孤島綜采工作面合茬技術的應用

徐斗斗

(淮北礦業集團許疃煤礦)

1 礦山概況

目前，我國東部礦區由于煤炭資源過度開采，生產布局設計缺陷，致使部分后期開采的工作面成“刀把”式布置，回采過程中需要兩面合茬［1］?；幢钡V業集團許疃煤礦7227工作面位于82下采區，為孤島工作面，其上下均為已回采的工作面(上部為7229工作面，下部為7225工作面)。為了提高資源回采率，該工作面設計時采用了“刀把”式布置方式，里段工作面(即大面)長163.5 m(共109架)，改造切眼(即小面)長21 m(共12架)。大面向前推進30 m后兩面將會合茬，工作面延長至184.5 m，如圖1所示。

圖17227綜采工作面平面布置示意(單位:m)

7227綜采工作面所采煤層為7煤，平均煤層厚度為3.2 m，平均傾角15°，可采儲量為60.5萬 t。工作面主要設備情況見表1。

2 巷道變形治理

7227綜采工作面為孤島工作面，回采時兩巷壓力大，特別是合茬段的里風巷，最大頂底板移近量為1000 mm/d，合茬前需要加強巷道變形治理［2-4］。機、風巷原始支護方式均為U型棚支護，巷道凈高2.9 m，凈寬3.8 m。為了解決巷道變形嚴重的問題，決定采用套棚+“U”型棚聯合支護方式，確保治理后的巷道凈寬不小于2.8 m，凈高不小于2.2 m。具體方法如下:①在巷道超前管理段抹帽時，只回收“U”型棚的腿子，梁子不回收;②在“U”型棚架間進行套棚，套棚采用長2.8 m的工字鋼梁，兩端采用單體支護;③在巷道中間架設兩排走向棚，走向棚采用鉸接頂梁 +單體支護，棚子排距1.0 m，梁子長1.0 m，一梁兩柱，每棵單體必須穿鐵鞋。

表1 7227綜采工作面主要設備

支護方式見圖2。

圖2 里風巷超前支護示意(單位:m)

采用上述支護后，經過測量，巷道變形量顯著減少，平均頂底板移近量為150 mm/d，工作面正?；夭善陂g通過臥底可以確保巷道高度，為安全生產提供了空間。

3 合茬技術

該面采用偽傾斜布置方式，運輸機機頭超前機尾11 m。工作面下端頭采用端頭支架支護頂板，上端頭采用單體配合鉸接頂梁進行頂板管理。兩面合茬位置為大面的運輸機機尾(即107#架)與小面的第一架(即108#架)。工作面合茬即為支架和運輸機的合茬［5］，若掌握不好，支架和運輸機位置可能會出現以下情況，導致合茬失敗而影響生產:①推進到合茬位置時，大面107#架位于小面108#架的正后方，導致支架不能對齊，無法合茬;②推進到合茬位置時，大面107#架與小面108#架的架間距離在300 mm以上，導致運輸機溜槽間隙大，不能正常合茬。

針對以上問題，提出正常合茬的新方法。

(1)在里風巷，根據巷道中心線畫出2條參考線:一條沿著108#架下側板與巷道中心線平行，一條為參考線，在平行線向下偏移200 mm，見圖3。

圖3 工作面合茬示意

(2)大面在推進的過程中，嚴格控制107#架上側護板與平行線的距離，使該支架上側護板沿著參考線(50 mm)進行推進，杜絕107#架上側護板越過平行線。

(3)工作面在推進過程中，控制好運輸機的位置，通過甩機頭或者機尾的方式，保證支架和運輸機在要求的范圍內。

4 工程應用

4.1 合茬前的準備工作

①為保證工作面高產高效，提高大小面合茬速度，在大面生產的同時提前對小面進行設備安裝，將108#、119#支架安裝到位，備齊12塊中部溜槽、各種動力電纜及液壓管線;②提前對小面進行刷擴和臥底，以留出足夠的作業空間，為運轉運輸機機尾和特殊溜槽做好準備;③在新切眼尾部安設一臺JH-30型絞車，用于運輸溜槽、運輸機機尾的電機和減速箱等部件;④準備好拆卸、運輸、起吊用的專用工具及易損部件和螺栓。

