綜采工作面末采工藝技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

劉 軍

（晉城煤業(yè)集團(tuán)鳳凰山礦，山西 晉城 048007）

綜采工作面回采結(jié)束后，為滿足工作面設(shè)備回收的要求，需進(jìn)行末采作業(yè)[1]。傳統(tǒng)末采工藝撤架通道采用插梁支護(hù)頂板、錨網(wǎng)支護(hù)形式護(hù)幫，該工藝需頻繁替換插梁且為被動支護(hù)形式，不能有效防止頂板下沉，也無法解決頂板壓力向煤幫傳遞，導(dǎo)致煤幫酥軟,幫部支護(hù)困難[2]；回收設(shè)備期間，根據(jù)全負(fù)壓出架的通風(fēng)要求，需在撤架通道補(bǔ)打單體錨索以保證回風(fēng)通道的過風(fēng)量，由于撤架通道和回風(fēng)通道在空間上位置相同，插梁支護(hù)和錨索支護(hù)就形成了重復(fù)支護(hù)，造成了支護(hù)材料和人工成本的浪費(fèi)。為解決上述問題，需對傳統(tǒng)末采工藝中的支護(hù)設(shè)計(jì)、施工工藝進(jìn)行技術(shù)革新，以實(shí)現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟(jì)的末采作業(yè)。

1 概況

晉煤集團(tuán)鳳凰山礦是一座具有50余年開采歷史的礦井，核定生產(chǎn)能力4Mt/a，現(xiàn)主采十五號煤。十五號煤煤厚1.4～3.5m，平均2.25m，煤層傾角1～9 °，平均3 °。直接頂為K2灰?guī)r，均厚9.8m，普氏系數(shù)13.7，屬于4類堅(jiān)硬頂板。直接底為泥巖，均厚0.8～1.5m，含植物化石及黃鐵礦。

十五號煤綜采工作面普通支架采用ZZ8000-17/32型支架，最小規(guī)格：長×寬×高=4760×1430×1700mm， 重 20t； 端 頭 支 架 采 用ZT8000-16/30型支架，最小規(guī)格：長×寬×高=3400×1430×1600mm， 重 18t； 采 用 MG250/600-AWD型采煤機(jī)割煤，SGZ-764/400型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。

2 末采工藝對比

為保證工作面設(shè)備的正常回收，末采作業(yè)需考慮以下三方面因素：

（1）設(shè)備回收起吊、裝車、運(yùn)輸要求；

（2）支架回撤調(diào)向、裝車、運(yùn)輸、支護(hù)要求；

（3）采用全負(fù)壓通風(fēng)出架，需補(bǔ)打錨索維護(hù)回風(fēng)通道。

2.1 傳統(tǒng)末采工藝

2.1.1 工序流程

調(diào)整采高→鋪網(wǎng)、鋪繩→支架定位→施工撤架通道→施工圓弧角→工作面起底、清煤→施工回風(fēng)通道錨索。

2.1.2 技術(shù)要求

調(diào)整采高：距停采線7.5m，采高達(dá)2800mm。

鋪網(wǎng)、鋪繩：金屬網(wǎng)規(guī)格為JW10/50×50-1.2×10，鋼絲繩規(guī)格為Φ15.5mm廢舊鋼絲繩。距停采線11.4m時(shí)上片網(wǎng)，緊接著鋪設(shè)單層金屬網(wǎng)（1～3茬，間距1.1m），第4～15茬網(wǎng)鋪設(shè)雙網(wǎng)（間距0.55m），第16～19茬網(wǎng)鋪設(shè)單網(wǎng)（間距1.1m），保證網(wǎng)鋪至煤壁頂板往下不小于2m處。從第3茬與第4茬網(wǎng)搭接處開始鋪設(shè)平行于工作面的鋼絲繩，鋼絲繩間距0.55m，共鋪設(shè)13趟。

支架定位：支架掩護(hù)梁后方底板壓網(wǎng)不小于1m時(shí)定架。

施工撤架通道：通道規(guī)格為寬度2.3m，高度2.8m。頂板采用3.2m板梁支護(hù)，每架兩根，間距0.75m，梁頭下靠煤幫支設(shè)DZ-31.5單體柱，具體見圖1。幫部采用錨網(wǎng)組合支護(hù)，采用MSGLW-400/18×1800無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿，托盤采用配套的高強(qiáng)度拱形托盤。錨固方式為樹脂加長錨固，采用一支MSK2360樹脂錨固劑，鉆孔直徑28mm，錨固長度為690mm；錨桿錨固力大于60kN，預(yù)緊力矩不小于50N·m，錨桿外露10～40m；錨桿間距1300±100mm，排距1500±100mm，上部錨桿距頂400mm，具體見圖2。

施工圓弧角：工作面邊長7.5m，巷道邊長1.5m。頂板采用3.2～8m圓木支護(hù)，每架兩根，間距0.75m，梁頭下靠煤幫支設(shè)DZ-31.5單體柱。

施工回風(fēng)通道錨索：出設(shè)備期間，每兩個架架間正前施工雙排錨索，距支架頂梁前端0.25m、1.25m處各一根，錨索排距為1.5m，錨索采用型號為SKP-18-1/1860，長度5300mm的錨索，錨固方式為端錨，采用兩支MSK2360錨固劑，鉆孔直徑28mm，錨固長度1406mm，錨索露出鎖具150～250mm，錨索與頂板垂直，錨索預(yù)緊力應(yīng)達(dá)150kN以上，錨索托盤采用300×300×16mm鋼板。

