樹脂纖維網在綜采工作面實現快速末采

蘭永平,喬方平,鄧躍東

近年來,隨著我國煤礦開采技術的高速發展和采掘機械化程度的迅速提高,一批新型的擁有百萬噸綜采工作面的現代化煤礦相繼出現,礦井總產和工作面單產都已接近或超過世界發達國家的先進水平。回采推進速度的提高,要求綜采工作面接續時間越來越短,由以前的大約 1年左右搬家1次縮短到1年 2次或3次以上,煤礦對搬家所耽誤的非生產時間越來越關注。高效綜采工作面快速搬遷設備基本得到解決,末采搬家工藝如何安全高效的進行回撤,為此提出的“長壁工作面回撤期間采用樹脂纖維網片進行免井下搭接快速安裝控制回撤通道頂板技術”是對末采回撤工藝的革新。

1 工作面基本情況

山西霍寶干河煤礦 2-101工作面為干河井田首采工作面,于 2009年 7月 10日進入聯合試運轉,開采山西組 2#煤層,煤層厚度 4.2 m。煤層直接頂板砂質泥巖,厚 6～8 m,其上為基本頂 K8砂巖,厚 5～8 m。K8砂巖往上 35 m處為 K9砂巖,厚 7～10 m。煤層產狀 ：走向 ：N40°E,傾向 ：NW,傾角 4°(工作采場方向由機頭向機尾傾斜)。工作面兩巷均沿煤層走向布置,走向長度 2 100 m,切割巷長 210 m,煤層帶壓3.5 MPa,工作面標高 160～72 m。

2 樹脂纖維網的設計

根據 2-101回采工作面基本數據核算共需3 668 m2。為了便于運輸,217 m長網片在地面編織成兩個部分,分別為104 m和113 m兩段,然后在井下進行搭接。另配 2片 4 m ×5 m網片以備在井下搭接及相關附件,包括：鋼絲繩 (238 m)、手絞盤 (68個)、滑輪 (68個)、包裝框架 (2個)、尼龍繩 (300 m)。樹脂纖維網平面示意圖見圖 1。

圖 1 樹脂纖維網平面示意圖

3 新型樹脂纖維網末采鋪網支護技術

3.1 末采施工工藝

3.1.1 鋪 網

3.1.1.1 鋪網時間

距停采線 16 m時進入末采階段,開始鋪設樹脂纖維網,末采共計 20個循環。

3.1.1.2 鋪網范圍

沿工作面傾斜方向至兩端頭,走向沿工作面推進方向鋪設至停采位置。

3.1.1.3 鋪聯網要求

樹脂纖維網尺寸：長 ×寬 =217 m ×16 m,網格規格：20 mm ×30 mm,網片在地面編織成兩個部分,規格分別為：長 ×寬 =104 m ×16 m和長 ×寬 =113 m ×16 m,網與網之間搭接 3 m,搭接時由廠家技術人員在現場指導。進入末采前,提前在工作面偶數支架和1#、63#支架的下立柱中部安裝手動絞盤和頂梁上安裝滑輪,并在絞盤上安裝好鋼絲繩,鋼絲繩直徑 6 mm。

3.1.1.4 鋪網方法

1)將樹脂纖維網運至 2-1012巷距工作面機尾10～20 m處,并在工作面偶數架左側立柱上安裝手絞盤。

2)末采前一個循環割煤后不拉架推溜子,將機道和溜子上浮煤清理干凈,做好將網拉到工作面的準備。

3)用手動葫蘆將第一段網的紅色端頭和采煤機連接起來。在機尾轉角處設置一個導向輪,防止繩索切入煤壁。

4)向機頭位置牽引采煤機,直到將其拖至機頭設計位置。

5)前半部分網到位后,將捆網的尼龍繩剪開,逐架降低固定有手絞盤的偶數支架,用尼龍繩或鐵絲將穿有 6 mm鋼絲繩的網邊與支架前沿處捆綁固定,隨后將手絞盤上的鋼絲繩從網片下面繞到網邊,用鎖扣掛于 6 mm鋼絲繩上,然后逐架升緊并將護幫板打出。

6)待 1#～50#架區段網全部掛于支架前沿后,機組開至機尾,采用同樣方法拉運,將網拉至 61#～63#架搭接位置后進行搭接,搭接長度不少于 2 m。搭接方法采用尼龍繩沿加強帶四周隔三孔縫制,形狀呈矩形。該網掛于煤壁后,一次搭接縫制 2～3個加強帶,2～3個循環搭接縫制一次。

