浅谈充填开采工作面拐弯技术研究与应用
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摘要：我国煤矿“三下”压煤总量约140亿吨，其中建筑物下压煤达87亿多吨，占“三下”压煤总量的60%左右。建筑物下又以村庄下压煤占数量最大。而平煤神马集团十二矿己15-13080充填工作面以拐19°弯非常规性充填开采在我国尚属首例。而大型充填支架拐19°弯，更彰显了其复杂性和对新工艺的探索。这种在充填工作面进行大型支架拐19°弯在我国也是首例进行研究和实施。
中图分类号：TD82文献标识码： A
己15-13080充填工作面大型支架拐19°弯在国内充填工作面绿色开采领域尚属首例，为防止顶板破坏其完整性，特以虚旋转中心的调斜方式。保证工作面调斜时各处都有推进度。调斜期间顶板管理和正常推进时相同。己15-13080充填工作面液压支架长度有8020mm，且尾梁悬挂有后部充填矸石的刮板运输机，此种情况下一般不易调斜及旋转。而13080充填工作面通过拐19°弯，延长了工作面推进长度，减少了搬家次数。不仅未降低单产效率，而且采用虚旋转中心拐弯的进刀方式，多采出了大量煤炭，提高了采面回采率。使矸石充填前后形成一体化，避免了搬家重开切眼后留下孤岛煤柱。也为边角煤的充填开采，提供了借鉴意义。
一、工作面概况
平煤集团十二矿己15-13080工作面煤层倾角0°― 4°，采高3.5米，工作面前部使用MG-300/700―WD型电牵引采煤机割煤，采用SGZ―764/500W型中双链刮板输送机及SZZ―764/200型桥式转载机运煤，后部充填利用DZL-80/50型胶带转载机将充填料转运到SGZ-764/200型充填刮板输送机。采用ZZC8800-20/38型充填液压支架支护顶板，乳化液泵站为BRW-400/31.5，数量为4台；乳化液泵箱2台，工作面采用中远距离双进双回供液。煤层稳定，直接顶与直接底为泥岩。工作面回采过程中将拐19°弯，才能推进至停采线。
二、甩斜拐弯前准备工作
1.运矸皮带改造
采面运矸巷回采至距拐弯点50m处时，将运矸巷3部皮带、转载皮带进行改造，与2部皮带配合将矸石转运至后部运输机上。
2.运矸巷拐点加固
提前对运矸巷拐点下10m，上10m范围内打锚索加强支护，要求锚索锁住U型棚顶梁，并对拐点上帮三角区进行扩帮，原U型棚子加短节进行支护，便于运矸皮带搭接。
3.出煤巷转载机改造
采面出煤巷回采至距拐弯地点50m处时，将出煤巷桥式转载机、9部皮带回收，将8部皮带延长2m，铺设1部50m长40T转载机与8部皮带搭接出煤。
三、拐弯技术方案
1.甩斜拐弯过程控制
工作面运矸巷推进至距拐点40m位置，出煤巷推进至距拐点70m位置开始做甩斜准备工作，准备工作主要是将采面输送机和支架向出煤巷调整，调整目标是将66架调整进采面0.6m，调整方法采用先甩机尾再平推方式进行，工作面运矸巷推进至距拐点20m，出煤巷推进至距拐点50m开始甩机头，甩斜按四个区段（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段）进行控制，提前在运矸巷和出煤巷将四个区段位置标示出来，运矸巷每推5m，出煤巷Ⅰ段推进6m，甩斜比例为1:1.2；出煤巷Ⅱ段推进7.5m，甩斜比例为1:1.5；出煤巷Ⅲ段推进12.5m，甩斜比例为1:2.5，出煤巷Ⅳ段推进24m，甩斜比例为1:4.8。甩斜进入Ⅲ段、Ⅳ段时，甩斜比例较大，采用大斜子套小斜子方法进行，最后阶段机尾不推或推后再收回来，多推机头来实现甩斜。各区段在推进过程中推进距离出现误差可在本区段结束位置进行修正。
2.甩斜过程中支架、前部输送机位置控制
工作面推进至开始甩斜位置时，第66组支架顶梁上帮缩进运矸巷下帮0.6m，整个甩斜过程第66组支架前梁头必须沿运矸巷下帮拉移，不允许上窜。推溜可从机头向机尾方向进行，拉架从机头向机尾方向进行，拉架坚持调架，调架采用本架支架后侧护板和邻架底调千斤顶相互配合进行调架，确保拉架过程支架后部甩向机头侧。拉机头、机尾架过程及时调整后部输送机机头、机尾升降平台位置，确保正常搭接和后部输送机平直。甩斜过程中接近出煤巷拐点10m位置时提前在机头做超前，并且在出煤巷拐点以外提前扩帮15-20m，确保转载机与前部输送机正常搭接。
3.甩斜过程扩帮、做超前
