綜放工作面仰角末采掛網新工藝

侯蘭濤,張引祖,何新輝

(陜西彬長大佛寺有限公司,陜西 咸陽 713500)

綜放工作面的末采快速回撤技術在彬長公司煤礦已經普及開來,但時代在進步,工藝技術也在日新月異,傳統的末采掛網工藝要花費巨大的人力財力和時間去完成[1],隱患更大的是傳統掛網工藝附帶極大的危險性系數,已經不再適應彬長集團的生產技術要求和安全規范要求[2]。大佛寺煤礦是彬長集團第一家投產的綜放工作面煤礦,大佛寺綜采一隊針對末采貫通技術中的關鍵和難點(初次掛網的時間和質量),在40202工作面進行了大膽的優化和創新,經歷了從傳統的全人工掛網工藝到40202工作面第一次采用高強度聚酯纖維網(以下簡稱柔性網)機械掛網新工藝技術[3],末采初次掛網用時僅僅5 h,完成了原來百人掛網24 h的效果[4],為后續快速回撤支架創造了良好的撤退條件,同時創造了大佛寺煤礦綜放工作面末采掛網用時最短記錄。筆者以40202綜放工作面末采貫通為例,系統介紹了仰角末采掛網新工藝。

1 40202工作面概況

40202工作面設計長度為1 810 m,可采長度1 660 m,傾向200 m,整個工作面采用后退式走向長壁綜采放頂煤采煤法。煤層平均厚度為12.4 m,掘進時為防止底鼓及軟底影響回采安全,留設1.5 m底煤,故可采厚度為10.9 m。工作面采用采放比1:2進行放煤開采,即割煤高度3.6 m,放煤高度為7.3 m。煤層埋藏深度為地下510～560 m。工作面為402采區南翼首采工作面,周邊具體情況良好。地表位于彬縣永平塬,整體地形為溝壑地貌,北部是較為寬緩的黃土臺塬,地表最大標高1 148.9 m,最低標高965.8 m；東側為401采區與402采區邊界實體煤,南側為蔣家河井田,西側為40204設計工作面實體煤,北側為4煤西部4條大巷。工作面頂底板情況如表1所示,工作面布置圖如圖1所示。

表1 煤層頂底板情況表Fig.1 Roof-floor situation of coal seam

圖1 工作面布置圖Fig.1 Layout of working face

2 仰角末采掛網新工藝

2.1 鋪網長度確定

根據工作面支架尺寸前梁長1 500 mm、頂梁長3 700 mm、掩護梁長2 400 mm、尾梁及插板伸出總長2 300 mm、插板距巷道底板1 000 mm、回撤通道寬度4 600 mm,老塘側矸石埋壓長度取2 000 mm、回撤通道幫部取2 500 mm,擬定鋪網長度為20 m。工作面長度為200 m,故采取聚酯纖維網規格:長×寬=208 m×20 m,鋪設時長邊平行于工作面鋪設,短邊沿工作面走向鋪設。推采過程中每推采一茬沿工作面走向將柔性網短邊與兩順槽頂幫部金屬網進行聯網,聯網呈“三花眼”布置[5],聯網間距200 mm;當鋪設第一茬柔性網時需采用Φ18 mm×1 600 mm錨桿配合1.6 m桁架固定在巷道頂板上(具體工藝見2.3),從而達到固定柔性網的目的,鋪設平面圖如圖2所示。工作面前后端頭柔性網網邊的固定,采用在工作面切眼沿走向打設固定錨桿對網邊進行固定[6],錨桿間距800 mm。

圖2 掛設柔性網平面圖Fig.2 Hanging flexible net

2.2 掛網前準備工作

在掛設柔性網前期應對工作面每臺液壓支架前立柱安裝一部手動絞盤,選擇合適尺寸的抱箍及Φ16 mm螺栓將手動絞盤底座與立柱固定牢固,然后手動絞盤纏繞Φ6 mm鋼絲繩30 m,并在鋼絲繩末端用Φ6 mm鋼絲繩卡子打設100 mm長的連接環,每個連接環打設繩卡子數不得少于2道,煤機需停在機頭正道處。

柔性網運輸工作。柔性網從地面運輸至工作面,從2#輔運大巷把柔性網運輸至回順巷道,回順運輸利用DBT叉車將柔性網運輸至前部裝載機機尾處。利用手拉葫蘆將柔性網擺設整齊捋順;工作面運輸利用前部刮板輸送機低速牽引運輸,溜子上運輸時將柔性網前段5 m處向后折疊并捆緊,確認擺放好后低速開動溜子將網運輸至工作面。[7]

2.3 初次鋪網操作

初次鋪網時,分為四個步驟:

1)進入末采階段后,當推采至距停采線17.5 m時沿傾向施工一茬固網錨桿,錨桿尺寸選用Φ18 mm×1 600 mm錨桿,打設完畢后錨桿露絲長度不少于3絲。錨桿打設位置為每兩架液壓支架前梁空隙處。

2)柔性網由前部刮板輸送機拉運到位,均勻擺放在煤墻后方,將捆綁繩解開。在固網錨桿上固定好滑輪,把絞盤鋼絲繩穿過滑輪,柔性網初始端需提前預留10個網格長度,翻折方向為朝向液壓支架端,便于后續用托盤固定柔性網,用網鉤將鋼絲繩穿入柔性網,并綁扎牢固,具體如圖3-a所示。

3)掛設柔性網結束后,需同時多人配合,通過絞盤將整個柔性網提升,提升高度為距離固網錨桿300 mm處停止提升,如圖3-b所示。

4)提升柔性網到固定高度后,從機頭機尾同時作業,逐架拆除滑輪并進行固網作業,用錨桿鐵托盤安裝牢固柔性網折疊部分。固網時,每10 m用1根3 m長的板梁對煤墻進行支護,片幫嚴重區域,每米1根板梁支護。需登高作業區域,固網梯子一端懸掛于柔性網上,另一端固定于電纜架上,用螺栓固定牢靠。最后將鋼絲繩從柔性網底部繞過并固定于固網錨桿上,鋼絲繩需留設不少于6 m的富余長度,纏繞在絞盤上。

此時柔性網已全部掛設完畢,操作手動絞盤進行鋪網作業,當采煤機割煤時收回支架護幫板并將柔性網收起防止滾筒損壞柔性網,如圖3-c所示。當采煤機割過后及時伸出護幫板并將柔性網放下,如圖3-d所示,及時將支架拉移到位。在進行絞盤收網、放網時必須多人配合操作到位,才能及時完整地保護柔性網不受到損壞。

3-a 掛設柔性網

3-b 提升柔性網

3-c 割煤時狀態

3-d 放網時狀態圖3 鋪網工藝圖Fig.3 Net hanging technology

2.4 鋪網流程

工作面按照采煤機在機頭正道為例[8]:收機頭1#-30#架網→采煤機向機頭割煤過程中,支架工逐步放網,并從30#架向機頭交錯伸支架護幫→拉架至機頭→采煤機割至機頭,停機、閉鎖→降支架前梁上前30#架半圓木→收前30#架網→采煤機空刀返回30#架→從機頭推溜→收30#架至機尾的網,采煤機向機尾割煤→放30#架至95#架網,并從30#架向95#架交錯伸支架護幫→拉架至95#架,從30#架推溜至95#架→采煤機割至機尾,停機、閉鎖→放95#架至117#架網,并從95#架向117#架交錯伸支架護幫→拉架至機尾→降支架前梁上30#架至機尾半圓木→收117#架至95#架網→采煤機返回95#架上機尾正道→溜子從95#架推溜機尾。

3 新工藝應用效果

原傳統綜放回撤掛網工藝需全部人工進行作業,每割1刀煤鋪1次網,每班大約需100人參加掛網作業,大量人員在刮板輸送機刮槽內作業,登高作業時間久,存在冒頂片幫傷人隱患,安全危險性系數極大。

40202工作面采用新工藝鋪網技術相比傳統工藝主要有以下幾個方面提升:

1)有效減少了工作面人員數量,掛網期間使用絞盤滑輪代替之前人工進行柔性網掛設工作,使當班工作人員數量減少至一半,同時也有效保護了柔性網整體性不被破壞,一次性掛設整個工作面煤壁。

2)有效保證了施工人員的人身安全。該工作面為仰角末采,在進行初次上網期間煤壁側浮煤極易脫落砸傷工作人員。采用新工藝在進行提升柔性網后,能夠在施工人員和煤壁之間形成一道天然屏障,避免落煤以及煤灰對施工人員造成的危害。同時利用絞盤提升柔性網大大減少了登高作業次數,也就降低了員工在進行施工作業時的危險系數。

3)有效減少掛網作業時間,采用新工藝技術掛網方法,僅僅花費不到5 h時間就完成了整個工作面的鋪網工作,速度相比之前提高了3倍。

4 結束語

在40202工作面首次進行仰角末采掛網新工藝,取得了良好的實施效果。得益于初次掛網的快速性安全性,整個末采貫通過程中無施工人員受傷,并且末采回撤時間也大大減少,鋪網效果良好,為后續液壓支架的回撤做出了巨大保障。該仰角末采掛網新工藝也為其他煤礦綜放工作面順利貫通回撤提供了借鑒。