一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法

摘要

本发明公开了一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，属于煤炭开采技术领域。其解决了现有技术中工作面推采初期由于频繁减架与缩短刮板输送机长度带来的推进进度慢、安全隐患大的技术问题。本发明方法包括：首先确定初采阶段开切眼长度；接着确定调面中心和调面旋转半径；然后确定调面旋转半径，由调面联络巷道宽度确定第一段调面联络巷所对应的圆心角，由圆心角计算第一段调面联络巷与开切眼的夹角，确定第一段调面联络巷的布置方向，然后以相同的方法继续布置第二段等后续调面联络巷道，直至调面联络巷道与轨道顺槽相连。本发明可取消综采工作面推采初期不断缩短工作面长度、频繁减架与缩短刮板输送机长度等工序，提高开采效率与安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体涉及一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法。

背景技术

受煤层赋存条件的限制，一般矿井地质条件比较复杂，采煤工作面开切眼布置时常受落差较大斜交断层的影响。为了提高资源采出率，工作面开切眼附近遇到落差较大斜交断层时，开切眼一般近似平行斜交断层布置，工作面开切眼与顺槽巷道之间的夹角不再是直角，开切眼长度大于工作面两顺槽巷道之间的垂直距离，工作面初采阶段存在三角区域，导致工作面形状不规则。

针对上述不规则工作面，目前国内大部分煤矿采用扇形调斜开采，通过调整工作面推进方向、逐渐缩短工作面长度，推采过程中多次减架、多次缩短输送机长度来完成初采阶段的调面工作，导致工作面推采初期频繁减架与缩短刮板输送机长度，工人劳动强度较大，推进进度较慢，安全隐患加大。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术缺陷，本发明提出了一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，该方法可以取消工作面推采初期不断缩短工作面长度、频繁减架与缩短刮板输送机长度等工序，提高开采效率与安全性。

其技术解决方案包括：

一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，所述方法依次包括以下步骤：

a、当所述不规则综采工作面的轨道顺槽与运输顺槽受到与其夹角α大于40°的较大落差的不导水斜交断层影响时，沿着与所述不导水斜交断层延伸方向基本平行的方向布置开切眼，并在所述开切眼与不导水斜交断层之间留设宽度为5m的保护煤柱，所述开切眼一端连接运输顺槽且由运输顺槽向轨道顺槽方向延伸，所述开切眼采用一定宽度的矩形断面；

