特殊条件下的采煤工艺-工作面调斜与旋转.docx

PAGE18

特殊条件下的采煤工艺-工作面调斜与旋转

前言

在采矿作业中，复杂多变的地质条件始终是横亘在高效、安全开采道路上的巨大挑战。煤层的走向和倾角并非一成不变，地质构造更是充满了不确定性，再加上边界条件的限制以及人为设计的需求，这些因素共同作用，使得采矿作业必须具备应对复杂情况的能力。而调斜与旋转技术，正是在这样的背景下应运而生，成为采矿工程师们应对复杂地质条件的关键手段。通过精确地调整工作面的推进方向，这一技术能够巧妙地适应煤层等高线的起伏变化，灵活地避开各种地质构造带来的阻碍，合理地利用有限的资源，从而实现煤炭资源的高效开采。它不仅关系到煤炭的回收率，直接影响着矿山的经济效益，还与采矿作业的安全性、生产效率以及资源的可持续利用紧密相连。接下来，本文将深入探讨调斜与旋转的概念、方法以及实际应用中的具体实例，为采矿行业的发展提供有价值的参考。

一、调斜与旋转

在采矿作业中，调斜与旋转是应对复杂地质条件的重要技术手段。当我们深入了解这一技术时，首先需要明确调斜与旋转的概念。

调斜与旋转，本质上是为了适应煤层等高线变化、地质构造、边界限制或人为设计等因素，而对工作面推进方向进行改变的操作。在实际应用中，通常以角度作为区分调斜和旋转的标准。一般来说，当改变的角度α小于45°时，我们称之为调斜；而当角度α大于45°时，则称为旋转。这种角度上的区分并非随意设定，而是基于实际采矿作业中的技术难度、设备适应性以及对顶板管理等多方面因素的综合考量。较小角度的调斜操作相对较为简单，对设备和工艺的要求相对较低；而较大角度的旋转则需要更为精细的规划和更高的技术水平，以确保采矿作业的安全与高效。

旋转中心的选择是调斜与旋转技术中的关键环节，它直接关系到整个采矿作业的顺利进行。理想的旋转中心应位于围岩稳定的区域。这是因为在采矿过程中，旋转中心会承受较大的应力，如果围岩不稳定，就容易出现顶板坍塌、煤壁片帮等安全事故，严重威胁到作业人员的生命安全和设备的正常运行。在众多选择中，以输送机机头为中心，旋转机尾是一种较为常见且有效的方式。输送机作为采矿作业中的重要运输设备，其机头位置相对固定，稳定性较好。以机头为中心进行旋转，可以更好地保证输送机的正常运行，减少设备故障的发生概率。同时，这种方式也有利于对采煤机、液压支架等其他设备进行协同调整，确保整个工作面的设备能够在旋转过程中保持良好的工作状态。

二、调斜方法

（一）实中心调斜

实中心调斜是一种较为基础的调斜方法，其操作过程具有明确的步骤和特点。在进行实中心调斜时，首先要确定旋转中心O?。当采煤机完成调斜前的最后一刀煤的切割后，旋转中心O?端停止移动输送机，这是整个操作的关键节点。而另一端则需要移够一个截深的距离，这个截深的确定是根据采煤机的实际参数和工作面的具体情况来决定的，它直接影响到调斜的精度和效果。在移够截深后，再将输送机调整成一条直线，此时输送机的直线度对于后续的采煤作业至关重要，它确保了采煤机能够沿着稳定的轨道进行割煤操作。完成输送机的调整后，采煤机便可以开始割煤，此时采煤机所割的每一刀煤都呈现出一个小扇形的形状，这是实中心调斜方法的显著特征。每刀煤工作面调斜的角度可通过公式计算得出，其中B代表采煤机截深，L代表工作面长度。

这种调斜方法具有明显的优点。从设备保护的角度来看，它不会对设备造成损伤，这是因为其操作过程相对平稳，没有对设备施加过大的冲击或扭转力。在工艺方面，实中心调斜工艺简单，易于理解和操作，对于操作人员的技术要求相对较低，这使得它在一些技术条件相对有限的矿山中也能够得到广泛应用。然而，实中心调斜也存在一些不可忽视的问题。在顶板管理方面，由于旋转端至中心的移架步距不断变小，支架对顶板反复支撑的次数增多，这就导致中心附近的顶板管理难度大幅增加。顶板在反复支撑的作用下，容易出现破碎、下沉等现象，给采矿作业带来安全隐患。同时，O?处的煤壁也面临着管理困难的问题，煤壁在长期的应力作用下，容易发生片帮等情况，威胁到作业人员的安全。为了应对这些问题，通常会采取预先加固煤壁的措施，如采用灌注粘结剂或打木锚杆等方式，增强煤壁的稳定性。综上所述，实中心调斜主要适用于顶板比较稳定、调斜角度不大的工作面。在这样的工作面上，其优点能够得到充分发挥，而缺点则可以通过相应的措施得到有效控制。

（二）虚中心调斜

虚中心调斜是一种更为灵活和精细的调斜方法，它在原理和操作过程上与实中心调斜有着明显的区别。虚中心调斜的核心原理是将调斜角α等分成若干个小角α′，同时把旋转中心O?设置在工作面之外。这种设置方式打破了实中心调斜中旋转中心在工作面内的常规模式，为调斜作业带来了新的思路和优势。在采煤机割煤过程中，当割完一组通刀（长刀）和短刀之后，工作面会转过α′角，这标志着完成了一个调斜循环。通刀（长刀）是指采