關(guān)于綜采工作面末采階段施工技術(shù)研究

郭瑞猛

(太原正越工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030000)

引 言

煤礦的回采工作面開采工作主要分為五個階段，即為安裝階段、初采階段、回采階段、末采階段和最后的回收階段，其中末采階段的施工所涉及到的工藝最難，且施工環(huán)節(jié)最多，同時其也直接關(guān)系著資源是否能夠正?；厥眨虼藨?yīng)高度重視這一環(huán)節(jié)，采取科學(xué)的施工技術(shù)保證末采質(zhì)量。

1 工作面概況

某綜采工作面開采的煤層為10#煤層，工作面的斜長為185 m，工作面平均傾角為6°，最大傾角為10°。瓦斯的含量較低，同時煤塵?？赡芤鸨āＦ錇棰蝾愖匀济簩印Ｃ簩拥闹苯禹敒樯罨疑搸r，且局部含有部分砂質(zhì)，其普氏硬度系數(shù)為3.0，基本頂主要由深灰色石灰?guī)r構(gòu)成，其密度和硬度較高，普氏硬度系數(shù)為12，直接底由灰黑色頁巖構(gòu)成，基底主要由深灰色砂質(zhì)泥巖構(gòu)成。綜合作業(yè)面工作中主要采用的設(shè)備有采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、130臺液壓支架，同時還設(shè)置了破碎機(jī)、設(shè)備列車、轉(zhuǎn)載機(jī)以及皮帶輸送機(jī)。綜采工作面停采時，材料巷P3點(diǎn)前41.95 m，運(yùn)輸巷R4點(diǎn)前54.05 m，且應(yīng)在工作面與停采線心相距20 m時，結(jié)合頂板的實(shí)際情況和周圍的壓力情況確定是否進(jìn)入到末采階段，支架上要積極鋪設(shè)金屬網(wǎng)。如圖1所示。

2 綜采工作面末采施工

為充分確保工作面設(shè)備回收的有效性與安全性，在綜采工作面與停采線距離為20 m時完成末采施工，回收施工過程中需要的綜采設(shè)備回收空間，回收時應(yīng)合理利用絞車硐室、設(shè)備出切眼處出口彎道抹角的處理[1]。

圖1 綜采工作面巷道布置示意圖

2.1 回收空間及回收通道施工

采煤機(jī)與刮板運(yùn)輸機(jī)回收和液壓支架拉出及轉(zhuǎn)移裝車后留下的空間就是回收空間，煤壁側(cè)處工作面支架底座前腳附近位置與煤壁之間的空間為液壓支架提供移動通道?；厥湛臻g和回收通道對設(shè)備回收有著十分重要的作用，此外，其質(zhì)量和性能也會影響工作面回收的安全和質(zhì)量[2]。

該采煤機(jī)割煤與該綜采工作面回收空間的形成關(guān)系緊密，利用液壓支架、經(jīng)緯網(wǎng)、方木、鋼絲繩和單體液壓支柱等構(gòu)件達(dá)到維護(hù)頂板的作用。同時利用樹脂錨桿與經(jīng)緯網(wǎng)共同保護(hù)煤壁?；厥胀ǖ赖膶挾纫矐?yīng)為液壓支架回收提供充分的空間，液壓支架最低的支撐高度為1.9 m，施工中受到多種因素的影響無法下降到規(guī)定的部位。此外其還會受到支架前梁厚度、頂梁方木的有效高度充分確保底板到支架護(hù)幫板油缸的高度應(yīng)在3 m以上。回收通道的寬度應(yīng)可保證回收支架調(diào)節(jié)方向的規(guī)定。以液壓支架的長度和寬度參數(shù)來明確支架調(diào)相，需要的通道寬度從煤壁到支架定量前段的距離應(yīng)不小于2.4 m，回收空間和回收通道施工主要的環(huán)節(jié)如下。

首先，工作面與停采線相距20 m時，應(yīng)充分結(jié)合現(xiàn)場的基本情況完成末采施工，此外，應(yīng)在支架上方設(shè)置金屬網(wǎng)，直到到達(dá)停采的位置。

