高強度聚酯纖維柔性網在綜放工作面末采的應用

郝少龍

（山西王家嶺煤業有限公司，山西 忻州 036600）

1 工程概況

18104綜放工作面位于王家嶺井田一采區北翼，工作面北鄰礦界，南側與采區集中輔運大巷相接，西側為未采區實體煤，東側為保護煤柱及18105 工作面采空區。工作面長度242 m，設計推進長度1941 m，煤層平均厚度7.87 m，傾角2°～9°。18104 膠帶順槽設計寬5.5 m，凈高3.5 m，18104回風順槽設計寬5.5 m，高4.0 m，兩條順槽均采用“錨網（索）+梯子梁”永久支護。18104 工作面沿煤層傾斜布置走向推進，沿4#煤層底板回采，采高3.5 m，平均放煤高度4.37 m，采放比為1:1.249。工作面共布置174 臺支架，兩端頭分別采用過渡架、端頭架支護頂板，兩順槽超前支護采取超前支架支護。

4#煤層基本頂為中粗砂巖、粗粒砂巖，厚度一般為2.5～9.75 m，比較堅硬；直接頂為砂質泥巖、泥巖，厚度一般為3.1～6.8 m，較松軟；偽頂為碳質泥巖、泥巖和煤線，厚度一般為0.5～1.0 m，容易脫落。

2 末采施工工藝

2.1 柔性網鋪頂工藝[1-4]

（1）掛網工序。打掛網錨桿→安裝馬蹄環→穿吊網鋼絲繩→固定鋼絲繩→運網→吊網→連網→收網。

（2）打掛網錨桿。割煤至距停采線16.5 m（前探梁收回狀態）時，采高控制在（3.5±0.1）m，最后一刀煤留底1～1.2 m。在距支架前梁端200 mm處，每隔兩個支架架縫間打設一根錨桿（如遇頂板破碎無法錨固可更換為Φ17.8 mm×5300 mm 的錨索），錨桿規格為Φ18 mm×1800 mm，拉拔力不小于100 kN，共打70 根。每隔10 臺支架打設一根掛網錨索，錨索規格Φ17.8 mm×5300 mm，拉拔力不小于250 kN，共打13 根。所有錨桿（索）外露200 mm，每根錨桿（索）安設一個馬蹄環，然后用配套螺母（鎖具）將馬蹄環固定在錨桿上。

（3）固定吊網鋼絲繩。在兩順槽距副幫1000 mm 位置頂板各打3 根錨索（與掛網錨桿一直線），錨索間距350 mm，錨索規格為Φ17.8 mm×5000 mm。先將機尾側鋼絲繩端從3 根錨索繞過后用托盤壓緊固定，鋼絲繩端頭用4 個專用鋼絲繩卡壓緊，繩卡間距200 mm，端頭余量不少于200 mm。將吊網鋼絲繩（Φ18.5 mm×260 m）通過馬蹄環從機尾穿至機頭，膠帶順槽側一端通過錨索托盤后繞過安裝在副幫上的導向滑輪，鋼絲繩端頭固定在采煤機上緩慢拉動使其繃緊后，緊固錨索托盤壓緊鋼絲繩，松開采煤機上的鋼絲繩，將鋼絲繩端頭繞過3 根錨索后，用4 個專用鋼絲繩卡固定好鋼絲繩端頭，繩卡間距200 mm，端頭余量不少于200 mm。

（4）運輸網片。用鏟板車將柔性網（柔性網規格為長×寬=261 m×22 m）從回風順槽運到超前支架前。在回風順槽與工作面拐角處呈圓弧形支設4 根單體柱，以防止拖移柔性網的過程中將網撕破。確認機尾三角區頂幫支護可靠后，將網片的卷向調整好，用鋼絲繩一端與柔性網固定，另一端與前部運輸機鏈固定，撤出運輸機內人員后低速開動前部運輸機緩慢將柔性網拖至運輸機溜槽內。拉移網片至采煤機滾筒處，將柔性網的前端20 m 向后折疊并用錨鏈捆緊，用絞盤將25 m 網片吊起，開動采煤機使網片穿過采煤機機身后將網片放下固定在采煤機機身上，開動采煤機將柔性網拖至工作面機頭位置。

（5）掛柔性網。柔性網拖移到位后，在待降超前支架頂梁兩側打設單體支護頂板，單體間距1 m，其他超前支架和1～20 架支架初撐力打到24 MPa 以上。將端頭柔性網松開錨鏈，降下超前支架頂梁（以網片能通過為宜），使用連接環將網邊鋼絲繩與吊網鋼絲繩連接，然后升起超前支架頂梁。將奇數架絞盤鋼絞線帶鉤子的一端從吊網鋼絲繩上穿過鉤住柔性網邊鋼絲繩，將偶數架絞盤鋼絞線穿過網片底部鉤到吊網鋼絲繩上后，手動搖盤開始吊網，待網邊鋼絲繩與吊網鋼絲繩重疊后，利用連接環將兩根鋼絲繩連接，連接環間距為500 mm。展延出兩順槽的網，拉展鋪平后用14#鐵絲雙股與原順槽的頂（幫）網連在一起，在巷道頂板中部打設一根錨索固定網片。待柔性網邊鋼絲繩與吊網鋼絲繩全部連接牢固后，取開奇數架鉤子從柔性網的下方穿過，鉤在吊網鋼絲繩上，利用手動搖盤將柔性網吊起，掛網工序完成。

