老虎台矿综放转角回采技术分析与探索

老虎台矿综放转角回采技术分析与探索

李先志  赵焕忠

抚顺矿业集团有限责任公司   老虎台矿辽宁抚顺 113003

摘 要：本文从生产实践角度阐述了老虎台矿综放转角回采技术的成功经验，客观、详实地分析与探索了特定条件下形成的生产工艺形式和综放回采技术手段，为综采放顶煤开采的向前发展积累了宝贵的经验和财富，对类似地质条件的综放开采具有很好的指导价值和借鉴意义。

关键词：综采放顶煤，转角回采技术，合理搭接平稳过渡，安全稳产增效，宝贵经验和财富。

抚矿集团公司老虎台矿于1990年开始进行回采阶段煤柱综合机械化采煤，1995年进入回采原生煤体综合机械化采煤，到2000年全部实现综合机械化采煤，采煤机械化程度达到100%。百年虎矿，为我国的国民经济建设做出了突出的贡献，积累了许多成功的综放机械化采煤方面的安全、生产、技术经验，并在全国煤炭行业中得到进一步推广和应用。20多年的综放回采技术经验中，综放转角回采技术仍是我矿综放开采史的一项技术残缺。目前，我矿开采的73004^#综放面在转角回采技术上得到了进一步的尝试与实践，并积累了成功经验，在生产实践中总结、摸索出了转角回采技术的技术要求和工艺标准。

一、采面概况及问题提出

老虎台矿73004^#综放面位于该矿井田中部，经距77934～78417m，标高-628.0～-722.16m。工作面走向长度453.25m，倾向长度181.50m，采面面积82264.90m²，煤层平均厚度17.69m，工作面倾角2º28'53"并逐渐增大，为三副开采综采放顶煤工作面。该面121组放顶煤液压支架，下端头一组端头支架支护顶板，工作面内采煤机、前后部运输机完成架前割煤和后部放顶煤。

该面于2018年1月份开始准备，设计准备期间，为尽可能多的回收煤炭资源，回顺比运顺多送道36m，人为回收三角煤柱资源。工作面伪斜角11º13'8"，导致工作面开采初期应采取转角回采技术。（具体见图1）

图1 73004^#综放面具体参数示意图

由上图可知：tg∠BAC=BC÷AC=36÷181.50

∠BAC=11º13'8"

（式中：BC为工作面以下端头A点旋转回采时上端头旋转的长度，取36m；AC为工作面初采时的伪斜长度，取181.50m；夹角∠BAC为工作面转角回采的旋转角度，计算得11º13'8"）

该工作面初采时与正常生产时存在11º13'8"的夹角，如果不采取切实可行的回采技术措施，单靠调角方式进行回采，181.50m 长的工作面向前推进不足10m就会出现工作面机械设备严重上串现象，从而会严重影响工作面正常的原煤生产，为此，该工作面初采时及时采用综放转角回采技术将工作面顺利转过11º13'8"的夹角而步入正常回采阶段。

二、转角回采的准备及技术要求

工作面转角回采期间，即使采取任何技术措施和手段，随着工作面的向前推进，工作面的机械设备也会出现上串现象，考虑到这一点，我们要在工作面初采前期，着手进行工作面回顺和运顺的扩面与支护准备工作。

回风顺槽扩巷参数与支护要求

根据综放面转角回采的特点和工作面转采期间，前、后部刮板运输机和液压支架向上的移动量，我们重点进行回风顺槽外侧帮的扩巷与支护工作。（具体见图2）

图2 73004^#回风顺槽扩巷具体参数示意图

由上图可知，工作面在开采前期，应按标准要求和回采需要进行回风顺槽外侧帮的扩巷工作和支护手段。

回风顺槽外侧帮开帮扩巷具体参数如下：

工作面以下端头“O”点为圆心，以工作面伪斜实际长度181.50m为半径“R”画圆弧与回风顺槽外侧帮相交于点“C”和点“B”，与“OA”线相交于点“E”。

cos∠AOB=OA÷OB

OA = cos∠AOB ×181.50

= cos11º13'8"×181.50

=178.03m

AE=OB-OA=181.50-178.03=3.47m

CB=2×36=72m

（式中：OA为工作面以下端头A点旋转回采时上端头旋转的长度，取36m；OB为工作面初采是的伪斜长度，取181.50m；夹角∠AOB为工作面转角回采的旋转角度，计算得11º13'8"，AE为回风顺槽外侧帮开帮宽度，计算得3.47m， CB为回风顺槽外侧帮开帮长度，计算得72m）