在甩斜过程中需要对出煤巷下帮进行扩帮、上帮做超前，运矸巷下帮做超前，采面推进到310m附近时提前将支架和前部输送机下窜，造成后部输送机机头顶住出煤巷下帮，需要对出煤巷下帮进行扩帮，扩帮宽度0.6―1m，扩帮后顶板架设走向Π型梁，单体柱做腿，一梁三柱，帮锚杆锯断重新背网将锚盘上紧。甩斜过程中采煤机割不透机头时提前在机头做出超前，超前规格为（1―2m）×3m×3m（宽×长×高），超前内架设走向原木和顺山大板并铺设金属网，单体柱做腿进行支护。采面支架下窜造成机尾割不透需要做超前，超前规格为（1m）×3m×3m（宽×长×高），超前内架设走向原木和顺山大板并铺设金属网，单体柱做腿进行支护。扩帮和做超前根据现场情况可采用风镐落煤或爆破方式落煤。
四、拐弯甩斜安全技术措施
1.甩斜过程推溜、拉架可从机头向机尾方向进行，严禁从中间向两头推或机头、机尾同时推溜、拉架。
2.甩斜过程要确保前部输送机平直，出现弯曲及时顺溜。
3.甩斜过程要确保后部输送机平直，机头、机尾严禁超前或落后。
4.甩斜过程需要用单体柱配合调架时，单体柱必须采用远方供液，并且必须用铁丝将单体柱联锁可靠，操作人员和观山人员必须躲离单体柱5m以外，调架时严禁人员通过。
5.甩斜过程推移机头、机尾验收员必须现场把关，严禁多推或少推。
6.前部输送机机尾戗有单体柱时必须用铁丝联锁可靠，推溜过程中机尾设专人警戒不允许人员通过。人员需要通过时必须停止推溜工作。
7.甩斜过程中机头、机尾夯实不到的老塘空间必须人工充填严实。
8.拉移后部输送机时应使后部输送机平稳过渡，严禁拉成陡弯。
9.甩斜过程中端头面积增大时必须及时增加∏型梁进行支护，拉移机头、机尾支架前必须对端头单体柱重新进行补液加强支护。
10.甩斜过程中上下端头若出现顶板破碎或顶板有下沉迹象时，必须先打木点柱或摆木垛，然后再用人工充填矸石。
11.甩斜过程中运矸巷U型棚子（下帮腿子除外）不予回收。下帮腿子摘掉后必须在梁下补打一根点柱。
五、扩帮和做超前爆破安全技术措施
1.出煤巷下帮扩帮和运矸巷下帮做超前炮眼布置在巷道下帮沿走向布置，炮眼深1m,上排炮眼仰角15-20，中排眼垂直煤壁，下排眼俯角15-20，炮眼布置如图所示，上排眼每眼装药量不超过220g，中排眼每眼装药量不超过440g，下排眼每眼装药量不超过440g每次起爆炮眼数不超过5个，封泥长度不低于0.6m，并及时根据爆破效果调整爆破参数。
2.做超前炮眼布置在机头沿倾向三排眼布置，炮眼深1.2m,上排眼仰角15-20，中排眼垂直煤壁，下排眼俯角15-20，上帮炮眼向机尾侧倾斜10-20°，炮眼间距1m，炮眼布置如图所示，上排眼装药量不超过220g，中排眼、下排眼装药量不超过440g，每次起爆炮眼数不超过6+个，封泥长度不低于0.6m，最小抵抗线不低于0.5m，并及时根据爆破效果调整爆破参数。
3.爆破前对爆破地点20m范围内各种管线、电缆、管路、皮带等设备进行防护，防止损坏管线和设备。
4.爆破时必须停止桥式转载机、前后部输送机运转。
5.爆破前后必须对爆破地点10m附近的单体柱重新补液，严防爆破崩倒棚子及超前支护内的单体柱。
6.爆破前必须先清理爆破地点20米以内的煤矸及杂物，保证退路畅通。
7.爆破前后要坚持对距爆破地点20m范围内洒水降尘、还应对距爆破地点20m范围内风流中进行检查瓦斯,浓度超过0.4%不得装药爆破。
8.爆破采用正向装药，炮眼要用黄泥封实，一次装药一次起爆。
9.爆破坚持“一炮三检”和“三人联锁爆破制”放炮制度。
10.爆破前要向通往爆破地点所有出口派专人进行警戒。警戒距离直线为75m，拐直角弯为50m，并挂警戒牌、拉警戒绳，警戒人员穿警戒衣；警戒人员不得兼职其它工作。
11.施工过程中要坚持“敲帮问顶制度”，严禁空顶作业。
12.爆破后、班组长要检查爆破地点的棚子，及时修复加固周围的棚子支护好顶板。
13.爆破落下的煤要及时装到转载机上运出，避免堆积在巷道内影响通风、行人。
结论
通过充填开采工作面拐弯技术的顺利实施，证明拐弯可调可控参数采用系统工程理论拟合法进行趋势曲线预测，差分调斜。杜绝拐弯过程中支架出现散架、咬架现象。大型充填液压支架长度有8020mm，且尾梁悬挂有后部充填矸石的刮板运输机，高难度的调斜及旋转，延长了工作面推进长度，减少了搬家次数。不仅未降低单产效率，而且采用虚旋转中心拐弯的进刀方式，多采出了大量煤炭，提高了采面回采率。使矸石充填前后形成一体化，避免了搬家重开切眼后留下孤岛煤柱。也为边角煤的充填开采，提供了借鉴意义。