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[摘 要]由于断层的作用，矿井仅仅可以块段零星回采，工作面走向基本上处于300-700米范围内，生产能力不能成规模，万吨掘进率非常高，在很大程度上影响到效益。为使工作面推进长度提高，降低搬家次数与巷道掘进率，增加开采效率，本文细致深入的探讨了复杂地质环境下大倾角旋转综采关键技术，以期为提高效率提供指导和借鉴。
[关键词]综采工作面 大倾角 综采
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0221-01
一、研究背景
上个世纪七十年代德国最早使用综采工作面旋转式采煤技术，中国从八十年代开始尝试使用。由于旋转综采技术难度较大，通常应用于地质构造少、赋存稳定、顶板稳定性好、倾角小于12°的环境中。在地质复杂的环境中，通过一般支架的大倾角综采工作面旋转期间开采速度明显减小，严重损伤设备器械。因此，亟需探讨复杂地质条件下大倾角旋转综采关键技术。
某矿地质状况复杂、煤层倾角非常大。井田是单斜构造，包括3条大断层。西部煤层主要缓倾斜，倾角平均为24°；东部煤层为急倾斜，倾角平均在 48°以上。由于断层的作用，矿井仅仅可以块段零星回采，工作面走向基本上处于300-700米范围内，生产能力不能成规模，万吨掘进率非常高，在很大程度上影响到效益。所以，旋转综采能不能取得成功，在很大程度上决定着矿井年度计划能不能实现。
二、工作面简介
优化设计后，工作面面长90-130-146m，可采走向 770m，厚度和倾角平均为3米，30°，含有可采煤大约为49.9万吨。直接顶和底板平均6. 38米和7.68米，老顶处于3.10-15.10米。工作面和轨道运输巷标高分别是-518—-457米，-377—-461米。掘进过程中受到上下两个断层的作用，上提运输巷43米，在离原切眼129米的位置对接，在460米位置实施倾角为 20°的旋采。
可采区域中共有断层七条，四条具有较大影响。水文地质状况相对复杂，充水因素相对较多。4-1煤层顶板是粉砂岩，存在很少的裂隙水。估计正常与最大涌水量分别是3和9m3/ h。掘进过程中综合利用各种瓦斯治理策略。回采过程中估计涌出瓦斯4.9m3/ min，通过顶板走向钻孔等方式治理瓦斯。
三、大倾角综采工作面旋采方案
（一）设备
用的主要设备为：1台采煤机（型），100架四柱支撑掩护式液压支架（型），1台刮板输送机（型）。
（二）两巷支护
通过锚粱网支护胶带与轨道运输巷内折旋转段，这样方便支架的预留、对接。旋转过程中，面长增加，有一段无支架支护空顶区（30°倾角），非常易于将支柱推倒，顶板通过密集单体支柱挑棚与架设木垛的手段进行处理，然后垛编制袋墙于末排柱切顶线位置，通过这种方式提高支护效果。
（三）旋转
为加强旋转中心周围的顶板状况，避免刮板输送机将支架带倒，我们通过虚旋转中心旋转方式，使调斜工作面的机头同样具有前移量。把20°调斜角进行划分，每个调斜循环旋转 5°，具体见图1。
各循环中根据2：1（尾推进：工作面机头）的比例确定长短刀比例，具体见图 2 。
调斜期间，所使用的回采模式为：短刀斜切、单向割煤、尽快支护。各循环内抹采多次，中间环节对支架进行调整，确保其调正。
（四）加架
将加架过程中机头、尾所处地点定好，预留支架（ 图 1 ） 置于提前准备的硐室之中。达到对接点之后，及时将机尾部件月特殊框架拆卸，然后将其运到预留支架位置进行安装，接着将其对接上刮板输送机中部槽。
（五）调斜
旋转结束以后，对伪斜角度进行调整，推进的时候确定最理想的超前距，对刮板输送机下滑、上窜进行控制。
（六）监测矿压
安配备1套矿压监测系统，并且配备分站二十个，每 5 架一个，实时监测倾角、支架压力，获得有关信息。通过分析得知，沿倾斜向每一个测站支架的平均支撑力有所不同，其中，下部的平均支撑力最小，中上部的最大。利用所获得的数据，看得出工作面周期来压平均步距是12米。各个分站的这一指标有所不同，一般情况下，中上部测最早有来压征兆，接着是上、下部。