2.1.3 撤架通道施工方法

工作面定架后，移三次溜割三刀煤，使支架頂梁梁端與煤壁線之間形成2.3m的撤架通道。

（1）第一刀煤推移步距700mm，割通刀，護(hù)壁及時(shí)打出。

（2）第二刀煤推移步距600mm（單體柱頂溜），每割30個架停機(jī)，上2.4m板梁支護(hù)頂板，每架兩根，間距0.75m。

（3）第三刀煤推移步距600mm（單體柱頂溜），每割30個架停機(jī)，將2.4m板梁替換成3.2m板梁，每架兩根，間距0.75m，并在梁頭下靠煤幫支設(shè)DZ-31.5單體柱。

圖1 撤架通道、回風(fēng)通道支護(hù)示意圖

圖2 幫部支護(hù)示意圖

2.2 革新末采工藝

2.2.1 革新亮點(diǎn)

在傳統(tǒng)末采工藝的基礎(chǔ)上，將撤架通道插梁支護(hù)和補(bǔ)打錨索維護(hù)撤架回風(fēng)通道簡化統(tǒng)一，直接采用錨索支護(hù)撤架通道和回風(fēng)通道，并對相應(yīng)施工方法進(jìn)行優(yōu)化，徹底解決了撤架通道被動支護(hù)和重復(fù)支護(hù)的問題。

2.2.2 工序流程

調(diào)整采高→鋪網(wǎng)、鋪繩→支架定位→施工撤架通道→施工圓弧角→工作面起底、清煤。

2.2.3 技術(shù)要求

調(diào)整采高、鋪網(wǎng)、鋪繩、支架定位：同傳統(tǒng)工藝。

施工撤架通道：通道規(guī)格為寬度2.3m，高度2.6m。頂板采用兩排錨索和一排壓網(wǎng)錨桿配合金屬網(wǎng)支護(hù)，距支架頂梁前端0.25m、1.25m處各施工一排錨索，錨索排距為1.5m，錨索型號等參數(shù)同上；壓網(wǎng)錨桿采用MSGM-400/18×700無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿，錨固方式為樹脂加長錨固，采用一支MSK2335錨固劑，鉆孔直徑28mm，錨固長度403mm，錨桿與頂板垂直，具體見圖3。幫部支護(hù)同上。

圖3 撤架通道支護(hù)示意圖

施工圓弧角：工作面邊長7.5m，巷道邊長1.5m。圓弧角區(qū)域根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)打錨索，錨索間距1m，排距1.5m，圓弧角成型后保證錨索距煤壁不大于1.2m，錨索型號等參數(shù)同上。

2.2.4 撤架通道施工方法

工作面定架后，移三次溜割三刀煤，使支架頂梁梁端與煤壁線之間形成2.3m的撤架通道。

（1）第一刀煤推移步距700mm，割通刀，護(hù)壁及時(shí)打出將金屬頂網(wǎng)托起，停機(jī)后施工第一排錨索。

（2）第二刀煤推移步距600mm（單體柱頂溜），割通刀，每隔3m使用單體柱將金屬頂網(wǎng)托起并用4m架板背幫，臨時(shí)支護(hù)到位后施工第二排錨索。

（3）第三刀煤推移步距600mm（單體柱頂溜），每割30～40個架停機(jī)，每隔3m使用單體柱將金屬頂網(wǎng)托起起并用4m架板背幫，臨時(shí)支護(hù)到位后施工壓網(wǎng)錨桿及封幫作業(yè)。

3 革新效果分析

3.1 支護(hù)效果驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證末采工藝技術(shù)革新在支護(hù)方面可能產(chǎn)生的效果，對撤架通道巷道變形量進(jìn)行了現(xiàn)場觀測，并在出架期間對回風(fēng)通道通風(fēng)量進(jìn)行了跟蹤測試。此次觀測在撤架通道內(nèi)共布置4個測點(diǎn)，測點(diǎn)相鄰間距為50m，兩端測點(diǎn)距兩巷均為15m，測點(diǎn)觀測結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同區(qū)域巷道變形量

在采用錨索支護(hù)撤架通道后，簡化了支架定位后頻繁降架、升架及替板梁的工序，同時(shí)將被動（插梁）支護(hù)轉(zhuǎn)化為主動（錨索）支護(hù)，提高了支護(hù)效果，有效地削弱了頂板壓力向煤幫傳遞的影響，封幫期間煤幫基本無片幫現(xiàn)象。通過觀測可知，撤架通道在將近一個月的服務(wù)周期內(nèi)，頂板下沉量均在5mm以內(nèi)，幫部變形量在0～100mm，底板鼓起量在50～150mm，撤架結(jié)束后回風(fēng)通道風(fēng)量達(dá)到原配風(fēng)量70%左右，完全滿足工作面設(shè)備回收的正常需求。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

撤架通道在采用錨索支護(hù)代替插梁支護(hù)后，單面可節(jié)省2.4m板梁18方、3.2m板梁26方，材料成本合計(jì)10.34萬元；由于取消了插梁支護(hù)的環(huán)節(jié)，可大大降低職工勞動強(qiáng)度，減少磕手碰腳等零敲碎打安全事故的發(fā)生，同時(shí)節(jié)省了運(yùn)輸板梁工數(shù)30個，末采使用工數(shù)減少了約120個， 按每工200元計(jì)算，節(jié)省人工成本3萬元；經(jīng)綜合測算，單面可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益13萬元。

4 結(jié)語

鳳凰山礦XV1303、XV3305、XV3308等綜采工作面成功應(yīng)用革新后的末采工藝，通過末采過程中試驗(yàn)和回收設(shè)備、撤架期間使用效果的檢測，相比傳統(tǒng)末采工藝具有支護(hù)效果佳、勞動強(qiáng)度低、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，具有推廣價(jià)值。