東曲礦柔性網(wǎng)大采高綜采工作面收尾工藝應(yīng)用

姚鴻基

（山西焦煤西山煤電西銘礦，山西 太原 030052）

東曲礦+860 m 水平投產(chǎn)后，開采其東翼的二、八采區(qū)下組煤（8#、9#煤層），其中首采面28202 工作面開采8#、8#上煤層，其總厚度為3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工藝。在加快回采的同時(shí)，綜采工作面的收尾、拆除工作也存在著許多不安全因素，尤其是支架拆除期間頂板的管理問題，傳統(tǒng)的金屬網(wǎng)、板梁、圓木支護(hù)形式及收尾工藝已不能滿足支護(hù)強(qiáng)度的需求，難以保證工作面設(shè)備的正常安全回撤[1-2]。為確保該工作面安全快速回撤，必須改變目前人工鋪掛金屬網(wǎng)的收尾方式，借鑒其他礦井工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)聚酯纖維增強(qiáng)塑料網(wǎng)，為大采高綜采工作面實(shí)現(xiàn)安全快速回撤提供技術(shù)保證。

1 工程概況

東曲礦位于山西省古交市，隸屬于山西焦煤集團(tuán)西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，生產(chǎn)能力4.0 Mt/a。28202 工作面配備大型液壓支架，即ZY9600/25/55 型掩護(hù)式液壓支架，開采8#、8#上煤層，其總厚度為3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工藝。直接頂巖為灰?guī)r，平均厚度4.4 m，普氏系數(shù)7；老頂為細(xì)粒砂巖，平均厚度6.0 m；直接底為砂質(zhì)泥巖，平均厚度4.35 m。

2 綜采工作面原收尾工藝

東曲礦8#煤層綜采工作面以前一直沿用金屬網(wǎng)鋪網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)的傳統(tǒng)收尾工藝，在工程實(shí)踐當(dāng)中存在下述幾個(gè)方面的缺點(diǎn)[3]：

1）現(xiàn)場聯(lián)網(wǎng)施工作業(yè)當(dāng)中，金屬網(wǎng)所需聯(lián)網(wǎng)作業(yè)時(shí)間長、作業(yè)人員多，將對工作面正常快速推進(jìn)造成很大影響，嚴(yán)重制約工作面收尾效率。

2）綜采工作面采煤機(jī)每割一刀煤后必須進(jìn)行一次聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，金屬網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)時(shí)必須逐片進(jìn)行聯(lián)接，工序十分繁雜，工作量相應(yīng)也較大。

3）收尾作業(yè)現(xiàn)場需要人員頻繁進(jìn)出刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行運(yùn)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以確保施工作業(yè)的安全。

4）在大采高工作面，為實(shí)現(xiàn)停采前工作面煤壁圍巖穩(wěn)定，保證人員在煤壁前聯(lián)網(wǎng)的安全，往往通過降低工作面采高的作業(yè)方式來控制頂板及工作面煤壁，從而造成煤炭資源的丟棄浪費(fèi)。

3 綜采工作面柔性網(wǎng)收尾工藝

28202 工作面推進(jìn)到距離停采線16 m 位置時(shí)開始鋪網(wǎng)作業(yè)，采用聚酯纖維塑料網(wǎng)+ 鋼絲繩+錨索收尾支護(hù)工藝，共計(jì)鋪網(wǎng)18 刀。收尾工藝參數(shù)如圖1 所示。

圖1 28202 綜采工作面柔性網(wǎng)收尾工藝

28202 綜采工作面柔性網(wǎng)收尾工藝工序步驟包括：

（1）工作面運(yùn)網(wǎng)

在運(yùn)輸柔性網(wǎng)前，首先要保證柔性網(wǎng)在運(yùn)至工作面鋪開后方向正確，當(dāng)柔性網(wǎng)運(yùn)至機(jī)尾三角區(qū)域后，現(xiàn)場安設(shè)三根單體液壓支柱作為拉網(wǎng)導(dǎo)向使用，以減少柔性網(wǎng)摩擦和防止刮壞柔性網(wǎng)。用鋼絲繩將網(wǎng)和運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行連接，使運(yùn)輸機(jī)低速運(yùn)行，開始拉網(wǎng)工作。網(wǎng)卷拉至靠近機(jī)頭時(shí)，保證富裕量5 m 左右，停止拉運(yùn)。降低支架，將網(wǎng)長邊與支架頂梁前端采用14#鐵絲進(jìn)行聯(lián)接固定，每隔一架固定一次，再升起支架，使柔性網(wǎng)展開[4]。

（2）展網(wǎng)

拉移第二卷網(wǎng)和第三卷網(wǎng)時(shí)，采用和第一卷拉移相同的方法，保證第一卷和第二卷、第二卷和第三卷的搭接長度均滿足3～5 m 的搭接要求。將鋼絲繩安裝于各絞盤上，并于網(wǎng)片下面將鋼絲繩與網(wǎng)邊進(jìn)行聯(lián)接，要求展開柔性網(wǎng)時(shí)不能發(fā)生扭曲[5]。

（3）掛網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)

工作面掛纖維網(wǎng)前，距停采線16 m 時(shí)，掛兩道1.2 m×5 m 的金屬菱形網(wǎng)，確保其長邊沿工作面方向進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)金屬網(wǎng)在頂梁壓住網(wǎng)邊后將柔性網(wǎng)和金屬網(wǎng)聯(lián)結(jié)后帶動(dòng)上網(wǎng)，將柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)靠頂板側(cè)進(jìn)行聯(lián)接固定，從而減輕首次聯(lián)網(wǎng)時(shí)支架移架過程中對柔性網(wǎng)產(chǎn)生的向前摩擦搓網(wǎng)作用。通過液壓支架的挑梁依次安設(shè)網(wǎng)片，在確保上網(wǎng)快速的同時(shí)，也要保證網(wǎng)片安設(shè)平整牢靠。掛網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場如圖2 所示。

