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【摘 要】为了多回收井田边界不规则的煤炭资源，将工作面布置成扇形，进行旋转开采。东新公司敬老院煤矿通过对8405、8406和8407三个工作面进行扇形设计布置，并进行了新的转角开采技术工艺的实践。实践证明：此种工艺方案不仅多回收资源，还实现了老顶初次来压集中垮落变为分次逐渐垮落，不会出现顶板一次性垮落的危险，同时也大大降低了顶板来压强度，提高了安全系数。
【关键字】浅埋深；综采工作面；扇形布置；转角开采
1、工作面概况及生产技术条件
东新公司敬老院煤矿位于东胜煤田准格尔召—新庙详查区内，煤层埋藏深度70～130m，属浅埋煤层。设计的8405、8406和8407工作面为西盘区的三个工作面，工作面面长均为219m，因井田边界不规则，为了多回收煤炭资源，将工作面布置设计成大角度扇形进行转角开采，旋转角度为34°。
切眼转角布置的优点：
（1）多回收煤炭资源，提高回收率；
（2）增加效益，按照吨利润150元计算，可增盈3109多万元；
（3）有利于初次落顶。由于煤层埋藏比较浅，初次来压时，老顶会一直垮落到地面，落顶比较充分，而且顶板岩石为硬、脆性质，不易垮落。直角布置的工作面初采时，往往会出现采空区悬顶面积大的情况，对工作面的顶板管理造成了很大的难度。初次来压时，往往会造成“压死架”情况，甚至会产生高气压形成飓风，给人员安全带来了很大的安全隐患。而转角布置的工作面，在推进到一定程度时，采空区的顶板空顶面积由机头向机尾逐渐增大，故而，顶板会从机尾向机头方向逐渐垮落，不会出现顶板一次性垮落的危险，同时也大大降低了顶板来压强度，提高了安全系数。
2、旋转开采的前期管理工作及技术要求
由于工作面转角的角度大，无法正常布置液压支架，如图所示，转角布置后，5#支架与2#端头支架的夹角为34°，运输机对应的3#、4#支架位置存在3.077米的三角形空间无法安装支架。解决的方法：将无法安装的3#、4#支架安装在运顺开帮的硐室内。工作面运输机正常安装，液压支架从5#支架开始到机尾的支架正常与运输机对应布置，运输机对应的3#和4#的位置空闲，待工作面调角完成后，将此2组支架安装在工作面内与运输机3#、4#对应。
传统的工艺是支架正常布置，但是将多余的2组支架放在回顺，工作面3#、4#安装调节短槽和移步横梁。随着工作面转角，运输机逐渐向机头方向长出，长到短槽的长度时，将短槽缩掉，将机头缩回，同时支架向机头方向转角，待工作面转到一定程度时，在机尾加支架。
这样的工艺缺点是调角过程中，机头逐渐加长，往往会造成卸货困难，而且频繁的缩溜槽、缩机头，还要制作移步横梁，增加了支架与运输机的连接难度，同时还要在机尾加支架，增加了大量的工作量，也降低了安全系数。
新工艺的优点：（1）布置简单，容易操作，而且运输机不用进行改造；（2）运顺开帮硐室在掘进过程中即可形成；（3）3#、4#支架先安装在运顺也起到加强顶板支护的作用，更好的支护顶板；（4）转角过程中，除了正常调靠支架即可正常生产，没有其它附加工序。转角完成后，只需要将3#、4#支架加入到工作面即可正常回采；（5）调角效率高；（6）安全系数高。
3、工作面的旋转开采回采工艺
转角的施工工艺：
工作面初采时，采煤机先做一遍尾，然后从机尾割到机头把煤壁找直，将支架和运输机调直，之后机尾正常推进、机头不动。工作面采煤机分茬短刀由机头向机尾单向割煤，由机尾向机头单向推溜。封岔地点为120#、90#、60#、30#、机头。采煤机从120#起茬向机尾割煤，此时不推溜，割到机尾后，采煤机向90#走空刀，此时，由机尾向机头方向推溜。当采煤机由机头向机尾割一遍通帮后，工作面运输机调直一次。每次割到机头后，机头均不推，当机头卸货长度有变化时，根据需要适当推机头。