其次，工作面與停采線相距9 m時，應(yīng)結(jié)合施工的要求鋪設(shè)鋼絲繩，鋪設(shè)的間距為1 m，共鋪設(shè)9根，鋼絲繩一般應(yīng)設(shè)置于金屬網(wǎng)和梁的中間。鋼絲繩應(yīng)緊密地與金屬網(wǎng)連接。兩巷頂板煤柱上應(yīng)設(shè)置兩根錨索，從而起到固定鋼絲繩的作用。工作面與停采線距離為2.4 m且自家尾部的雙層金屬網(wǎng)在采空區(qū)冒落巖石下時，則應(yīng)采取有效措施處理支架推移頭連接銷，施工中應(yīng)準(zhǔn)確移動，循環(huán)進(jìn)度應(yīng)設(shè)為0.6 m。

再次是四把刀工藝。第一刀需將木梁插到支架的上方，梁在下，金屬網(wǎng)在上，并在每個支架上插入兩根木梁，梁頭要與工作面煤壁保持垂直的關(guān)系，且其間距應(yīng)為0.75 m；第二和第三刀相同，都是規(guī)格為0.6 m的抽梁；第四刀是在煤壁處使用單層金屬網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，且滿鋪至落地，施工完畢后拔出木梁，將木梁端部與煤壁相接，實(shí)現(xiàn)木梁頂住煤壁的效果。此外，于每根木梁與煤幫相鄰處支設(shè)單體液壓支柱，并保證相鄰支柱之間的距離0.75 m為宜。在進(jìn)行第二、四刀割煤作業(yè)時，工作人員需要沿著工作面煤壁方向在第二、四刀頂板位置設(shè)置1排錨索，且相鄰錨索的施工間距要控制在4.5 m左右，錨索施工完畢后，工作人員應(yīng)利用錨索的鐵板將金屬網(wǎng)壓在頂板上。在割第四刀時，還需要注意進(jìn)行停機(jī)閉鎖工作，每割30 m即進(jìn)行一次，并且要使用單片金屬網(wǎng)進(jìn)行煤壁鋪設(shè)直至落地，同時做好幫錨桿和加貼住幫施工，直到施工結(jié)束。回架通道煤壁幫應(yīng)用玻璃鋼樹脂錨桿與木托板有機(jī)結(jié)合，以強(qiáng)化護(hù)幫的效果[3-5]。且將其設(shè)置為0.9 m×0.9 m的矩形結(jié)構(gòu)。具體參照圖2。

2.2 切眼出口抹角施工及抹角支護(hù)工藝

在綜采工作面切眼和運(yùn)輸巷連接處存在拐角，其角度為90°，為了保證工作面回收設(shè)備運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，需對直角拐彎采取抹角處理方式，以增強(qiáng)拐角的平滑度。以綜采工作面現(xiàn)場實(shí)際為基礎(chǔ)，拐角施工中擬采用風(fēng)鎬破煤施工技術(shù)，同時采用人工運(yùn)送的方式制作弧長3.5 m,拐角半徑為2 m的扇面，由于施工后抹角位置的跨度相對較大，因此該處的頂板壓力較大。對此可采取有效措施加強(qiáng)支護(hù)。

圖2 回收通道示意圖

抹角施工中，工作面兩側(cè)的彎道需依據(jù)運(yùn)輸規(guī)范的要求，工作面出口的彎道轉(zhuǎn)移半徑也應(yīng)滿足規(guī)范的要求。以錨網(wǎng)支護(hù)的方式來支護(hù)彎道巷幫，其中材料選擇為經(jīng)緯金屬網(wǎng)及規(guī)格為20 mm×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿，并注意加設(shè)木托板于錨桿托盤下方位置，以此壓緊金屬網(wǎng)，相鄰支護(hù)排距設(shè)置在900 mm左右。

在彎道處的頂板支護(hù)則采用錨索與錨網(wǎng)配合的方式完成的。其中錨桿扔選擇規(guī)格為20 mm×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿，并將其布置成扇形，注意扇形的弧度應(yīng)按照軌道轉(zhuǎn)彎的半徑設(shè)置，在兩排錨桿中間設(shè)置錨索，相鄰錨索之間的距離控制在1 m左右為宜，且排間距離不能超過800 mm，如圖3所示。

