专题-综采面调斜与旋转技术浅析.doc

1、专题部分综采面调斜与旋转技术浅析摘要：通过对目前综采工作面过在遇到地质构造时丢下三角煤以及工作面不规则开采时的情况进行分析总结，利用综采面调斜或旋转技术，提高工作面回收率。结合建设高产高效矿井的要求，对综采面调斜或旋转技术进行了分析，详细介绍此技术的应用方法与技术难题等，为综采工作面的调斜与旋转开采，加快推进速度，提高回收率指明了方向。关键词：综采面；调斜；旋转；回收率；1引言当工作面不规则或边界不规则时，采用正常的推进方向会造成边角煤的丢失，在很大程度上降低了回采率。因而，如何安全可靠的回采三角煤，提高工作面回收率应作为一项重要的研究方向。随着综采及综放采煤方法的发展，煤炭回收率不段提高，安

2、全性与可靠性也得到了很大的改善。近年来，煤矿效益有所改善，因而，生产矿井希望可以通过技术方法提高回收率，以提高煤矿的经济效益。但当地质构造复杂，如遇断层等，通常会存在边角煤的问题，本文主要总结了目前国内综采工作面调斜与旋转开采的技术措施及安全措施进行了分析。2综采面调斜与旋转的条件2.1概述工作面调斜与旋转的实质是控制工作面不同部位每次采煤的进度，逐步调斜工作面的位置和推进方向。通常，转角小于45时，称工作面的调斜或调采；大于45时，称为工作面的旋转或转采。综采工作面的调斜与旋转要有良好的地质条件，煤层赋存稳定，顶板中等稳定以上，不受相邻工作面的采动影响，煤层倾角最好在12以下，采高不宜过大，

3、否则支架稳定性将变差。2.2调斜方式如图2-1（a）所示，断层与回采巷道斜交，为了提高采出率，工作面开切眼平行于断层布置；回采巷道与上下山或大巷斜交，为了提高采出率，工作面停采线调成与上下或大巷平行；在煤层底板等高线方向变化较大的区域内，为了保持工作面等长，回采巷道平行布置，按中线掘进，工作面在回采巷道分段取直处转折。图中的综采工作面进行了4次折向，推进长度由300m增加到了1100m，减少了区段平巷的高差，有利于运输，避免了巷道积水，并能回收采区边界和停采线附近的煤柱。如图2-1（b）所示，采区上部最后一个工作面采到上山附近后，为回收上山煤柱，工作面不搬家，通过旋转90来回收上山保护煤柱。1

4、原工作面位置；2调斜或旋转后工作面位置；3上山煤柱线；4上山；5断层图2-1 工作面调斜与旋转3综采面调斜与旋转的常用方法工作面调斜分为实中心和虚中心两种。确定旋转中心应考虑以下因素地：1）最好以工作面机头为旋转中心旋转机尾端，以保证旋转期间工作面输送机头与回采巷道转载机尾能正常搭接，运输畅通。若以机尾为中心时，应采取措施，保证运输正常进行2）旋转中心处顶板要稳定，无地质构造，不受周围其他工作面的采动影响。3.1实中心调斜法3.1.1简述实中心调斜如图3-1所示。图3-1 工作面实中心调斜方法实中心调斜的工艺过程为：采煤机割完调斜前的最后一刀时，旋转中心O1端停移输送机，另一端则移够一个截深，

5、并将输送机调成一条直线，然后采煤机割煤，其所割的每一刀煤都是一个小扇形。割完一刀煤工作面调斜的角度为：(3-1)这种调斜不损坏设备，工艺简单，调斜范围较小。由于旋转端至中心的移架步距逐渐增加，中心附近顶板管理困难。因此，主要适用于顶板稳定、调斜角度小的工作面。为顺利调斜，有时可将旋转中心附近的煤壁先加固，如灌注黏结剂或打木锚杆等。3.1.2存在的问题(1)对于炮采工作面来说，实中心调斜法要求炮眼的垂深在零到一个推进步距(一般为0.81.2m)之间连续变化，也就是说每一个炮眼的深度是不同的。要想达到预定的爆破效果，必须计算出每一个炮眼的深度，确定每一个炮眼的装药量。新的煤矿安全规程第329条规定

