾的采甩比例為1：4。配合短刀展開(kāi)小于作業(yè)面長(zhǎng)度的割煤工作，使用長(zhǎng)刀完成全長(zhǎng)割煤。

2.1.3 問(wèn)題分析

使用此方案存在如下問(wèn)題，第一，機(jī)頭位置屬于旋轉(zhuǎn)中心，需要保證出煤通暢，否則難以對(duì)作業(yè)面展開(kāi)調(diào)整;第二，設(shè)備支架相對(duì)笨重，質(zhì)量達(dá)到40余噸，若產(chǎn)生滑動(dòng)、戧架等問(wèn)題時(shí)，調(diào)整困難;第三，容易受到斷層位置影響，增加采煤區(qū)管理難度;第四，作業(yè)面為初放階段，綜采過(guò)程，來(lái)壓強(qiáng)度較大，容易壓斷千斤頂。

2.1.4 優(yōu)化措施

綜合分析，綜采技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)為確保出煤系統(tǒng)的順暢性，保證初放環(huán)節(jié)安全。對(duì)比實(shí)心、空心兩種旋轉(zhuǎn)方式，實(shí)心旋轉(zhuǎn)的綜采方式可降低來(lái)壓強(qiáng)度，促使出煤系統(tǒng)保持順暢，讓頂板位置接受階段性的來(lái)壓，容易管理設(shè)備。但是弊端為，需要管理人員具備較高的設(shè)備操作能力，重點(diǎn)對(duì)斷層位置破壞頂板問(wèn)題展開(kāi)管理。支架環(huán)節(jié)，采取前方相鄰支架，后方側(cè)護(hù)支架，保證其背部向上，工作面可旋轉(zhuǎn)1.1～1.5°，作業(yè)面?zhèn)茸o(hù)板行程最大值200mm。經(jīng)計(jì)算，旋轉(zhuǎn)角度為1.3°時(shí)，運(yùn)輸機(jī)水平彎度可達(dá)到3°，滿足調(diào)向需求。為預(yù)防頂板破碎以及煤壁片幫等問(wèn)題，可采取超前鋪網(wǎng)，配合工字鋼，長(zhǎng)度4.0m，形成單體支柱，在棚架敷設(shè)結(jié)束之后，下方設(shè)置金屬網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板、煤壁的控制[2]。

技術(shù)運(yùn)用環(huán)節(jié)，需要對(duì)運(yùn)輸機(jī)展開(kāi)調(diào)直，并且拉線管理，確保綜采過(guò)程架直、車直，確保對(duì)煤壁、頂板高效控制。由于該綜采面支架噸位大，調(diào)整困難，因此回采環(huán)節(jié)將作業(yè)面的采高控制在3.8～4.0m，能夠保證煤機(jī)運(yùn)行正常，支架調(diào)整便利。在甩采環(huán)節(jié)，支架的間隙余量較大，機(jī)尾支架可向上調(diào)節(jié)，故此，選取單體靠架這一方式對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整，按照甩循環(huán)進(jìn)行推進(jìn)，保證機(jī)尾、工作面二者調(diào)整空間不斷減小，以支架側(cè)護(hù)板完成支架調(diào)整，可保證后期支架可靠性。采甩環(huán)節(jié)，控制機(jī)頭位置穩(wěn)定，運(yùn)輸機(jī)沒(méi)有出現(xiàn)上竄現(xiàn)象，此時(shí)機(jī)尾走向長(zhǎng)度45m，并且傾向長(zhǎng)度5m露頭煤，使用人工方式回采。

2.2 縮面開(kāi)采

2.2.1 作業(yè)面介紹

某煤礦作業(yè)面西北位置為采空區(qū)，南側(cè)的下煤層受沖刷區(qū)影響，作業(yè)面運(yùn)輸主巷沿著煤層邊界進(jìn)行布置，踩空面沿空掘巷。作業(yè)面長(zhǎng)度245m，使用長(zhǎng)臂綜合機(jī)采煤。

