综采工作面大角度调斜工艺分析及应用

2021-08-09李治毅

山东煤炭科技 2021年7期

贺龙李治毅

（晋能控股煤业集团北辛窑矿，山西忻州 036700）

北辛窑煤矿8102工作面位于一采区，西邻+1040南翼回风巷，标高1 003.5～1 100.5 m。2102巷走向长度854 m，5102巷走向长度548 m，倾向长度165 m，工作面长161.6 m，平均倾角20°，面积57 869 m2。8102工作面运输巷的布置方向为东西向，切眼的布置方向是南北向，北部与8103工作面之间留设8 m煤柱。由于受上覆工业广场的影响，故留设工业广场保护煤柱，近一半的资源量被压覆而损失。

1 概况

在运输巷掘进过程中，根据探测资料及周边的钻孔资料[1]，煤层的厚度变化较小，平均煤厚为6.3 m；煤层的结构比较复杂，煤层中含有2～7层的矸石，矸石厚为0.1～1 m，矸石主要以泥岩和灰黑色炭质泥岩为主。煤层的顶底板情况具体见表1。工作面总体基本呈南西高、北东低，煤层倾角为11°～25°，一般为20°～22°。在工作面南部F8正断层发育，5102回风顺槽在掘进过程中，揭露断层，且断层两侧的煤层与斜向裂隙发育相互垂直，岩石较为破碎，煤层容易出现垮落。

表1 煤层顶底板情况

该工作面采用单一走向长壁式采煤方法，综合机械化低位放顶煤开采工艺，落煤和装煤作业采用SL500AC型采煤机、SGZ1000/2100型前部刮板运输机、SGZ1250/2100型后部刮板运输机和ZFQ13000/25/38型低位放顶煤支架。

2 大角度调斜工艺分析

为减少工作面丢煤，对大角度煤层按比例插刀的方式进行工作面角度调整[2]，让刮板输送机和停采线实现平行，再向前推进。为了确保工作面在正巷导线点、副巷导线点20 m处停止回采，在停采线10.2 m处进行铺网上绳，在副巷推进到导线点45 m处开始调斜。工作面平面布置图如图1。

图1 工作面平面布置图

2.1 调斜施工工艺

在调斜的过程中，让刮板输送机向机头处下滑，进行单向推移。在机尾处割煤时，与工作面的倾斜方向保持一致，从机头向机尾进行移架和推溜。在机头处割煤时，采煤机从原进刀位置依次向机尾进行推溜，如果刮板输送机向机尾处上窜，要反向从上到下进行移架和推溜。

在回采时，机尾每向前推进2次，机头推进1次，每次的截深为0.6 m，按照拉机尾—顶溜—拉一次机头后反刀—顶溜—拉第2次机尾的工艺顺序，在正常推采割煤过程中，每割通三角煤后拉一次机头机尾，一次拉机头返刀时要割透煤壁，每次从机尾向机头割煤，推溜也由机尾向机头方向推进，直到回采溜子与停采线平行停止[3]。

2.2 调斜施工方法

对工作面进行调斜时，从机尾端头斜切进刀，每刀截深为0.6 m，从机尾向机头方向进行割煤、拉架和顶溜，在割到机头时返刀，从机头端头斜切进刀，每刀截深为0.6 m，机头顺序顶溜到第2次拉机尾时为割透，第2个循环开始按2:1的插刀，机头比机尾少进一刀，然后向机尾方向进行割煤和拉架，割至机尾且冲直煤壁后，从机尾向机头开始顶溜，往复循环，直到回采溜子的调斜角度平行于停采线为止。再进行割煤—拉架—顶溜作业，每刀进行一次拉机头和机尾。根据现场情况，在调斜时支架从机尾向机头方向靠架，机尾向机头顶溜，支架和溜槽之间的错距要少于0.2 m。

3 应用效果

针对8102工作面在调斜期间输送机会出现上窜、下滑的现象[4]（其运动轨迹如图2），提前对巷道下帮进行扩帮，扩帮的长、宽分别为5 m，将工作面调斜采成下端头，使工作面处于上窜状态，然后摘除排头架上的十字头以达到延长工作面溜槽的目的，然后按照1:12的比例对工作面调斜采成上端头。在调斜后工作面会向下滑动，为了减少向下的滑动量，可以采用单向推移输送机，也可以使用液压点柱跄机头及溜槽来辅助推移车头和输送机。如果作业过程中出现支架下滑现象，在拉架时可以打戗点柱来减缓这种情况。

图2 输送机头运动轨迹

在工作面向下滑动时，与工作面连接的溜子会逐渐向下帮摆动，确保工作面与横溜子完全搭接，在溜子缩到最短时，拆除溜子，保证正常出煤。由于调斜的比例太大，在向前推进时，工作面经常会发生咬架或挤架，为确保正常推进，采用单体液压支柱来调架，实际调斜时按1:12的调斜比例进行推进。下半段支架会出现挤死现象，无法进行拉架，因此，每次进行调斜时，按照先正推上巷四次，再让下巷正常割透，最后推移输送机的步骤来进行，以此缓解咬架或挤架，达到调斜1:12的要求。

根据开采经验，8102工作面在正常推进过程中，要确保下巷超前，且超前上巷14～16 m，在巷道方向发生调转时，工作面会慢慢转变为上巷超前，大大加快工作面溜子和支架的下滑速度，使溜子和支架进入巷道的下帮，在合理控制以及对工作面进行大角度调斜后，工作面的调斜角度为84°，回采率为83%。