b、确定调面中心和调面旋转半径：以开切眼与运输顺槽连接处的刮板输送机机头端为调面中心，利用式(1)确定调面旋转半径；

所述调面旋转半径＝开切眼长度L+刮板输送机机头端与运输顺槽煤壁侧的距离ε(1)；

c、计算第一段调面联络巷的参数，所述参数采用如下方法确定；

c1、依据煤层顶板岩层特性及技术经济因素确定调面联络巷的宽度x；

c2、在巷道布置平面图中，以所述调面中心为圆心，以所述调面旋转半径为半径，画圆连接轨道顺槽内侧与所述开切眼另一端的内侧；

c3、依据公式(2)求解第一段调面联络巷所对应的圆心角β：

cosβ/2＝(L+ε-x+y)/(L+ε)(2)；

公式(2)中：y为刮板输送机机尾端与调面联络巷道外帮的最小距离；

L为开切眼长度；

x为调面联络巷的宽度；

ε为刮板输送机机头端与运输顺槽煤壁侧的距离；

c4、根据式(3)确定第一段调面联络巷与开切眼的夹角γ

γ＝90°-β/2(3)；

c5、以第一段调面联络巷所对应的圆心角β所对应的圆弧段弦长确定第一段调面联络巷长度Z，如式(4)所示：

Z＝2(L+ε)sinβ/2(4)；

d、第一段调面联络巷采用矩形断面，根据第一段调面联络巷与开切眼的夹角γ、调面联络巷的宽度x布置巷道内帮、外帮，以第一段调面联络巷长度Z为巷道延伸长度；

e、接步骤d，布置完第一段调面联络巷道后，参照步骤c计算下一段调面联络巷参数并布置下一段调面联络巷，依此类推，直至最后一段调面联络巷与轨道顺槽相连；

f、布置初采工作面设备，开始调面回采。

作为本发明的一个优选方案，所述开切眼采用“锚网索+钢带”支护方式，靠中间加打两排单体点柱支护，开切眼上、下端头各配置2台端头支架，刮板输送机布置在开切眼靠近煤壁处，在运输顺槽靠近工作面侧布置有转载机及带式输送机。

作为本发明的另一个优选方案，所述调面联络巷的宽度x为5-6m。

优选的，所述刮板输送机机尾端与调面联络巷道外帮的最小距离y为1-2m。

优选的，所述方法应用于煤层倾角小于12°的走向长壁或倾斜长壁采煤法。

上述步骤b中由于选取的调面中心点在工作面端头处，顶板支架反复支撑顶板，顶板维护困难，需要加强维护；在上述步骤e中机尾与联络巷道的外帮留出1m的距离，保证足够的支架空间，防止挤架，咬架现象。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

在不规则综采工作面初采阶段，采用工作面等长调面开采布置调面联络巷道的方法，能够保证工作面初采阶段以相同的工作面长度推进，消除了推采初期的频繁减架与缩短刮板输送机长度等工序，降低了劳动强度，提高了工作效率与安全性；因此不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，能够充分发挥综合机械化开采优势，提高综采对复杂地质条件的适应性。

本发明提出的一种不规则综采工作面初采阶段等长调面的方法，通过合理确定工作面开切眼长度、调面联络巷道分段长度及宽度来实现，保证了不规则工作面初采阶段能够以相同的工作面长度推进，减少了推采初期频繁减架与缩短刮板输送机长度等工序，节约了大量的人力，提高了工作效率与技术经济效果。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的不规则综采工作面初采阶段等长调面方法的开切眼及联络巷道布置图；

图2为本发明的不规则综采工作面初采阶段等长调面方法的第一段调面联络巷所对应的圆心角β；

其中，1-轨道顺槽；2-运输顺槽；3-开切眼；4-第一段调面联络巷；5-第二段调面联络巷；6-工作面刮板输送机；7-刮板输送机机头端；8-转载机及带式输送机；9-断层。

具体实施方式

本发明提出了一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明采用一种不规则综采工作面初采阶段等长调面方法，主要通过以下步骤实现：

步骤一、当工作面轨道顺槽与运输顺槽受较大落差斜交断层(断层9与顺槽巷道夹角α>40°)影响时，一般沿着与斜交断层延伸方向大致平行的方向布置开切眼，且开切眼与斜交断层(不导水断层)间留有5m的保护煤柱，开切眼由运输顺槽向轨道顺槽方向布置，开切眼长度L为两顺槽之间的垂直间距，开切眼采用宽度较大的矩形断面；该开切眼支护为锚网索+钢带支护，靠中间加打两排单体点柱支护，上、下端头各配置2台端头支架，工作面刮板输送机6布置在开切眼靠近煤壁处，转载机及带式输送机8布置在运输顺槽靠近工作面侧；

步骤二、选取开切眼与运输顺槽连接处的刮板输送机头端7为初采阶段调面中心；

步骤三、确定调面联络巷道的最佳布置宽度x，调面联络巷道宽度x越大，调面联络巷道折线段越长，折线段数越少，越有利于施工；依据煤层顶板条件，一般联络巷宽度x取5～6m为好；

步骤四、在巷道布置平面图中，以L+ε为调面旋转半径(ε为刮板输送机机头端与运输顺槽工作面侧巷帮的距离)，以机头端为圆心画圆，连接轨道顺槽内侧与开切眼内侧；

步骤五、依据联络巷道宽度x确定第一段调面联络巷所对应的圆心角β，依据下列公式可求得β角：

cosβ/2＝(L+ε-x+y)/(L+ε)