通过上面计算确定，工作面开采前期由里向外进行回顺外侧帮扩巷工作，长度确保72m，宽度确保3.5m，同时采取锚网备钢梁、单体柱加强支护该地点帮顶。（具体见图3）

图3 73004^#回风顺槽扩面帮顶支护参数示意图

扩巷帮顶铺金属网、打锚杆技术要求：金属网规格10000mm×800mm；两片之间长边对接，短边搭接，搭接长度100mm，网扣间距100mm～200mm；锚杆一律为φ20mm×2000mm的螺纹钢筋；使用K2540和Z2540树脂锚固剂，锚杆间排距700mm×700mm，上紧托盘并给足预紧力。

扩巷帮顶钢梁、单体柱支护技术要求：使用3.5m钢梁配合2.8m和3.5m单体液压支柱加强该扩面处顶板支护，钢梁、单体柱成排并给足初撑力，同时给牢防倒锁。

运输顺槽扩巷参数与支护要求：

根据综放面转角回采的特点和工作面前、后部刮板运输机与顺槽转载机合理搭接的技术要求，我们重点进行运输顺槽里侧帮的扩巷与支护工作。（具体见图4）

图4 73004^#运输顺槽扩面帮顶支护参数示意图

运输顺槽里侧帮开帮扩巷具体参数如下：

工作面以中心点“O”点为圆心，以工作面伪斜实际长度181.50m的一半为半径“R”画圆弧与运输顺槽里侧帮相交于点“C”和点“B”，与“OA”线相交于点“E”。

AE=3.47÷2=1.74m

CB=72.00÷2=36m

（式中：AE为运输顺槽里侧帮开帮宽度，计算得1.74m， CB为运输顺槽里侧帮开帮长度，计算得36m）

通过上面计算确定，工作面开采前期由里向外进行运顺里侧帮扩巷工作，长度确保36m，宽度确保1.74m，同时采取锚网备钢梁、单体柱加强支护该地点帮顶，具体见图4，铺设金属网打锚杆及钢梁单体柱支护具体要求同回顺基本相同。

三、转角回采技术措施及工艺标准

73004^#工作面较长，工作面安装121组液压支架，同时工作面下端头有端头液压支架限制，工作面转角回采面临着较大的困难，只有采取的技术措施得当，工艺标准要求的高，转采过程中细心观察，合理调整，工作面转采才会取得成功，保证工作面平稳转采，实现安全生产，搭接合理平稳，高产低耗增效。

转角回采技术措施

工作面调角回采：工作面初采既调角，通常采取调角三刀、通长一刀的调角割刀方式。单刀进尺0.6m，循环进尺2.4m，即工作面每完成一个调角循环，回顺侧进尺2.4m，运顺侧进尺0.6m，实现工作面的平稳转角回采。

调角要求及标准：调角期间，工作面拉线，割刀、拉架采取按线作业，调刀时必须采取大调刀作业方式，杜绝短刀打楔法作业。其主要目的是防止工作面液压支架挤架、咬架和工作面不能实现三直作业。（具体见图5）

图5 73004^#工作面每循环调角要求及标准示意图

转角期间采取措施

工作面支架调整：调角回采期间，因工作面推进方向始终发生变化，造成工作面121组支架的推进方向与前部运输机不垂直，从力学角度分析，由于支架与前部运输机不垂直，每次推移前部运输机时，支架推拉杆向前推力始终存在一个向回顺侧的分力，正是由于该分力的存在，造成工作面机械设备有向上移动的趋势。即工作面液压支架和前部运输机随工作面的向前推进，逐渐向回顺侧移动，如果不采取切实可行的措施，支架与前部运输机偏离垂直的角度越大，机械设备的上串量越大，从而造成回顺外侧帮的开帮宽度不足和前部运输机同运顺转载机不能合理搭接而严重影响工作面的原煤生产及降低机械设备的使用寿命。所以需要定期地调整支架推进方向，使之尽量与工作面推进方向保持一致。工作面液压支架具体调整方法为：工作面每推进2～3个循环便进行调架一次，利用放顶煤支架掩护梁支撑缸及单体支柱调架，使支架每次摆动的角度与当时工作面调角切割后旋转角度尽量保持一致，如此反复调架，即可保证支架的推进方向与前部输送机大致垂直，最大限度的减少工作面机械设备随工作面的向前推进而向回顺侧上移的位移量。

后部运输机的调整：该面后部运输机用七环链同液压支架进行柔性软连接来保证后部输送机与液压支架之间的连接有较大的摆动空间并减少受力性，工作面调角回采期间（工作面有倾角），后部运输机正同前部运输机相反，极易出现向工作面运顺侧的位移量，所以，工作面转角回采期间还需调整后部输送机，使之同运顺转载机始终搭接合理，确保后部煤炭的正常外运。工作面后部运输机的具体调整方法为：利用10～12根单体液压支柱每隔一定距离均匀打好，统一给压并调整泵站压力，将后部输送机由机头侧向机尾侧蹬靠、推移，（调整过程中若阻力较大时，可倒转点动后部运输机），直至后部运输机同运顺转载机搭接合理，生产期间可根据实际生产需要定期进行调整。