6、：“炮眼深度小于0.6m时不得装药、爆破。在特殊条件下，炮眼的深度可以小于0.6m。”采取特殊措施在06m以下实施大面积爆破也是十分困难的。由此可见，楔形调斜法对推进步距lm的回采工作面来说，每次只能有40的面长可以正常爆破落煤，余下60的面长须用手镐落煤，或者超深爆破，增加空顶面积。(2)对机采工作面来说，滚筒的长度是一定的。从零到一个推进步距的连续变化取决于移溜的位置。当溜子紧靠煤壁时，落煤直接进入溜槽内拉走。当溜子离开煤壁一定的距离时，落煤掉在溜槽和煤壁之间的底板上，还需进行人工攉煤。溜子同煤壁一边出现空隙，很可能出现弯曲，采煤机手也不易控制采煤机，调斜难以进行。(3)实中心调斜法在顶板

7、管理上适合于点柱支护形式。铰接顶梁的长度是一定的，而推进步距是从零到顶梁长度之间连续变化的。其余所有的顶梁只能是单挂。假设不是每一循环都摘梁支柱，又会出现空顶和支柱不成线和不成行的情况。全部摘梁单挂会大大降低支架的稳定性，如果全部摘梁向后铰接，又会使承压支柱轮番卸压导致顶板轮番下沉。支柱承压不均匀会大大降低整个回采工作面上的支护。由此可见，实中心调斜法在安全技术上是无保障的，经济上也不合理，只能在局部小范围内使用。3.2虚中心调斜法3.2.1简述为了改善旋转中心附近的顶板管理状况，可采用虚中心调斜。如图3-2，3-3所示，将调斜角等分成若干小角，将旋转中心O2位于工作面以外，当采煤机割完一组通

8、刀（长刀）和短刀后，工作面转过角，即完成一个调斜循环，使旋转中心O2端的工作面也保持了一定的前移量，避免工作面在此处长时间不推进，导致顶板、煤壁出现难以维护的问题。图3-2 虚中心调斜法循环调斜角划分图3-3虚中心调斜法每循环进刀及支架调向虚中心调斜时需确定中心端的前移量S及每调斜循环（角度的小扇形块内）的割煤刀数nd。S即为图中AB段，可根据顶板稳定性、调斜角度、工作面长度L、支架及输送机性能以及每调斜循环的角度等因素确定。一般每调斜循环至少要一通刀（长刀）煤，即：(3-2)式中：n调斜一个角的扇形所需的循环数；f每调斜的小扇形块采煤机所割的通刀（长刀）数，通常f=12；B采煤机截深。所谓通

9、刀（长刀），就是采煤机沿工作面全长割煤，如图3-3中；短刀就是采煤机割煤距离短于工作面长度的割煤，如等。3.2.2 工艺特点1）割煤方式与移输送机顺序相适应；2）割短刀时支架的移架方向保持不变，待割长刀时，将输送机沿工作面调直并割煤壁，全工作面支架排成直线，为下一个转角打好基础；3）若工作面窄端为运输机巷，则运煤基本不受影响。若宽端为运输机巷，调斜角小于20时要扩巷，调斜角大于20时，最好预先在平巷转折处掘出弧形巷道，铺设一部可弯曲输送机，以防止工作面输送机与转载机脱接。4综采工作面旋转调斜对接工艺4.1旋转调斜中心的确定一般调斜工作面因旋转角度小，可以绕一个固定中心旋转。而旋转工作面既可以绕

10、一个固定中心旋转，也可以不固定旋转中心或沿直线旋转。固定旋转中心分为实旋转中心和虚旋转中心，如图4-1所示。实旋转中心就是旋转中心设在扇形块段的顶端，即巷道转折点处，如图4-1 ( a) 所示，在巷道内能确切地测出其位置。所谓虚旋转中心，即旋转中心设在扇形块段之外，只能用作图法在图纸上画出其确切位置，图4-1 ( b) 表示虚中心扇形调斜面的种形式，矩形AOCC 与OBDD分别为提前量和延后量, 图4-1 ( c) 是虚旋转中心的又一种方式，只有提前量而无延后量。图4-1 综采工作面旋转中心示意图4.2旋转调斜参数的确定顶板、设备、旋转中心形式不同，因而工作面旋转工艺也是不完全相同的，下面以图