式中，L－工作面的长度；ε－刮板输送机机头端与运输顺槽工作面侧巷帮的距离；x－调面联络巷道的宽度，调面联络巷的宽度x为5-6m；y-刮板输送机机尾与联络巷道外帮的最小距离，一般取1-2m，优选取1m；

步骤六、依据β确定第一段调面联络巷与开切眼的夹角γ。依据下列公式可求得γ角：

γ＝90°-β/2

步骤七、按与开切眼夹角γ方向布置调面联络巷道，第一段调面联络巷道长度Z为β角所对应的圆弧段弦长，Z＝2(L+ε)sinβ/2，半径为L时β角所对应的弦布置成联络巷道内帮，在内帮外侧按调面联络巷宽度x布置外帮(弧顶点外1m布置为外帮)，联络巷道采用矩形断面；

步骤八、当布置完该角度β对应的第一段调面联络巷道后，以相同的方法继续布置第二段调面联络巷5等后续调面联络巷，直至调面联络巷与轨道顺槽相连；

步骤九、布置工作面设备，开始调面回采。

实施例1：

结合图1和图2所示，具体方法包括：

不规则综采工作面开切眼3长度的确定、第一段调面联络巷4所对应的圆心角β的确定、调面联络巷道分段长度及宽度的确定，当布置轨道顺槽1和运输顺槽2受较大落差斜交断层(断层与顺槽巷道夹角α>40°)影响时，则沿着与斜交断层延伸方向大致平行的方向布置开切眼，且开切眼的掘进与斜交断层9(不导水断层)间留有5m的保护煤柱，开切眼长度为两顺槽之间的垂直间距L，确定调面联络巷道的最佳布置宽度x，一般取5～6m，运用第一段调面联络巷的圆心角半角余弦公式cosβ/2＝＝(L+ε-x+y)/(L+ε)，ε为刮板输送机机头端与顺槽煤壁侧的距离，y为刮板输送机机尾旋转过程中与调面联络巷道外帮的最小距离，优选取1m，计算出第一段调面联络巷所对应的圆心角β，然后以开切眼与运输顺槽连接处的刮板输送机头端7为调面中心进行等长调面开采，按与开切眼夹角γ＝90°-β/2方向布置调面联络巷道，第一段调面联络巷道长度Z为β角所对应的圆弧段弦长，Z＝2(L+ε)sinβ/2，半径为L时β角所对应的弦布置成联络巷道内帮，在内帮外侧按调面联络巷宽度x布置外帮(弧顶点外1m布置为外帮)，巷道采用矩形巷道，继续调面开采，循环以β角布置调面联络巷道，直至调面联络巷道与运输顺槽相连。

本实施例中，调面中心应选取在地质条件比较好，围岩稳定的区域。

本实施例中，由第一段调面联络巷的圆心角半角余弦公式cosβ/2＝＝(L+ε-x+y)/(L+ε)，得出最佳的调面角度β＝2arccos(L+ε-x+1)/(L+ε)。

本实施例中，在调面中心岔口处需加强支护，除常规支护外，还需加密点柱。

本实施例中，调面联络巷道采用“锚网索+钢带”支护，锚索长度视煤层厚度变化适当调整，一般要求锚入硬岩的深度不小于1.5m，且需要用鸟巢锚索。

本实施例中，为有效控制调面联络巷道围岩变形与锚杆支护阻力，帮部锚杆加让压构件。

本实施例中，当工作面调面时，需以机头为基准控制支架与运输机，防止发生支架与运输机下滑现象。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

尽管本文中较多的使用了诸如第一段调面联络巷、第二段调面联络巷等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，本领域技术人员在本发明的启示下对这些术语所做的简单替换，均应在本发明的保护范围之内。