柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)在大采高綜采工作面末采期的應(yīng)用

徐擁軍

(內(nèi)蒙古雙欣礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

大采高綜采工作面液壓支架的回撤由于工作面采高大,為保證支架撤除期間的安全性，頂板維護(hù)顯得尤為重要。以往大采高綜采工作面末采期采用的金屬菱形網(wǎng),在運(yùn)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)以及支護(hù)質(zhì)量上存在著很多安全問題。柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)采用一次性鋪設(shè)，免除聯(lián)網(wǎng)工序，減少停機(jī)時(shí)間, 柔性網(wǎng)整體性強(qiáng)，上架及移動(dòng)速度快，提高了生產(chǎn)效率，減少了末采時(shí)間。網(wǎng)片可根據(jù)工作面情況預(yù)制不同強(qiáng)度和規(guī)格,避免了作業(yè)人員使用金屬網(wǎng)時(shí)頻繁運(yùn)網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)作業(yè),降低了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,保障了作業(yè)人員的安全。

1 基本情況

1.1 工作面概況

222207工作面為內(nèi)蒙古雙欣礦業(yè)楊家村煤礦22采區(qū)第3個(gè)回采工作面，工作面布置在礦井一水平2-2上煤層中，該工作面四周及上下煤層均未開采，為實(shí)體煤。2-2上煤層可采范圍埋深120～155m，平均140m左右，該工作面有效回采長(zhǎng)度為1932m，傾向長(zhǎng)度為154m，平均煤厚為6.05m，平均采高5.5m。

工作面頂板為細(xì)粒砂巖及砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖及粉砂巖。吸水狀態(tài)抗壓強(qiáng)度1.2～9.4MPa，自然狀態(tài)抗壓強(qiáng)度f=5.7～76.9MPa，平均24.3MPa，煤層堅(jiān)固性系數(shù)0.58～7.84，抗拉強(qiáng)度0.38～3.79MPa，抗剪強(qiáng)度1.44～17.39MPa，軟化系數(shù)0.06～0.43。煤層頂?shù)浊闆r見圖1。

圖1 井煤層鉆孔柱狀

因工作面頂?shù)装鍙?qiáng)度小，完整性差，故在工作面回采期間，留0.3m左右的頂煤和0.2m左右的底煤，以利頂板管理。在工作面末采期間，采用了柔性樹脂纖維網(wǎng)整體上網(wǎng)施工技術(shù)，取得了良好的效果。

1.2礦用柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)簡(jiǎn)介

礦用柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)是以高強(qiáng)度聚酯纖維長(zhǎng)絲為原料，用高模、高強(qiáng)度滌綸長(zhǎng)絲捆綁編織成基體，在該基體的表面涂覆一層可阻燃導(dǎo)靜電的涂層，然后通過編織工藝加工成不同強(qiáng)度和規(guī)格的礦用產(chǎn)品。該產(chǎn)品重量輕，每平方米柔性網(wǎng)重量只有同類金屬網(wǎng)的一半左右，每平方米的最大拉力強(qiáng)度可達(dá)1200kN，是金屬網(wǎng)無法相比的。該產(chǎn)品不易老化，耐酸堿，柔韌性好、重量輕，使用壽命長(zhǎng)，具有強(qiáng)度高、阻燃、抗靜電等性能，可應(yīng)用于巷道支護(hù)、工作面鋪設(shè)假頂。其技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)技術(shù)參數(shù)

2 末采期掛柔性樹脂纖維假頂網(wǎng)的施工工藝

2.1 掛網(wǎng)前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 工作面與停采線調(diào)齊

根據(jù)工作面停采線位置，提前50m調(diào)整工作面機(jī)頭、機(jī)尾與停采位置的距離，確保工作面機(jī)頭、機(jī)尾同時(shí)到達(dá)停采線位置，并保證工作面刮板輸送機(jī)及支架不上竄、下滑。

2.1.2 工作面層位調(diào)整

工作面末采期間，隨時(shí)掌握推進(jìn)度，當(dāng)工作面與停采線剩余50m時(shí)，及時(shí)測(cè)量工作面層位狀況，確保工作面與主撤通道在同一層位貫通，頂?shù)装宀怀霈F(xiàn)大的錯(cuò)差。

2.1.3 工程質(zhì)量要求及主要材料設(shè)備的準(zhǔn)備

(1)工作面距停采線14m時(shí)開始鋪設(shè)柔性網(wǎng)，掛網(wǎng)前必須保證所有支架都達(dá)到設(shè)計(jì)初撐力，確保工作面支護(hù)強(qiáng)度，同時(shí)保持頂板完整，工作面直線度符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定。