圖3 抹角支護(hù)示意圖

2.3 關(guān)于絞車硐的設(shè)置

當(dāng)回收通道內(nèi)有液壓支架或是其他設(shè)備在運(yùn)行，則可以利用絞車在工作面設(shè)備的通道方向的出口位置，制成一個絞車硐，但需要注意的是，工作面設(shè)備通道中心線應(yīng)與絞車硐的中心線實(shí)現(xiàn)重合，本工程中，絞車硐寬3 m，長5 m，高為2.5 m。絞車硐在施工的過程中，則應(yīng)從底部開始施工，以此來保障絞車硐底板可以與切眼的底板實(shí)現(xiàn)平行。

2.4 加強(qiáng)對作面運(yùn)輸巷回收通道的支護(hù)

在對設(shè)備進(jìn)行回收的過程中，最為關(guān)鍵的回收通道就是工作面運(yùn)輸巷，但其在應(yīng)用的過程中會因?yàn)槌爸С袎毫Φ母蓴_，而導(dǎo)致巷道發(fā)生形變。因此為最大程度實(shí)現(xiàn)設(shè)備回收運(yùn)輸路線的暢通無阻，這就需要對超前段的支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行提升。本工程中，依據(jù)巷道的實(shí)際情況，我們選擇4 m長的π型梁，以及DW3.5型單體支柱，以此來組成一梁三柱的支護(hù)形式，其中控制棚距為9 m～11 m，超前支護(hù)長度不少于30 m。

3 施工安全注意事項(xiàng)

1) 在末采施工中應(yīng)當(dāng)采取有效措施嚴(yán)格控制連網(wǎng)的性能，單網(wǎng)搭接和雙層網(wǎng)互相搭接施工工藝也需充分滿足規(guī)范的基本要求。

2) 全面結(jié)合停采的距離來調(diào)整雙網(wǎng)掛設(shè)的距離，末采施工結(jié)束后，架后的雙網(wǎng)應(yīng)全部落地。

3) 鋪設(shè)鋼絲繩的過程中，確保鋼絲繩與網(wǎng)的連接距離在300 mm以上，同時鋼絲繩的兩端需嚴(yán)格按照要求固定在專用的錨索上。

4) 在四刀施工前，先檢查工作面溜子的垂直度，確保四刀工序中的每一個細(xì)節(jié)均可滿足施工的基本要求。

5) 在施工中要高度重視采高問題。完成網(wǎng)的鋪設(shè)施工后，采煤機(jī)為了避開割網(wǎng)，會適度降低采高，所以，要在掛網(wǎng)前確定掛網(wǎng)高度，保證掛網(wǎng)完成后，回撤設(shè)備的通道高度滿足設(shè)備回撤的要求。

6) 回收通道所有的貼幫點(diǎn)柱均應(yīng)處于完好無損的狀態(tài)，支架一般設(shè)置在底部。并結(jié)合實(shí)際把控迎山的角度，幫貼點(diǎn)柱應(yīng)全部設(shè)置放倒鏈，在施工中，需做好通道內(nèi)幫柱點(diǎn)的循環(huán)注漿。

7) 回收通道當(dāng)中的所有幫錨施工必須保證其及時性和有效性，且間、排距離也要滿足施工的要求，錨固力和緊固質(zhì)量需確保工作面的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

末采與回收準(zhǔn)備工作在工作面設(shè)備回收中起到了十分重要的作用，同時其也直接影響了工作面設(shè)備回收的安全性。采取有效措施加強(qiáng)對人員組織和技術(shù)準(zhǔn)備的管理，嚴(yán)格按照施工要求展開施工，可有效提高施工質(zhì)量，讓綜采面設(shè)備回收效果達(dá)到理想水平，進(jìn)而避免出現(xiàn)冒頂和漏頂?shù)瘸Ｒ妴栴}，提高工作面設(shè)備運(yùn)行效率，達(dá)到工作預(yù)期目標(biāo)。