2.2 末采割煤（14 刀共11.2 m）

網卷全部吊起在支架前梁下以后，機組開始割煤，每隔一個采煤機機身長度移一次支架，移架前先使用手搖絞盤將被移支架附近網片放下，并將偶數號支架護幫打開挑起網片至頂板，然后拉移奇數號支架，待奇數號支架全部拉移后，逐架將偶數支架護幫板收回，隨后移架。以此方法將整個工作面網片鋪至頂板，展延出兩順槽的網，拉展鋪平后用14#鐵絲與原順槽的頂（幫）網連在一起，在巷道頂板中部（膠帶順槽超前支架頂梁外側）打設一根錨索固定網片和鋼絲繩，鋼絲繩一端繞過錨索后用不少于4 個專用U 型卡固定端頭。以此方法完成停采前14 刀割煤、鋪網工作（鋪網、割煤、移架工序見圖1、圖2、圖3）。

圖1 采煤機割煤前，用手動絞盤將網片收起，開始割煤

圖2 采煤機割煤后，松開手動絞盤將網片放下，然后移架

圖3 移架后，用手動絞盤將網片收起

末采正規循環作業方式：割煤→落網→移架→收網→推溜→割煤。

2.3 回撤通道割煤、支護

（1）工面煤壁距停采線6 m 范圍內割煤。割煤距停采線6 m 時，進行正常割煤、推溜、鋪網工藝，割煤距停采線6 m 開始施工第一排頂板錨索。施工工藝流程：割煤→落網→移架→支護→收網→推溜→割煤。

割煤距停采線4 m 時，支架與溜子開始脫鉤，移溜工序改用單體液壓支柱沿著割煤方向順序頂溜。先用護幫板將網片頂起支護，護幫板夠不到時使用專用撐桿將網片頂起支護，直至停采線為止。施工工藝流程：割煤→頂網→支護→收網→單體頂溜→割煤。

（2）回撤通道頂、幫支護。割煤距停采線6 m時打第一排錨索，第一排與第二排錨索間距1750 mm，排距800 mm。第三排到第八排使用“錨索+鋼帶”支護，錨索間距1200 mm，排距800 mm。頂板錨索：第一、三、五、七排錨索為SKZ22-1/1860 型Φ21.8 mm×8300 mm 中空注漿錨索，第二、四、六、八排錨索為十九芯Φ21.8 mm×8300 mm 鋼絞線（根據頂板巖性調整錨索長度，保證錨固端錨固在穩定巖層內1.8 m 以上），每根錨索配一支型號為K2360 和兩支Z2360 樹脂錨固劑，拉拔力不小于250 kN。第一、二、三排錨索間距1.75 m（架間打設），第四到第八排錨索間距1.2 m，配套2800 mm×140 mm×8 mm 型三孔W 鋼帶，每根鋼帶施工3 根錨索，鋼帶成邁步式布置。每割一刀煤（0.8 m）打一排錨索，每刀割煤30 架支護完成后再繼續割煤、支護，依此至停采線為止共打設八排錨索。

待最后一刀割完，打完最后一排頂錨索后，將剩余網片沿煤壁全部放下，開始支護幫部。采用“錨桿+鋼托板+柔性網”聯合支護幫部，從上往下共打4 排錨桿，錨桿排距為800 mm，間距1000 mm，每根錨桿使用一塊350 mm×280 mm×4 mmW 拱形托板壓緊網片，每根錨桿配一支k2360樹脂錨固劑，施工后拉拔力不小于120 kN，扭矩不小于250 N·m。

每次工作面割煤到錨索施工排距時留底煤1～1.2 m 高作為平臺，便于錨索、錨桿施工。具體支護方案如圖4～圖6。

圖4 18107 回撤通道支護斷面圖（mm）

圖5 18107 回撤通道頂板支護平面圖（mm）

圖6 18107 回撤通道巷幫支護圖（mm）

3 柔性網護頂應用效果分析

18104 綜放工作面煤層厚度較大，裂隙較為發育，頂板易冒落且煤壁易片幫，采用高強度聚酯纖維柔性網鋪頂工藝取代傳統金屬網鋪、聯網工藝后，取得了良好的應用效果：

（1）柔性網一次性鋪設在工作面后方，隨采隨鋪，避免了人員頻繁搬運網片、進入采煤空間聯網等作業工序，降低了人員勞動強度，提高了安全系數。

（2）柔性網片為一個整體，無需進行聯網，工作面可持續推進，省去了停機聯網的時間，大大提高了作業效率。相比于傳統金屬網末采護頂工藝，柔性網末采護頂節省了約5 d 時間，每班用工人數減少了一半。

（3）采用柔性網護頂后，末采推進過程中未出現頂板冒落及大面積兜矸現象，護頂效果較好，且柔性網上架后向后移動速度較快。

4 結論

18104 綜放工作面末采階段采用高強度聚酯纖維柔性網鋪頂工藝，成功替代了傳統金屬網鋪、聯網的繁瑣工藝，該工藝不僅降低了施工人員數量和勞動強度，而且大幅度提高了工作面末采作業效率及圍巖控制效果，保證了設備的安全快速回撤及人員安全，取得了顯著的社會效益。