圖2 28202 綜采工作面柔性網(wǎng)掛網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場

（4）正常割煤、拉架

當(dāng)柔性網(wǎng)掛網(wǎng)結(jié)束后，通過手動(dòng)操作絞盤在工作面逐架將柔性網(wǎng)絞緊使其牢固懸吊于支架前梁的下方，然后開機(jī)掃底煤，推溜正常割煤。在采煤機(jī)割完煤后，在其前10 架范圍內(nèi)通過手動(dòng)操作絞盤把網(wǎng)片收到支架頂梁的下方，再依次重復(fù)采煤機(jī)割煤、絞盤放網(wǎng)、推動(dòng)運(yùn)輸機(jī)推溜、絞盤收網(wǎng)的工序，直至回采到工作面的回撤通道。

（5）鋪網(wǎng)

除前兩道金屬網(wǎng)外，工作面共回采18 刀。在回采第1～8 刀時(shí)，工作面正常生產(chǎn)割煤，重復(fù)進(jìn)行割煤、放網(wǎng)、移架、收網(wǎng)、割煤程序，直至回采至第9 刀。

工作面在回采第9～13 刀時(shí)，每刀在柔性網(wǎng)下加設(shè)一道φ21.5 鋼絲繩貫通工作面。鋼絲繩和柔性網(wǎng)之間通過雙股型號(hào)為14#綁絲進(jìn)行聯(lián)接，其間距200 mm，要求確保所綁設(shè)鋼絲繩同上一道工序所綁設(shè)的鋼絲繩必須平行，避免發(fā)生鋼絲繩打彎的情況，共計(jì)綁設(shè)5 道鋼絲繩。鋪網(wǎng)現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 28202 綜采工作面柔性網(wǎng)鋪網(wǎng)現(xiàn)場

4 綜采工作面柔性網(wǎng)收尾工藝實(shí)施效果

28202 工作面自開始收尾作業(yè)至回撤通道鋼梁、單體加強(qiáng)支護(hù)完工的工期9 天，再至拆除設(shè)備完工，共計(jì)工期41 天。

4.1 技術(shù)效果

現(xiàn)場應(yīng)用表明，通過柔性網(wǎng)鋪網(wǎng)收尾工藝可簡化工序、提高效率、確保安全，具有技術(shù)革新價(jià)值。在工作面安全、高效回撤過程中的作用具體表現(xiàn)為：

（1）可實(shí)現(xiàn)柔性網(wǎng)一次性鋪設(shè)，避免出現(xiàn)頻繁運(yùn)輸和聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，從而大幅度降低人工作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，確保現(xiàn)場安全施工作業(yè)。

（2）在工作面收尾過程中省去了頂網(wǎng)聯(lián)接的工序，從而節(jié)省頂網(wǎng)聯(lián)接工序時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速收尾回撤作業(yè)。

（3）柔性網(wǎng)收尾整體性好，柔性網(wǎng)安設(shè)到支架上及其向采空區(qū)的移動(dòng)速度較快。

（4）柔性網(wǎng)的鋪設(shè)同工作面采煤機(jī)割煤、推進(jìn)運(yùn)輸機(jī)、支架移架之間可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，從而達(dá)到每一循環(huán)快速施工。

4.2 工效分析

掛金屬網(wǎng)作業(yè)，每班配備掛網(wǎng)人員為10 人；掛聚脂纖維網(wǎng)作業(yè)，每班無需配備專門的掛網(wǎng)人員，支架工即可操作。

表1 纖維網(wǎng)與金屬網(wǎng)掛網(wǎng)過程比較

4.3 社會(huì)效益

從社會(huì)效益來看，柔性網(wǎng)收尾工藝具有節(jié)省人力物力、施工安全高效等優(yōu)點(diǎn)，對傳統(tǒng)金屬網(wǎng)收尾工藝進(jìn)行了全面革新。有效減輕了金屬網(wǎng)等材料的運(yùn)網(wǎng)、搬送和聯(lián)接等人工作業(yè)，達(dá)到了減輕人工作業(yè)強(qiáng)度的目的，同時(shí)可為工作面設(shè)備在回撤時(shí)提供頂板和工作面煤壁圍巖的穩(wěn)定，確保工作面設(shè)備在回撤期間進(jìn)行安全快速拆除。實(shí)踐證明，這一工藝在提高回撤通道施工進(jìn)度和頂板控制管理方面具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語

結(jié)合前期現(xiàn)場調(diào)研和東曲礦實(shí)際情況，對大采高綜采工作面收尾提出革新，全面應(yīng)用聚酯纖維網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，實(shí)踐證明，這一工藝在提高回撤通道施工進(jìn)度和頂板控制管理方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值，形成了適合東曲礦8#煤大采高綜采工作面特有地質(zhì)條件下的收尾模式。在東曲礦+860 m 水平二采區(qū)首采面28202 綜采工作面成功應(yīng)用聚酯纖維網(wǎng)后，可推廣應(yīng)用到之后的28804、28204、14216、28806、28206、28808、28208、28810、28210等工作面收尾當(dāng)中，鋪設(shè)金屬網(wǎng)收尾工藝縮短工期30%～50%，大大提高了收尾效率，從而顯著提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。