高強度柔性纖維網在綜放工作面末采中應用

許 起

（長春興煤業有限公司，山西 大同 037101）

1 概況

長春興煤業有限公司601 工作面位于井田南盤區，工作面南部為井田邊界，東部為南盤區大巷，北部為602 工作面，西部為韓家洼煤礦22206 工作面采空區。

601 工作面回采煤層為22#層，煤層平均厚度為9.5 m，煤層平均傾角為2°，煤層相對穩定，煤體容重為1.4 t/m3，變異系數為11.53%。頂底板巖性見表1。

表1 601 工作面回采煤層頂底板巖性匯總表

601 工作面順槽長度為1682 m，傾向長度為220 m，采用綜合機械化放頂煤回采工藝，采煤高度為3.5 m，放煤高度為6.0 m。為了保證盤區巷道保護煤柱穩定性，工作面末采位置為1414 m。

2 工作面原末采設計及問題分析

2.1 工作面末采設計

2.1.1 末采方案

601 工作面回采至1424 m 處開始停止放煤，采用留頂煤回采，回采高度為3.5 m，留頂煤厚5.0 m，對留頂煤處施工一排錨索吊棚進行維護控制；回采至1418 m 處時，施工第二排錨索吊棚并鋪設金屬網；回采至1414 m 處時，停止移架，施工回撤通道，回撤通道寬度為3.5 m，高度為3.5 m，回撤通道施工時采用單體柱配合支架推拉千斤進行移溜割煤，回撤通道施工期間對通道頂板及工作面煤壁采用錨桿（索）聯合支護[1-5]。

2.1.2 原末采支護設計

601 工作面原末采時回撤通道頂板及煤壁支護設計采用錨桿鋼帶、單錨索、錨索吊棚等聯合支護。

（1）頂板支護。在施工回撤通道期間，先在支架頂梁前方0.15 m 處施工一排錨索吊棚，吊棚長度為3.5 m，吊棚錨索施工在相鄰兩架支架之間，錨索間距為1.75 m（液壓支架寬度）。錨索吊棚施工完后，對回撤通道施工四排錨桿鋼帶，鋼帶長4.8 m，每根鋼帶與5 根錨桿配套支護頂板，錨桿間排距為1.0 m。頂板共計施工兩排單錨索，錨索長度為6.3 m，錨索布置間距為3.0 m，排距為2.0 m。

（2）護幫支護。回撤通道施工到位后，工作面煤壁采用單錨桿支護，共計布置三排，錨桿間距為1.0 m，排距為1.3 m。

（3）護網。頂板及巷幫護網采用8#鉛絲編制的棱形網格金屬網，每卷網長4.0 m，寬2.0 m，網與網之間搭接寬度為0.2 m，并采用14#鉛絲五花連接。

2.2 主要問題分析

根據北盤區101、102 等工作面末采支護現狀來看，存在以下幾方面問題：

（1）支護效果差。采用放頂煤回采工藝，煤層厚度大，在末采期間留頂煤厚度達6.0 m，而設計的頂錨桿長度為2.5 m，頂錨索長度為6.3 m，支護錨固段位于頂煤中，當頂煤破碎、離層時，錨桿（索）支護失效現象嚴重。同時，在末采應力作用下，回撤通道頂板出現蠕動變形，錨桿（索）無法適應大變形圍巖，錨桿（索）支護出現斷裂、變形等現象。

（2）支護勞動強度大。原回撤通道中支護工序相對復雜，在施工錨索吊棚、錨桿鋼帶時每班需5～8 人配合施工，作業人數多，勞動強度大，且回撤通道每4 d 方可支護一排，支護效率低。

（3）施工周期長。根據101、102 工作面結采施工現狀，工作面回撤通道每排錨桿鋼帶施工周期為3 d，每排錨索吊棚施工周期為3.5 d，每排單錨索施工周期為1.5 d，工作面煤壁單錨桿施工周期為4 d，整個回撤通道支護時間達27.5 d，施工周期長。

（4）成本費用高。601 工作面采用傳統支護設計時，頂板需補打錨桿880 套，鋼帶160 根，錨索吊棚210 架（三排），單錨索140 套，護幫錨桿600 套，金屬網150 卷，整個回撤通道支護成本費用達67.8萬元。

