一种综采工作面不等长大角度旋转开采工艺的制作方法

本发明涉及煤炭开采领域，特别是涉及一种综采工作面不等长大角度旋转开采工艺。

背景技术：

安源煤矿4217工作面位于北翼二采区东部，工作面西侧为4216工作面采空区；东侧为矿井边界；北侧为矿井北边界；南侧为北翼二采区回风大巷；工作面北段靠近4214、4215、4216采空区。4217工作面开采iv-2煤层，煤层厚变化为2.2～3.1m，平均2.8m。该面煤层起伏变化不大，煤层倾角0～2°，平均1°，该工作面直接顶板为砂质泥岩，厚度4.0～10.0米，平均8.0米，灰色，泥质胶结，层状结构，性脆，易破碎产生裂隙；老顶以中粒砂岩为主，厚度9.0～19.2m，平均14.1m，局部裂隙发育，该面地质条件简单。为减少工作面搬家次数和多回收煤炭资源，根据具体地质条件，确定采用旋转开采布置和不规则梯形开采布置，制定旋转开采方案和安全技术措施，解决了不等长工作面旋转开采的技术难题，实现安全高效生产。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种综采工作面不等长大角度旋转开采工艺。

本发明的一种综采工作面不等长大角度旋转开采工艺，包括综采工作面，工作面走向长度1940m，倾向长度112～239m，工作面左右两侧分别设置有胶运顺槽和辅运顺槽，具体开采工艺如下：

(1)工作面调斜：当工作面溜头推进至距拐点80m位置(回采约556m)，工作面开始溜尾调斜推采，溜头与溜尾按1∶2比例推进，溜头推进距胶运顺槽拐点60m位置，工作面调斜约9°，溜尾超前溜头40m，面长由调斜前的239m增大到241m，增加2.0m，工作面需延长2节溜槽，工作面溜尾侧推进至缩面位置；

(2)不等长工作面旋转开采：工作面胶运顺槽距离拐点60m时，缩撤面后进入旋转开采阶段，煤机采取双向割煤，机头、机尾先按照比例进行定线进尺，第一刀机头定线200mm，机尾定线800mm，煤机自溜尾向溜头截割；第二刀煤机自溜头直接斜切进刀截割至机尾，即机头定线为0mm，机尾定线800mm，依次重复上述3个次，第七刀通过增加机头进尺的方式，调整工作面支架和运输机的状态，每7刀为一个循环，最终工作面按照1∶4的比例推采至旋转推采阶段结束，即胶运顺槽推进60m，辅运顺槽推进弧长240m，工作面胶运顺槽侧支架和运输机随着工作面旋转推进，整体向顺槽侧外移，每推进一个循环外移距离约为1211mm，推进刀数计算：

n＝d/f

式中，n--工作面旋转开采总进刀数；d--辅运顺槽弧长m；f--循环进尺，取0.8；

n＝d/f＝240/0.8＝300(刀)

每循环进刀运输机和支架向机头方向外移距离计算：

s＝7lsin60°/n

式中，s--每循环进刀运输机和支架向机尾方向移动的距离m；l--胶运顺槽旋转开采推进长度m，

s＝7lsin60°/n＝7×60×sin60°/300＝7×0.173＝1.211m。

所述的工作面采用双向割煤，按照正常循环进尺方式，机头少进尺，机尾按照正常进尺(煤机截深800mm)，工作面支架按照定线进行拉移，确保工作面机头绕机尾进行正常旋转推进。

所述的不等长工作面旋转开采随着工作面的旋转调面，工作面逐渐延长，当胶运顺槽推采至距拐点30m位置时，工作面最大面长221m，面长增长约15米，溜尾延长增加10组支架及溜槽；工作面达到最大面长后继续旋转推进，面长逐渐减小，需逐步缩减支架及溜槽，当工作面推采至胶运顺槽拐点位置后，需逐渐回撤支架及溜槽，面长缩短至204m，旋转开采阶段结束。

所述的胶运顺槽自工作面向北施工约1330m后，按330°方位和150°方位施工，其中按330°方位施工至切眼位置，按150°方位施工至辅运顺槽位置。同时考虑工作面旋转开采需要，在工作面一、二部皮带之间施工中部运输通道。

所述的辅运顺槽从胶运顺槽停采线外向辅运顺槽施工横贯，作为辅运顺槽掘进运煤通道，然后沿井田边界施工，向南与北翼辅运巷贯通，向北施工约1231m后，按半径204.2m弧线施工约218m至井田边界，再沿井田边界施工至切眼位置。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明设计合理，采用旋转开采布置和不规则梯形开采布置，制定旋转开采方案和安全技术措施，解决了不等长工作面旋转开采的技术难题，实现安全高效生产，工作面旋转开采角度60°，取得良好的效果，实现了安全高效工作面大角度旋转开采，采用双向割煤方式为合理方案，创新了开采工艺，达到了良好效果，减少了工作面搬家次数，多回收煤炭资源8.96万吨，直接创造经济效益450万元；少施工一个切眼，节省工作面设备搬家倒面费用300万元。实现了工作面的连续推进，提高了资源回收率，为特殊地质条件下回采工作面布置及开采积累了宝贵的经验，锻炼了职工队伍，提高了管理水平，取得了显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的工作面布置示意图；

图2是本发明的旋转循环切割方式示意图；

图3是本发明的工作面外移计算示意图；

图4是本发明的工作面机头与转载机的搭接示意图；

图5是本发明的液压千斤顶调架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-图3所示，包括综采工作面，工作面走向长度1940m，倾向长度112～239m，工作面左右两侧分别设置有胶运顺槽和辅运顺槽，具体开采工艺如下：