这种单向割煤、单向推溜方法的好处是：
（1）由于工作面只在封茬处有一个弯，其它地点均成直线，因此有利于初采期间的顶板控制；（2）工作面在生产过程中的弯少，有利于控制顶板和保护运输机等设备；（3）在整个调角过程中，机尾要向前推进132米，而机头最多只向前推进2米，单向推溜能有效防止运输机向机尾方向窜动，保证卸货需要。
当机尾向前推进120米时，5#支架与2#端头支架的空隙达到了3.2米，具备了将3#、4#支架加进工作面的条件。此时，将机头过渡槽与中部槽的连接断开，使用回柱绞车将机头拉进工作面内，再将3#、4#支架就位到工作面对应的位置，最后将机头恢复到原位并连接好，调角工作完成。
按照上述设计方案，8405工作面的转角从2011年11月2日开始，到2011年11月18日结束（其中，11月18日白班加2组支架）。由于该面初次采用这种工艺进行施工，每一道工序都是在理论设计和实践摸索中完成，因此用了17天的时间完成了转角开采并加完支架。8406工作面的转角从2012年3月26日开始，到2012年4月7日结束，用了13天时间。8407工作面的转角从2012年8月26日开始2012年到9月4日结束，仅用了10天，转角初采达到了平均日产煤炭7000余吨。
转角开采很好的实现了老顶的分次逐渐垮落，大大降低了顶板来压强度，提高了安全系数。使我们对浅埋深工作面的顶板压力情况有了进一步的认识，积累了一定的浅埋深工作面顶板控制经验，为以后应对更加复杂的综采工作面情况奠定了一定的基础。
4、结论
（1）当工作面推进速度较快时，顶板切线位置在工作面后方，且距离工作面较远，此时地表松散岩层和基岩层的同步下沉运动对工作面造成的影响就小。
（2）工作面推进速度加快，实质上是减小了工作面顶板发生变形破坏的时间，使顶板下沉量减小，下沉速度降低，顶板的破坏范围和活动程度减小，因而顶板的来压步距比一般速度推进时偏大，矿压显现不明显。
【关键字】浅埋深；综采工作面；扇形布置；转角开采
1、工作面概况及生产技术条件
东新公司敬老院煤矿位于东胜煤田准格尔召—新庙详查区内，煤层埋藏深度70～130m，属浅埋煤层。设计的8405、8406和8407工作面为西盘区的三个工作面，工作面面长均为219m，因井田边界不规则，为了多回收煤炭资源，将工作面布置设计成大角度扇形进行转角开采，旋转角度为34°。
切眼转角布置的优点：
（1）多回收煤炭资源，提高回收率；
（2）增加效益，按照吨利润150元计算，可增盈3109多万元；
（3）有利于初次落顶。由于煤层埋藏比较浅，初次来压时，老顶会一直垮落到地面，落顶比较充分，而且顶板岩石为硬、脆性质，不易垮落。直角布置的工作面初采时，往往会出现采空区悬顶面积大的情况，对工作面的顶板管理造成了很大的难度。初次来压时，往往会造成“压死架”情况，甚至会产生高气压形成飓风，给人员安全带来了很大的安全隐患。而转角布置的工作面，在推进到一定程度时，采空区的顶板空顶面积由机头向机尾逐渐增大，故而，顶板会从机尾向机头方向逐渐垮落，不会出现顶板一次性垮落的危险，同时也大大降低了顶板来压强度，提高了安全系数。
2、旋转开采的前期管理工作及技术要求
由于工作面转角的角度大，无法正常布置液压支架，如图所示，转角布置后，5#支架与2#端头支架的夹角为34°，运输机对应的3#、4#支架位置存在3.077米的三角形空间无法安装支架。解决的方法：将无法安装的3#、4#支架安装在运顺开帮的硐室内。工作面运输机正常安装，液压支架从5#支架开始到机尾的支架正常与运输机对应布置，运输机对应的3#和4#的位置空闲，待工作面调角完成后，将此2组支架安装在工作面内与运输机3#、4#对应。