3 高強度柔性纖維網的應用

為了簡化末采時支護工序，降低支護成本費用以及勞動強度，縮短末采周期，決定采用高強度柔性纖維網代替傳統的錨桿（索）支護。

3.1 柔性纖維網結構特性

601 工作面采用高強度柔性纖維網型號為JDPET600×600MS，每卷網長度為60 m，寬度為20 m。纖維網采用高模和高強度滌綸長絲捆綁編織成基體并在其表面涂抹一層抗靜電、阻燃以及防水涂層。纖維網網孔尺寸為50 mm×50 mm，重梁為3.4 kg/m2，纖維網縱向及橫向最大載荷為600 kN。每卷纖維網長邊側由廠家安裝一根長度為70 m、直徑為20.8 mm 鋼絲繩。與傳統金屬網、塑料網相比，JDPET600×600MS 纖維網具有承載能力強、變形率低、柔性好等優點。

3.2 施工工藝

（1）601 工作面回采至1434 m（距停采線20 m）處，開始對頂板鋪設JDPET600×600MS 型柔性纖維網，整個末采期間工作面共計鋪設4 卷纖維網。鋪網前首先在運輸、回風順槽頂板固定兩個直徑為25 mm 滑輪，并采用一根長230 m、直徑15 mm 鋼絲繩將三卷網穿拉為整體，然后通過端頭兩個滑輪進行固定。

（2）為了防止在移架時造成纖維網錯位，在距穿拉鋼絲繩0.5 m 處施工一排單錨索進行固定，錨索布置間距為5.0 m，相鄰兩卷纖維網之間采用鉛絲將長邊側鋼絲繩進行固定。

（3）纖維網固定后，在移架時通過支架頂梁將其與頂板覆蓋接觸，支架每移動5.0 m 施工一排固定錨索，移架過程中通過邊側鋼絲繩調整纖維網平整度，工作面回采至1414 m 時停止移架，在支架前方0.3 m 處施工一排錨索吊棚對纖維網進行固定，如圖1。

（4）停止移架后，在每架支架前探梁上鋪設一架的伸縮梁，如圖1。伸縮梁主要由兩根長2.5 m的槽鋼采用滑輪活動連接，伸縮梁最大延伸長度為5.0 m，利用伸縮梁使纖維網與頂板接觸。

圖1 601工作面結采期間柔性纖維網施工平面示意（mm）

（5）工作面從1414 m 處開始每推進1.5 m 對頂板施工一排錨索吊棚對纖維網進行固定，回撤通道頂板共計施工3 排錨索吊棚，第三排吊棚施工在距工作面煤壁0.2 m 處頂板上。

（6）回撤通道頂板鋪網完成后，將纖維網沿煤壁平鋪下來，然后在距底板1.5 m 處施工一排斜角錨桿對其進行固定，斜角錨桿長度為1.5 m，錨桿布置斜角為45°，錨桿布置間距為3.0 m。

4 結語

（1）降低了勞動強度。工作面末采期間采用柔性纖維網后，通過液壓支架頂梁即可自動鋪網，無需人工鋪設，與傳統錨桿（索）支護相比，簡化了支護工序，每班只需4 人即可，降低了勞動強度。

（2）提高了支護效果。與傳統錨桿（索）支護相比，柔性纖維網為整體結構，對破碎頂板可大面積支護，支護面積大、承載能力強，而且纖維網韌性強，可適用于大應力蠕動變形，支護效果好。通過現場觀察發現，601 工作面回撤通道采取柔性纖維網支護后，頂板未出現破碎、冒漏現象，局部區域出現下沉，但下沉量不足0.14 m。

（3）縮短了末采周期。采用柔性纖維網支護簡化了支護工序，601 工作面末采周期為23 d，與傳統工作面末采工序相比，周期縮短了4.5 d。

（4）降低支護成本費用。JDPET600×600MS型纖維網每卷價格8.5 萬元，工作面共計鋪設4 卷，總價格34 萬元，三排錨索吊棚成本費用10.5 萬元，與傳統錨桿（索）支護相比，支護成本費用減少23.3 萬元。