(2)掛網(wǎng)前在工作面安裝4臺(tái)風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)，同時(shí)準(zhǔn)備好φ16-M18-1000mm錨桿、錨固劑、鉆桿、鉆頭、攪拌器、打錨桿用的梯子和木板，并將柔性樹脂纖維網(wǎng)、鋼絲繩、16號(hào)網(wǎng)絲等材料，根據(jù)需要量運(yùn)到位，按順序碼放整齊，不得影響施工。支架提前安裝好連接鋼絲繩的絞盤和滑輪，每個(gè)支架安裝1個(gè)絞盤和卡箍，卡箍安裝在支架缸套上，滑輪安裝在吊環(huán)上，絞盤、鋼絲繩和滑輪盡量保持在同一直線上。

(3)根據(jù)222207工作面末采期控制頂板方案，考慮到網(wǎng)子下垂等因素，根據(jù)工作面實(shí)際長(zhǎng)度增加6m的富余量(不包括兩巷道)，根據(jù)頂板實(shí)際壓力情況及達(dá)到合理經(jīng)濟(jì)的目的，編制1塊PET400×400RS與PET800×800RS混合編織整體柔性纖維網(wǎng)，長(zhǎng)×寬為160m×14m，網(wǎng)格大小為40mm×30mm，沿網(wǎng)片長(zhǎng)邊在距離網(wǎng)端200mm鋪設(shè)1根長(zhǎng)166m，φ10mm的鋼絲繩，同時(shí)在網(wǎng)的另一長(zhǎng)邊側(cè)距離網(wǎng)端1800mm鋪設(shè)4條φ18.5mm鋼絲繩(鋼絲繩預(yù)先固定在柔性纖維網(wǎng)上)，繩間距為1000mm，工作面掛網(wǎng)時(shí)另外鋪設(shè)4條φ18.5mm鋼絲繩，共計(jì)8條鋼絲繩。柔性網(wǎng)編織工藝見圖2。

圖2 222207工作面柔性網(wǎng)編織工藝

(4)在柔性網(wǎng)進(jìn)入運(yùn)輸機(jī)之前，在機(jī)尾處支設(shè)3棵以上單體支柱，并固定連鎖，防止網(wǎng)在該處拖拉時(shí)被損壞，必要時(shí)使用舊膠帶對(duì)該處進(jìn)行防護(hù)。為了防止拖運(yùn)網(wǎng)和上網(wǎng)后的采煤過程中，采煤機(jī)機(jī)身上的棱角刮壞網(wǎng)片，在采煤機(jī)機(jī)身及搖臂上鋪設(shè)舊膠帶并捆綁固定。

2.2 掛網(wǎng)施工

2.2.1 掛網(wǎng)施工主要步驟

掛網(wǎng)施工共分4個(gè)大步驟：網(wǎng)片進(jìn)入工作面后展開，用鋼絲繩吊掛在支架頂梁下部；吊起網(wǎng)片后采煤機(jī)割煤；割煤過后，放網(wǎng)，然后順序移架，再吊起網(wǎng)；樹脂纖維網(wǎng)片鋪設(shè)完成，聯(lián)網(wǎng)及錨索固定，然后開始回撤。

關(guān)鍵步驟中柔性網(wǎng)配合采煤、移架過程如圖3 、圖4所示。割煤前用手動(dòng)絞盤將纖維網(wǎng)絞起，開始割煤；割煤后松開手動(dòng)絞盤將纖維網(wǎng)放下，然后跟機(jī)拉架；拉架后用手動(dòng)絞盤將纖維網(wǎng)絞起，采煤機(jī)返機(jī)清浮煤，纖維網(wǎng)恢復(fù)到圖3狀態(tài)。

圖3 割煤前

圖4 割煤后

2.2.2 鋪網(wǎng)實(shí)施工藝

(1)柔性樹脂纖維網(wǎng)在工作面掛網(wǎng)前一次性運(yùn)輸至工作面回風(fēng)巷。在回風(fēng)巷合適位置上設(shè)置導(dǎo)向裝置，便于網(wǎng)片運(yùn)輸至工作面。網(wǎng)片放置方向應(yīng)正確，保證網(wǎng)片進(jìn)入工作面后可向支架側(cè)打開。

導(dǎo)向裝置可利用膠帶托輥或3個(gè)以上單體支柱代替。另外，在工作面巷道有尖銳突起物處鋪設(shè)覆蓋物(一般采用廢膠帶)，將其放置在巷道底板用來防止網(wǎng)片掛傷。

(2)采煤機(jī)割煤距停采線14m時(shí)開始掛網(wǎng)，在割鋪第一茬網(wǎng)前的最后一刀煤時(shí)只割頂煤，不割底煤，由采煤機(jī)司機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)高采煤機(jī)后滾筒的位置，使工作面煤壁留出一個(gè)臺(tái)階，要求所留的臺(tái)階必須平整，截深要夠，便于在其上搭設(shè)打眼的工作臺(tái)。處理完工作面片幫、鱗皮，拉空輸送機(jī)，閉鎖工作面設(shè)備，在確認(rèn)無安全隱患后進(jìn)行打錨桿、掛鋼絲繩、掛網(wǎng)作業(yè)。