7)將后段網采用上述方法固定于支架前沿,全部吊掛好后用導鏈固定于巷道煤壁,將網邊的鋼絲繩拉緊;網邊固定在已施工的煤壁頂板的短錨桿 (兩架一根)上,用碟片壓緊,確保網順利進入老山側。

8)確保每個護幫板收回到正確的位置,從機頭往機尾一次8～10個手絞盤一起搖動,將纖維網反向吊起,置于支架護幫板下,盡量拉緊不出現網下沉成弧形,避免采煤機割網、掛網。

9)開始割煤,割煤后不拉架,將工作面中部偶數架護幫板打出貼于頂板上將網壓住,做完后,從中間到兩邊,偶數支架上重復該動作,以確保架與架之間不出現擠網現象。

11)采煤機割煤后,停止刮板輸送機,并閉鎖。

12)搖動手絞盤,將吊掛的纖維網松開下落。

13)打開偶數架護幫板,逐架前移奇數架,待奇數架全部拉過后,逐架將偶數架護幫板收回,然后逐架前移、升緊支架。

14)將網反向拉起置于支架頂梁下。

15)重復割煤和鋪網的每個程序,直到工作面達到停采回撤位置。

3.1.2 聯 繩

工作面末采推進第 4刀并拉過架后,在第六個循環纖維網的中部掛聯1道鋼絲繩,每0.8 m一道,共鋪9道 (直至掛聯完第 14個循環)。

3.1.3 打錨桿、錨索,做撤架通道

由表9說明，土樣1土壤中添加2%磷礦粉(C)化學修復劑時土壤中的重金屬鋅、鉛、鉻、銅、砷、鎘含量均有所下降。其中在種有馬鈴薯的土壤區域主要污染物鋅含量下降幅度最大，下降值為103.4mg/L。在種有刺兒菜的土壤區域主要污染物砷含量下降幅度最大，最大值為2.8mg/L。

3.1.3.1 打錨桿、錨索時間

工作面末采第 15～20個循環,在工作面頂板采用錨網鋼帶、錨索聯合支護。

3.1.3.2 施工位置及要求

1)支架頂梁上：第 15個循環中間施工一排單體錨索,錨索間距 3.5 m。

2)撤架通道：割第 16、18、20刀后,在工作面施工一排錨桿、錨索混合支護,并上W型鋼帶;割第 17、19刀后,在工作面施工一排錨桿并上W型鋼帶,每排交錯布置,見圖 2,圖 3。

3.2 應用情況

3.2.1 優 點

1)末采時間縮短,主要省去掛聯網工序。末采鋪網工藝原為“割煤 →放網 →拉架 →移溜 →聯網 →鉤網 →割煤”;現為“割煤 →放網 →拉架 →移溜 →鉤網 →割煤”。按工期對比：一切巷長 150 m,末采用時 15天;三切巷長 210 m,末采用時 14天。

2)避免了作業人員使用金屬網時頻繁運網和頻繁進入煤壁側進行聯網作業,降低了作業人員勞動強度,保障了作業人員的安全。

3)末采過程中不再需要進行聯網作業,節約停機聯網時間,提高生產效率,縮短了末采時間。

4)整體性強,上架及向后移動速度快,效果好。

5)回撤支架過程中,三角區漏矸少,對破碎頂板維護較好,支護方便快捷,具備快速抽架條件。

6)可根據工作面的生產條件設計定制不同規格、不同尺寸的網片,以便于入井、掛網、聯網等,盡可能滿足實際生產需要。

三角區支護纖維網效果圖見圖 4。

圖 4 三角區支護纖維網效果圖

3.2.2 存在問題及改進思路

1)應根據工作面末采長度,尺寸和網所處位置的不同,選擇不同強度的樹脂纖維網,如頂梁、掩護梁區段的頂板可選擇強度較高的 PET400×400RS網,回撤通道上部可選擇強度較低的 PET100×80RS網,通過不同強度網片搭接來滿足末采回撤安全需要,達到安全、經濟、可靠。

2)加強職工培訓,進一步規范職工操作,避免造成手絞盤損壞現象發生。

3)使用強度較高的手絞盤,鋼絲繩的長度必須根據實際計算,滿足末采推進度需要,達到 25 m以上。

4 結 論

實踐證明,樹脂纖維網在工作面停采前開始鋪設,采用同步上網工藝整體鋪設,簡化收尾工序,網片根據工作面情況預制不同強度和規格,對提高綜采工作面回撤效率和安全保障性具有重要意義,尤其對工作面收尾后擱置時間較長、頂板有水或頂板破碎等困難條件下的回撤具有顯著效果。利用樹脂纖維網末采,并以支架搬運車為主要回撤設備的運輸工具,真正實現了綜采工作面快速搬遷的目的。