四、大倾角综采工作面旋采技术关键
（一）设备选型
所用采煤机功率较大，其爬坡能力在 42°以上，能够满足煤层倾角改变的需求；使用四柱支撑掩护式液压支架，增加稳定性，工作阻力增加至，能够充分控制断层区域的頂板离层、破碎程度，侧护板使用五个以上千斤顶，其缸径相对较大，厚超过20毫米，以保证侧向调节能力，可以非常好的对尾梁、顶梁所处状态进行调整；通过液压千斤顶连接支架底座和刮板输送机，避免发生下滑。
（二）地质条件
大倾角综采旋转调斜具有相对较大的难度，旋转段需要满足的基本条件如下：地质构造少，顶板稳定性好；采动不会对其产生很大的作用，同时没有老硐、老巷；赋存条件非常稳定，倾角基本上不会有很大的变化，硬度适中；采高、煤厚一定不要太大，应当小于3米。
（三）选择旋转比例
按照旋转角、半径，求解循环内尾推进：机头两者之间的比值（ 具体见图 2，也就是ef：ab为2：1） 。降低循环内刀数，可以明显缓解刮板输送机与支架的滑移，从而能够减小多次调架升降柱所产生的不利影响。
（四）顶板管理
由于受到断层的作用，回风巷、胶带运输巷内折段非常容易变形、破碎，前方煤体应力集中，破碎带易漏冒，应当事先于断层区域进行加固处理，主要是通过顶板预注化学浆的方式进行。旋转、对接过程中，中上部来压相对较高，正是由于这一个方面的原因，使得顶板破碎、煤壁片帮现象相对严重，需要事先进行预防，例如上木料护顶、铺设金属顶网等措施，做好片帮的控制，尽快拉超前架、背贴帮柱。
（五）矿压分析
工作面周期来压存在着一定的时序性与分段性。通常来说，中部或中上部范围最早检测到来压，然后将会监测到下部。按照基本顶 “反弹—压缩”理论，可以配备监测点，具体选择在胶带运输巷位置安装，以提前预报超前来压。调斜旋转、对接加架之前需要求出分段来压步距，在此基础上，按照周期来压所具有的时序性、分段性特点，将其避开。
五、结语
综上所述，利用探讨大倾角旋转综采关键技术，为该矿提高开采效率，提供了新的思路。同时，为此后该矿做好复杂条件下的回采工作积累大量经验，可以说本文的研究对存在同种地质条件的煤矿做好煤炭开采工作具有非常深远的实践意义。
作者简介
刘杰（1989-），男，河南兰考县人，助理工程师，2011年毕业于河南理工大学，现从事煤矿生产技术管理工作。
[关键词]综采工作面 大倾角 综采
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0221-01
一、研究背景
上个世纪七十年代德国最早使用综采工作面旋转式采煤技术，中国从八十年代开始尝试使用。由于旋转综采技术难度较大，通常应用于地质构造少、赋存稳定、顶板稳定性好、倾角小于12°的环境中。在地质复杂的环境中，通过一般支架的大倾角综采工作面旋转期间开采速度明显减小，严重损伤设备器械。因此，亟需探讨复杂地质条件下大倾角旋转综采关键技术。
某矿地质状况复杂、煤层倾角非常大。井田是单斜构造，包括3条大断层。西部煤层主要缓倾斜，倾角平均为24°；东部煤层为急倾斜，倾角平均在 48°以上。由于断层的作用，矿井仅仅可以块段零星回采，工作面走向基本上处于300-700米范围内，生产能力不能成规模，万吨掘进率非常高，在很大程度上影响到效益。所以，旋转综采能不能取得成功，在很大程度上决定着矿井年度计划能不能实现。
二、工作面简介
优化设计后，工作面面长90-130-146m，可采走向 770m，厚度和倾角平均为3米，30°，含有可采煤大约为49.9万吨。直接顶和底板平均6. 38米和7.68米，老顶处于3.10-15.10米。工作面和轨道运输巷标高分别是-518—-457米，-377—-461米。掘进过程中受到上下两个断层的作用，上提运输巷43米，在离原切眼129米的位置对接，在460米位置实施倾角为 20°的旋采。
可采区域中共有断层七条，四条具有较大影响。水文地质状况相对复杂，充水因素相对较多。4-1煤层顶板是粉砂岩，存在很少的裂隙水。估计正常与最大涌水量分别是3和9m3/ h。掘进过程中综合利用各种瓦斯治理策略。回采过程中估计涌出瓦斯4.9m3/ min，通过顶板走向钻孔等方式治理瓦斯。