(3)采煤機(jī)停在靠運(yùn)輸巷側(cè)，停機(jī)后固定導(dǎo)向裝置，用鏈條將網(wǎng)片的端頭和刮板機(jī)鏈連接起來，啟動(dòng)刮板機(jī)向機(jī)頭位置拖動(dòng)網(wǎng)片，直至將全部網(wǎng)片拖到工作面。

(4)網(wǎng)片不得扭曲，起始端的鋼絲繩清晰可見。將捆住網(wǎng)片的繩索剪斷，放開折疊的部分，使網(wǎng)片有5.0m左右外露，便于安裝。

(5)將隔架絞盤上面安裝好的鋼絲繩，在網(wǎng)片下面穿過與起始端的鋼絲繩連接。

(6)采用錨桿固定鋼絲繩的方法將柔性網(wǎng)網(wǎng)邊與鋼絲繩固定在頂板上。每2個(gè)支架打1個(gè)眼，將眼打在支架間前梁端，每根錨桿使用1支錨固劑和馬蹄環(huán)，并將鋼絲繩穿過馬蹄環(huán)后上好錨桿螺帽，用采煤機(jī)預(yù)緊鋼絲繩后將鋼絲繩兩端與巷道錨索固定。固定柔性網(wǎng)時(shí)，采用手動(dòng)絞盤上的鋼絲繩將柔性網(wǎng)網(wǎng)邊與頂板固定鋼絲繩絞起，并使用自鎖環(huán)或鐵絲等將2根鋼絲繩固定在一起。

(7)上網(wǎng)工作完成后，撤出工作面機(jī)道內(nèi)人員，用絞盤將網(wǎng)片拉起，吊至支架下方，并確保下方有采煤機(jī)能正常通過空間。開始割下一刀煤。

(8)先松開絞盤上的繩子，讓網(wǎng)片下落1.5m左右距離，然后逐架拉移支架，在滯后采煤機(jī)后滾筒4個(gè)架左右拉架，應(yīng)確保每個(gè)支架降下來的幅度足夠多，以免刮壞網(wǎng)片。

(9)拉完支架后，再用絞盤將網(wǎng)片絞起，重復(fù)割煤—放網(wǎng)—移架—收網(wǎng)—割煤程序，直到工作面停采。

(10)距停采線8m時(shí)，沿傾向在距頂板下1.0m處，掛1根φ18.5mm鋼絲繩，鋼絲繩與纖維網(wǎng)中間每隔200mm用14號(hào)雙股鐵絲連一扣，每1.0m掛1道鋼絲繩，共鋪7根。

(11)工作面推進(jìn)到回撤通道位置后，將柔性網(wǎng)與回撤通道頂板金屬網(wǎng)聯(lián)接，聯(lián)接工藝及要求與金屬網(wǎng)施工工藝相同。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

222207工作面末采從2012年4月10日中班開始實(shí)施掛網(wǎng)工作，到4月12日中班掛網(wǎng)工作結(jié)束，共用6個(gè)生產(chǎn)班，實(shí)現(xiàn)了工作面與主撤道安全順利貫通，回采速度較快，護(hù)頂柔性樹脂纖維網(wǎng)完好，貫通質(zhì)量較222201和222203工作面有明顯改善，從末采掛網(wǎng)到回撤結(jié)束，工作面頂板保持完整，主回撤道原始支護(hù)有效，頂板整體下沉量小(最大為510mm)，出架空間滿足了回撤工藝要求，達(dá)到了安全快速撤面的目的，為今后實(shí)現(xiàn)工作面安全快速撤出積累了經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)束語

高強(qiáng)度柔性樹脂纖維網(wǎng)整體鋪網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)，為煤礦高效末采提供了一整套同步上網(wǎng)整體鋪設(shè)新工藝，該工藝簡(jiǎn)化了收尾工序，提高了綜采工作面回撤效率和安全性。通過鋪網(wǎng)實(shí)踐認(rèn)為大采高綜采工作面末采使用整體柔性網(wǎng)具有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：

(1)與金屬網(wǎng)相比，柔性網(wǎng)一次性鋪設(shè)，免除聯(lián)網(wǎng)工序，減少停機(jī)時(shí)間，增加了推進(jìn)速度，減少了礦山壓力積聚對(duì)頂板和煤壁的影響時(shí)間，增加了頂板和煤壁的完整性，減少了漏頂、溜幫現(xiàn)象。

(2)避免頻繁運(yùn)網(wǎng)和進(jìn)入面前進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，為鋪網(wǎng)工作人員創(chuàng)造了安全的空間，提高了作業(yè)的安全性，同時(shí)也降低了鋪網(wǎng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)柔性網(wǎng)整體性強(qiáng)，上架及移動(dòng)速度快，提高了生產(chǎn)效率，減少了末采時(shí)間。

(4)鋪網(wǎng)和割煤、推溜和移架協(xié)調(diào)作業(yè),循環(huán)速度快，工藝緊湊，減少了窩工、怠工現(xiàn)象。

(5)柔性網(wǎng)強(qiáng)度大，護(hù)表能力強(qiáng)、整體性好，為支架回撤創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。

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