(1)工作面调斜：当工作面溜头推进至距拐点80m位置(回采约556m)，工作面开始溜尾调斜推采，溜头与溜尾按1∶2比例推进，溜头推进距胶运顺槽拐点60m位置，工作面调斜约9°，溜尾超前溜头40m，面长由调斜前的239m增大到241m，增加2.0m，工作面需延长2节溜槽，工作面溜尾侧推进至缩面位置；

(2)不等长工作面旋转开采：工作面胶运顺槽距离拐点60m时，缩撤面后进入旋转开采阶段，煤机采取双向割煤，机头、机尾先按照比例进行定线进尺，第一刀机头定线200mm，机尾定线800mm，煤机自溜尾向溜头截割；第二刀煤机自溜头直接斜切进刀截割至机尾，即机头定线为0mm，机尾定线800mm，依次重复上述3个次，第七刀通过增加机头进尺的方式，调整工作面支架和运输机的状态，每7刀为一个循环，最终工作面按照1∶4的比例推采至旋转推采阶段结束，即胶运顺槽推进60m，辅运顺槽推进弧长240m，工作面胶运顺槽侧支架和运输机随着工作面旋转推进，整体向顺槽侧外移，每推进一个循环外移距离约为1211mm，推进刀数计算：

n＝d/f

式中，n--工作面旋转开采总进刀数；d--辅运顺槽弧长m；f--循环进尺，取0.8；

n＝d/f＝240/0.8＝300(刀)

每循环进刀运输机和支架向机头方向外移距离计算：

s＝7lsin60°/n

式中，s--每循环进刀运输机和支架向机尾方向移动的距离m；l--胶运顺槽旋转开采推进长度m，

s＝7lsin60°/n＝7×60×sin60°/300＝7×0.173＝1.211m。

工作面采用双向割煤，按照正常循环进尺方式，机头少进尺，机尾按照正常进尺(煤机截深800mm)，工作面支架按照定线进行拉移，确保工作面机头绕机尾进行正常旋转推进。

不等长工作面旋转开采随着工作面的旋转调面，工作面逐渐延长，当胶运顺槽推采至距拐点30m位置时，工作面最大面长221m，面长增长约15米，溜尾延长增加10组支架及溜槽；工作面达到最大面长后继续旋转推进，面长逐渐减小，需逐步缩减支架及溜槽，当工作面推采至胶运顺槽拐点位置后，需逐渐回撤支架及溜槽，面长缩短至204m，旋转开采阶段结束。

胶运顺槽自工作面向北施工约1330m后，按330°方位和150°方位施工，其中按330°方位施工至切眼位置，按150°方位施工至辅运顺槽位置。同时考虑工作面旋转开采需要，在工作面一、二部皮带之间施工中部运输通道。

辅运顺槽从胶运顺槽停采线外向辅运顺槽施工横贯，作为辅运顺槽掘进运煤通道，然后沿井田边界施工，向南与北翼辅运巷贯通，向北施工约1231m后，按半径204.2m弧线施工约218m至井田边界，再沿井田边界施工至切眼位置。

4217工作面为二采区最后一个工作面，影响工作面正规布置，为了多回收煤炭资源，结合我矿实际地质条件，创新应用旋转回采技术，工作面旋转开采角度60°，取得良好的效果。工作面走向长度1940m，倾向长度112～239m，开采分为三个阶段，即规则开采阶段、旋转开采阶段、边采边撤阶段。采用走向长壁后退式采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板，配备有mg400/940-wd型采煤机落煤，zy6400/17/35型液压支架支护，工作面采用sgz800/1050型刮板输送机、szz800/250转载机和dsj120/150/2*250顺槽胶带运输机运煤。

如图4所示，旋转推采期间，由于工作面旋转角度过大，容易造成刮板运输机和转载机搭接困难，出现刮板运输机底链拉“回头煤”现象，采取转载机机尾超前卧底方式，卧底深度为500mm，确保了刮板运输机与转载机合理搭接，解决了煤炭转载问题。

旋转开采期间，容易造成刮板运输机向机头方向窜动，作业过程中，要观测好运输机窜动量，一是严格执行从溜头向溜尾单向推溜，二是拉架时采用液压千斤顶调整支架方向，使支架与运输机保持3-5°夹角，防止输送机上窜，调整方式如图4所示。三是通过调整支架底座后端，调整步距大于前端调整步距，确保工作面支架整体以机头为中心进行旋转，调整方式如图5所示。四是通过整体调整支架保证运输机向机尾移动。

加强顶板管理：一是加强两端头顶板管理，支架距非回采侧煤帮的间距超过1m时，及时加支单体；煤机割煤后，及时移架，确保支架前梁接实顶板，初撑力不低于24mpa。二是因工作面机头段进尺少，支架反复支撑顶板，顶板破碎易冒落，支架前梁顶板空顶时间较长。为防止溜头段顶板冒落，工作面1-60#架区域采取留顶煤方法，厚度300-400mm，起到良好效果，确保了旋转开采期间的顶板安全。三是工作面旋转后，为防止刮板运输机上窜下滑，支架与工作面保持一定的角度，造成支架顶梁与煤壁不能垂直，端面距增大，根据煤层顶底板状况，采取留顶煤方法，厚度150-200mm，防止了工作面前方漏顶现象。

4217综采工作面旋转开采的成功应用，实现了安全高效工作面大角度旋转开采，采用双向割煤方式为合理方案，创新了开采工艺，达到了良好效果，减少了工作面搬家次数，多回收煤炭资源8.96万吨，直接创造经济效益450万元；少施工一个切眼，节省工作面设备搬家倒面费用300万元。实现了工作面的连续推进，提高了资源回收率，为特殊地质条件下回采工作面布置及开采积累了宝贵的经验，锻炼了职工队伍，提高了管理水平，取得了显著的社会效益和经济效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。