2.2.2 方案介紹

由于礦區(qū)主運(yùn)輸巷道要高于運(yùn)輸巷道，高度差23m，推進(jìn)過(guò)程，可能導(dǎo)致設(shè)備向機(jī)尾一側(cè)下滑，將支架撤除之后，使用平行驅(qū)動(dòng)方式，提供約2.0m空間供機(jī)尾下滑，人為控制下滑速度。下滑1.5m距離時(shí)，將運(yùn)輸機(jī)液壓支架和中部槽拆除，并利用輔助巷道，在檢修環(huán)節(jié)將設(shè)備拆除。分析方案，利用“邊采邊縮”這一方案，可保證工作面持續(xù)開(kāi)采，降低交叉作業(yè)發(fā)生情況，保證開(kāi)采工序順利進(jìn)行。同時(shí)，設(shè)備無(wú)須進(jìn)行集中拆除，可保證拆除安全，并且運(yùn)輸時(shí)間較為充足。

2.2.3 具體措施

縮面施工方面，可先將端頭支架撤出一組，保證設(shè)備下滑空間。布置作業(yè)面過(guò)程，端頭架和不采幫間距為1.5m。為確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)面高差問(wèn)題，造成設(shè)備移動(dòng)，可測(cè)量出1.5～20m的距離，提前將支架拆除。經(jīng)改進(jìn)之后的運(yùn)輸機(jī)，其驅(qū)動(dòng)方式可保證支架順利撤出。

本項(xiàng)目縮面施工環(huán)節(jié)，在輔助運(yùn)輸巷的端頭位置，將支架撤除，實(shí)現(xiàn)對(duì)后方運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置改造，最大限度利用輔助運(yùn)輸巷空間，使用垂直布局的方式，完成作業(yè)面運(yùn)輸。將運(yùn)輸巷的端頭支護(hù)形式進(jìn)行改變，控制端頭、不采幫二者間距1.2m，支護(hù)結(jié)構(gòu)使用木板梁，組合成單體結(jié)構(gòu)，排距為1.0m。在支架撤出之后，支架和不采幫二者間距2.7m。為提升支護(hù)強(qiáng)度，可沿工作面方向設(shè)置工字鋼，長(zhǎng)度為3.3m，和上方間距≥0.5m，在工字鋼的下方使用液壓支柱，保證1梁2柱，單體初撐力≥90kN，間距≤0.5m。將輔助運(yùn)輸巷的支架及時(shí)撤除，搭建撤離通道。作業(yè)面開(kāi)采環(huán)節(jié)，控制超前支護(hù)長(zhǎng)度34.8m。為保證設(shè)備的撤除空間充足，可提前將支護(hù)支架進(jìn)行撤出，在煤壁向前位置以工字鋼支護(hù)，保證其長(zhǎng)度為4.2m，間距為1.0m，支護(hù)長(zhǎng)度≥60m。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于煤礦不規(guī)則工作面，合理運(yùn)用綜采技術(shù)，能夠發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從煤礦開(kāi)展實(shí)際情況出發(fā)，制定科學(xué)的開(kāi)采方案，保證綜采技術(shù)運(yùn)用過(guò)程，設(shè)備工作高效、安全，科學(xué)控制采開(kāi)采流程，不斷克服綜采技術(shù)的應(yīng)用限制，提高開(kāi)采效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊月飛，王玉新，陳慧明.邊采邊延長(zhǎng)不規(guī)則綜采工作面支架對(duì)接技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭科技，2020，41（01）：53-55.

[2]宋穎雪，高賀.不規(guī)則綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的應(yīng)用探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2019（07）：107-108.

作者簡(jiǎn)介：

梁鵬飛（1988- ），男，漢族，籍貫：山西省晉城市，學(xué)歷：碩士，職稱：助理工程師，研究方向：采煤技術(shù)研究。

李向陽(yáng)（1987- ），男，漢族，籍貫：山西省晉城市，學(xué)歷：碩士，現(xiàn)任職稱：中級(jí)工程師，研究方向：采煤技術(shù)研究。