端头支架和转载机的调整：工作面转角回采期间，前部运输机和液压支架向回顺侧有一定的位移量，为保证前部运输机同转载机的有效合理搭接，保证工作面煤炭的正常运输，下端头的端头支架及转载机要利用单体支柱向工作面侧进行合理调整，从而保证前部运输机与顺槽转载机的合理搭接。（转角回采时，若旋转的角度较大，也可采用加入或拆下短溜槽的方法，来减少或增加前部运输机的长度，来保证其同转载机的合理搭接）。

下端头顶板的有效管理：工作面转角回采时，下端头的推进速度十分缓慢，受工作面采动影响和冲击地压的破坏，下端头帮顶的压力会急剧增加，且帮顶的完整性会受到严重破坏。同时，工作面向前回采时，下端头附近顶板受到支架和端头支架的反复支撑，很容易破坏顶板的完整性，极易发生顶板事故。因此，在转角回采时应做好下端头顶板管理的技术工作。具体方法是：转角回采期间，尽可能减少反复支撑该处顶板的次数；在机头三角点支架间隙处要用单体支柱加密支护顶板，来保证顶板的完整性；下端头顶板铺双层金属网，割刀后，前部机头扫货前，要采用液压支架护帮板和单体支柱及金属网对三角点处帮顶进行临时加强支护；在生产过程中，随时观察此处顶板变化情况，发现问题及时采取有效措施进行处理。

加强观察和技术分析：工作面转角回采期间，要随时注意观察工作面的进尺，机械设备的位移量，机械设备的受力分析，同时要准确的填绘工作面开采动态图，采取技术分析、理性研究和现场论证，当工作面转采至同运顺和回顺相垂直位置时，应减少工作面调角割刀次数，直到工作面运顺转载机和端头支架同运输顺槽中心线一致，保证前、后部运输机同转载机合理搭接，同时保证前、后部运输机和工作面液压支架向上、向下都没有位移量，即平稳向前推进。

四、转角回采效益分析与经验探索

老虎台矿73004^#综放面初采时采用转角回采技术，由于技术措施有效，安全措施得当，该面经过45天的时间，圆满完成了初采期间转角回采方案，顺利的实现了转角后工作面的正常向前推进，成功的完成了转角开采期间前、后部运输机同运顺转载机的有效合理搭接，同时在转采期间经过技术分析和实践论证，积累了较为丰富和可行的综放转角回采技术经验，尤其在回收煤炭资源上，效益十分可观。

转角回采效益分析

73004^#综放面转角回采技术的成功应用，将工作面回风顺槽多进的36m三角煤柱进行了合理回收，回收煤炭资源的同时，获得了较大的经济效益。（具体见图6）

图6 73004^#综放面回收三角煤参数示意图

因为： AB²=AC²- BC²=181.50²-36²

AB=177.89m

M=（BC×AB）÷2×L

=（36×177.89）÷2×17.69

=56643.73m³

所以： T= M×1.3×95%

=56643.73×1.3×95%

=69955（吨）

按目前老虎台矿最低价每吨煤600元计算，

回收三角煤柱效益=600×69955

=4197.3（万元）

（式中：AC表示工作面伪斜长度，取181.50m；AB表示三角煤高度，计算得177.89m；BC表示三角煤底边长度，取36m；M表示三角煤体积，计算得56643.73m³；T表示三角煤重量，计算得69955吨；73004^#工作面回采率取95%。）

转角回采经验探索：

减少综放面搬家次数：综放面准备到安装、回撤，要花费大量资金。由于综放转角回采技术的合理应用，可根据煤炭赋存条件将综放面布置成转角形式，从而减少综放面的搬家次数，节约资金消耗。

提高综放回采灵活性：根据综放转角回采技术的成功应用和煤炭赋存情况，综放面可以布置成转角0º～90º的综放面，大大提高综放回采的灵活性，有利于实现综放面高产、低耗。

回收煤炭创经济效益：因煤炭赋存条件限制和采面设计的损失，可利用转角回采技术将剩余的边、角煤有效回收，并创可观的经济效益。

积累综放面回采经验：综放面转角回采技术的成功应用，不但提高了作业员工的技术操作能力和水平，而且为综放面的灵活设计、回采，实现高效、增收积累了宝贵的经验和财富，具有广阔的实践和探索前景。

作者简介: 李先志，男，1972年生，本科学历，现任老虎台矿综采三队队长。先后荣获抚矿集团公司“杰出青年管理创新能手”、“特等劳动模范”、“安全生产技术专家”；抚顺市“优秀青年科技工作者”、抚顺市“百姓雷锋”年度人物等多项荣誉称号；撰写了多篇技术论文并分别被省、市评为优秀论文各项奖励。

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