三、大倾角综采工作面旋采方案
（一）设备
用的主要设备为：1台采煤机（型），100架四柱支撑掩护式液压支架（型），1台刮板输送机（型）。
（二）两巷支护
通过锚粱网支护胶带与轨道运输巷内折旋转段，这样方便支架的预留、对接。旋转过程中，面长增加，有一段无支架支护空顶区（30°倾角），非常易于将支柱推倒，顶板通过密集单体支柱挑棚与架设木垛的手段进行处理，然后垛编制袋墙于末排柱切顶线位置，通过这种方式提高支护效果。
（三）旋转
为加强旋转中心周围的顶板状况，避免刮板输送机将支架带倒，我们通过虚旋转中心旋转方式，使调斜工作面的机头同样具有前移量。把20°调斜角进行划分，每个调斜循环旋转 5°，具体见图1。
各循环中根据2：1（尾推进：工作面机头）的比例确定长短刀比例，具体见图 2 。
调斜期间，所使用的回采模式为：短刀斜切、单向割煤、尽快支护。各循环内抹采多次，中间环节对支架进行调整，确保其调正。
（四）加架
将加架过程中机头、尾所处地点定好，预留支架（ 图 1 ） 置于提前准备的硐室之中。达到对接点之后，及时将机尾部件月特殊框架拆卸，然后将其运到预留支架位置进行安装，接着将其对接上刮板输送机中部槽。
（五）调斜
旋转结束以后，对伪斜角度进行调整，推进的时候确定最理想的超前距，对刮板输送机下滑、上窜进行控制。
（六）监测矿压
安配备1套矿压监测系统，并且配备分站二十个，每 5 架一个，实时监测倾角、支架压力，获得有关信息。通过分析得知，沿倾斜向每一个测站支架的平均支撑力有所不同，其中，下部的平均支撑力最小，中上部的最大。利用所获得的数据，看得出工作面周期来压平均步距是12米。各个分站的这一指标有所不同，一般情况下，中上部测最早有来压征兆，接着是上、下部。
四、大倾角综采工作面旋采技术关键
（一）设备选型
所用采煤机功率较大，其爬坡能力在 42°以上，能够满足煤层倾角改变的需求；使用四柱支撑掩护式液压支架，增加稳定性，工作阻力增加至，能够充分控制断层区域的頂板离层、破碎程度，侧护板使用五个以上千斤顶，其缸径相对较大，厚超过20毫米，以保证侧向调节能力，可以非常好的对尾梁、顶梁所处状态进行调整；通过液压千斤顶连接支架底座和刮板输送机，避免发生下滑。
（二）地质条件
大倾角综采旋转调斜具有相对较大的难度，旋转段需要满足的基本条件如下：地质构造少，顶板稳定性好；采动不会对其产生很大的作用，同时没有老硐、老巷；赋存条件非常稳定，倾角基本上不会有很大的变化，硬度适中；采高、煤厚一定不要太大，应当小于3米。
（三）选择旋转比例
按照旋转角、半径，求解循环内尾推进：机头两者之间的比值（ 具体见图 2，也就是ef：ab为2：1） 。降低循环内刀数，可以明显缓解刮板输送机与支架的滑移，从而能够减小多次调架升降柱所产生的不利影响。
（四）顶板管理
由于受到断层的作用，回风巷、胶带运输巷内折段非常容易变形、破碎，前方煤体应力集中，破碎带易漏冒，应当事先于断层区域进行加固处理，主要是通过顶板预注化学浆的方式进行。旋转、对接过程中，中上部来压相对较高，正是由于这一个方面的原因，使得顶板破碎、煤壁片帮现象相对严重，需要事先进行预防，例如上木料护顶、铺设金属顶网等措施，做好片帮的控制，尽快拉超前架、背贴帮柱。
（五）矿压分析
工作面周期来压存在着一定的时序性与分段性。通常来说，中部或中上部范围最早检测到来压，然后将会监测到下部。按照基本顶 “反弹—压缩”理论，可以配备监测点，具体选择在胶带运输巷位置安装，以提前预报超前来压。调斜旋转、对接加架之前需要求出分段来压步距，在此基础上，按照周期来压所具有的时序性、分段性特点，将其避开。
五、结语
综上所述，利用探讨大倾角旋转综采关键技术，为该矿提高开采效率，提供了新的思路。同时，为此后该矿做好复杂条件下的回采工作积累大量经验，可以说本文的研究对存在同种地质条件的煤矿做好煤炭开采工作具有非常深远的实践意义。
作者简介
刘杰（1989-），男，河南兰考县人，助理工程师，2011年毕业于河南理工大学，现从事煤矿生产技术管理工作。