4.2 工作面合茬

支架合茬間距控制為(200±50)mm，嚴防第107#架上竄越過平行線。每天早班觀測107#架上側護板與參考線的距離d，根據觀測結果調整支架位置，保證支架沿著參考線(±50 mm)推進，具體觀測結果見表2。

表2 107#架上側護板與參考線距離

根據第1天觀測結果，107#架距離參考線較遠，工作面需要通過在機頭加刀的方式，使支架和運輸機向上竄，因此第1～3天工作面采用機頭和機尾按照2∶1的進刀方式進行回采;第4天觀測距離d減小到350 mm，此時需要對支架架向進行調整，第4～5天工作面平推;第6天觀測距離d=－45 mm，已經在要求的±50 mm范圍之內，因此工作面進行正常推進;第8天工作面推進到合茬位置，觀測距離d= －10 mm，107#與 108#架間距離為 190 mm，工作面支架實現順利合茬。

4.2.2 運輸機合茬

工作面推進到合茬位置后，用割煤機把運輸機前方煤壁與上部切眼巷道割通，然后返到50#架，停電、閉鎖;用單體和木梁對102#～107#架前方的煤壁和頂板進行管理，作為拆卸運輸機的作業空間;將運輸機開空，使其保持空車狀態;停工作面運輸機、煤機、轉載機、破碎機電源，掛停電標志牌，并專人看管;對工作面支架及時補液，保持初撐力不低于24 MPa，前梁要求伸到位，端面距不大于340 mm。

拆除大面的運輸機機尾和特殊溜槽。首先拆除102#～107#架支架與運輸機聯接銷、運輸機之間的聯接銷、電纜槽、銷軌;在106#架處斷運輸機上鏈，104#架中部槽處斷運輸機下鏈，用鐵絲將底鏈固定防止下滑;依次拆除運輸機機尾電機、減速箱和特殊槽。

用JH-30型絞車將拆除的運輸機電機、減速箱和特殊槽起吊，運至新機尾并按照順序安裝完好;在102#～113#架位置安裝鋪設12塊中部槽，與上部機尾安裝的運輸機溜槽進行對接;接運輸機上部和底部鏈條，調節鏈條，使其達到合適的預張緊力。

啟動運輸機，補齊缺少的刮板，保證運輸機安裝零部件齊全可靠，中部槽與支架聯接順暢，鏈條不許扭擰，松緊合適，正反方向均無卡碰現象，連接環連接齊全緊固，底鏈不拉回頭煤，運煤通暢;電機、減速箱運轉正常，無震動現象。

5 結論

(1)采用套棚+U型棚聯合支護方式，合理地解決了巷道變形問題。

(2)根據綜采工作面合茬技術的需要，在里風巷內設計了一條參考線，精確的控制了支架與運輸機的位置，確保了工作面的順利合茬。

(3)減少了工程誤差，實現了精準快速合茬，保證了工作面高產高效。工作面合茬共用了10 h，且一次成功。

［1］ 宋振騏.實用礦山壓力控制［M］.徐州:中國礦業大學出版社，1992.

［2］ 閻吉太，梁廣鋒，安滿林，等.“孤島”綜采放頂煤工作面礦壓預測預報［J］.中國礦業大學學報，1996，25(4):98-103.

［3］ 路超元.孤島工作面錨網支護回采巷道礦壓顯現及控制［J］.煤，2004(3):44-45.

［4］ 孫聯軍，呂衛東，李合明，等.孤島綜采放煤工作面開采頂板管理工藝研究［J］.采礦技術，2006(3):32-34.

［5］ 佘小廣.綜采放頂煤工作面合茬技術研究與應用［J］.能源技術與管理，2013，38(1):86-90.