传统的工艺是支架正常布置，但是将多余的2组支架放在回顺，工作面3#、4#安装调节短槽和移步横梁。随着工作面转角，运输机逐渐向机头方向长出，长到短槽的长度时，将短槽缩掉，将机头缩回，同时支架向机头方向转角，待工作面转到一定程度时，在机尾加支架。
这样的工艺缺点是调角过程中，机头逐渐加长，往往会造成卸货困难，而且频繁的缩溜槽、缩机头，还要制作移步横梁，增加了支架与运输机的连接难度，同时还要在机尾加支架，增加了大量的工作量，也降低了安全系数。
新工艺的优点：（1）布置简单，容易操作，而且运输机不用进行改造；（2）运顺开帮硐室在掘进过程中即可形成；（3）3#、4#支架先安装在运顺也起到加强顶板支护的作用，更好的支护顶板；（4）转角过程中，除了正常调靠支架即可正常生产，没有其它附加工序。转角完成后，只需要将3#、4#支架加入到工作面即可正常回采；（5）调角效率高；（6）安全系数高。
3、工作面的旋转开采回采工艺
转角的施工工艺：
工作面初采时，采煤机先做一遍尾，然后从机尾割到机头把煤壁找直，将支架和运输机调直，之后机尾正常推进、机头不动。工作面采煤机分茬短刀由机头向机尾单向割煤，由机尾向机头单向推溜。封岔地点为120#、90#、60#、30#、机头。采煤机从120#起茬向机尾割煤，此时不推溜，割到机尾后，采煤机向90#走空刀，此时，由机尾向机头方向推溜。当采煤机由机头向机尾割一遍通帮后，工作面运输机调直一次。每次割到机头后，机头均不推，当机头卸货长度有变化时，根据需要适当推机头。
这种单向割煤、单向推溜方法的好处是：
（1）由于工作面只在封茬处有一个弯，其它地点均成直线，因此有利于初采期间的顶板控制；（2）工作面在生产过程中的弯少，有利于控制顶板和保护运输机等设备；（3）在整个调角过程中，机尾要向前推进132米，而机头最多只向前推进2米，单向推溜能有效防止运输机向机尾方向窜动，保证卸货需要。
当机尾向前推进120米时，5#支架与2#端头支架的空隙达到了3.2米，具备了将3#、4#支架加进工作面的条件。此时，将机头过渡槽与中部槽的连接断开，使用回柱绞车将机头拉进工作面内，再将3#、4#支架就位到工作面对应的位置，最后将机头恢复到原位并连接好，调角工作完成。
按照上述设计方案，8405工作面的转角从2011年11月2日开始，到2011年11月18日结束（其中，11月18日白班加2组支架）。由于该面初次采用这种工艺进行施工，每一道工序都是在理论设计和实践摸索中完成，因此用了17天的时间完成了转角开采并加完支架。8406工作面的转角从2012年3月26日开始，到2012年4月7日结束，用了13天时间。8407工作面的转角从2012年8月26日开始2012年到9月4日结束，仅用了10天，转角初采达到了平均日产煤炭7000余吨。
转角开采很好的实现了老顶的分次逐渐垮落，大大降低了顶板来压强度，提高了安全系数。使我们对浅埋深工作面的顶板压力情况有了进一步的认识，积累了一定的浅埋深工作面顶板控制经验，为以后应对更加复杂的综采工作面情况奠定了一定的基础。
4、结论
（1）当工作面推进速度较快时，顶板切线位置在工作面后方，且距离工作面较远，此时地表松散岩层和基岩层的同步下沉运动对工作面造成的影响就小。
（2）工作面推进速度加快，实质上是减小了工作面顶板发生变形破坏的时间，使顶板下沉量减小，下沉速度降低，顶板的破坏范围和活动程度减小，因而顶板的来压步距比一般速度推进时偏大，矿压显现不明显。