11、3-2的旋转工艺为例加以说明。4.2.1提前量T 的确定提前量T即图3-2中A 与B 之间距离，T 值的大小取决于顶板稳定性、调斜工作面顶角、工作面长度L 及支架的性能等，这些因素尚难以用数学公式表达, 因此T 值多采用估算法确定。一般可根据这些因素，取每一循环割一通刀，每一循环割两通刀等方式。在工作面旋转开采中，把旋转完一个小角度所完成的全部工序称为一个循环，通常开采完一个扇形块段需要若干个循环，在一个循环中，采煤机要割若干刀煤，其中有的要从工作面一端割至另一端，叫通刀。例如图3-3中，但多数情况下采煤机割的长度要短于通刀。可称之为短刀，例如。4.2.2每循环刀数及旋转一个扇形块段总循环数的

12、确定图3-3为旋转一循环时，割煤刀数及支架调向安排示意图。为了管好顶板，对虚旋转中心割煤及支架调向作如下安排：1)扇区形小端推进度小，割煤刀数亦少，使工作面两端顶板每一具体位置所承受的支架反复支撑次数相同；2)采煤机割煤时，无论是割通刀还是短刀，截深始终保持不变；3)相邻两刀相差长度，如图3-3所示m1 m2、m2 m3.mn- 1 mn等于输送机可弯曲段长度，即:(4-1)其中：W输送机可弯曲段长度，m；c每节溜槽长度， m；溜槽间的最大水平转角，() ；B采煤机截深，m；a溜槽宽度，m；b水平转角所对应的弦长，m。求出输送机弯曲段长度之后，要保证采煤机能顺利通过，一般应等于支架宽度的整数倍

13、。通过以上分析论证，几个主要旋转调斜参数可以用数学式表达如下:1）提前量；2）每循环的割刀数；3）扇形块段小端与大端推进度之比；4）每循环调斜或旋转的角度。其中：n调斜一个扇形块段所需的循环数； f每循环割通刀数，一般f =13；B采煤机截深，m；L工作面长度，m；W输送机合理弯曲段长度，m；d1，d2输送机机头机尾长度，m；g采煤机机身长度，m；m扇形大端进刀数。4.3工作面对接工艺图4-2 4324工作面布置图如图4-2所示，岱庄煤矿4324工作面厚度在2.113.97m之间，平均厚度为2.77m，煤层倾角39，平均6。4324工作面是一个不规则的边角煤回收工作面，工作面的两侧为断层和采空

14、区。整个工作面为不规则布置，工作面的里段呈不规则梯形，里部工作面的倾斜长度从50m增加到80m；外部呈刀把状，倾斜长度由80m到140m，整个回采要经历两次连续的旋转调斜开采。因4324工作面为不规则布置的楔形工作面，工作面由里向外回采布局为：1）5081m不等面长楔形；2）7781m 不等面长旋转9；3）81m 等面长旋转21；4）81m等面长矩形；5）刀把形(与外切眼设备对接，面长由81m增加到102m)；6）10281m不等面长楔形；7）81m等面长矩形。工作面自里切眼向外推采185m，其中面长由50m(支架37个)，逐渐增加到77m( 支架57个)，经计算和实际测量，在轨顺内按照每10

15、m存放1个支架和1节溜槽，随推采过程进行均匀添加，并经过77 81m不等面长按照223m曲率半径旋转9推采15m；接着经过81m等面长按照186m曲率半径旋转21推采35m后, 调正走向再推采120m与外切眼设备(支架14个)集中对接；再推采280m，其中面长由81m逐渐增加到140m(支架95个)，在轨顺内按照每10m存放1个支架和1节溜槽，均匀添加，最后按照81m等面长推采95m，工作面回采结束。5薄煤层综采调斜开采技术实践5.1前言平岗煤矿是开采50 a的老矿井，工作面断层多、条件差、地质条件复杂。多数工作面存在块段小、两巷不等长问题。按常规使用综采开采势必造成煤柱丢失，给本来资源不多的矿井造成很大的浪费。为此，工程技术人员积极研究开采对策，成功实践了综采调斜技术，增加了工作面可采储量，延长了工作面推采时间，延缓了生产接续，为矿井持续、稳定、连续安全生产起到积极的作用。所谓综采调斜技术实质是以工作面运输机机头( 或机尾) 为圆心，以工作面面长为半径的近似扇形的推采方式。该矿在开采后石门14#层左六工作面时，由于工作面平推，溜尾至停采线时，运输机机头距停采线剩余100m，于是采用了调斜开采技术，从而减少了煤炭资源的浪费，提高了煤炭回收率。5.2 实施方案5.2.1 工作面主要设备性能1）采煤机型号MG180/435-W