鋼絲繩在工作面回撤期間代替錨桿索的應(yīng)用研究

周正兵

【摘 要】 綜放工作面末采階段牽涉到諸多工程問題，特別是拉架通道的支護和撤面工藝的安全工作非常重要。10101工作面拉架通道頂板采用錨網(wǎng)支護，其余均采用掛金屬網(wǎng)護頂并用鋼絲繩掩護，代替末采階段傳統(tǒng)的頂板管理方式，從而實現(xiàn)了工作面安全、快速、高效回撤，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】 工作面回撤;鋼絲繩;頂板管理;施工工藝;應(yīng)用研究

【中圖分類號】 TD355 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）02-0013-03

1概述

綜采放頂煤工作面末采撤面期間牽涉到諸多工程問題，它是一項重要的系統(tǒng)工程。選擇合理的停采線位置是增加煤炭回收率的關(guān)鍵，礦壓分析表明，綜采放頂煤工作面的周期來壓表現(xiàn)得更加劇烈，一般頂板的極限垮距較大，導(dǎo)致工作面兩巷原支護極易出現(xiàn)大網(wǎng)兜，甚至造成錨桿、錨索斷裂，給工作面回撤工作的安全帶來巨大隱患。

工作面末采回撤期間，由于回撤拉架道受超前礦壓的影響，巷道收縮變形量明顯、頂板離層加劇，從而使巷道圍巖弱化，原支護部分受損。工作面回撤期間頂板管理有多種方式，其中采用高強聚酯纖維柔性網(wǎng)護頂方式效果不錯，但成本相對較高、推廣性差。

本10101工作面采用末采階段拉架通道頂板采用錨網(wǎng)支護，其余均采用掛金屬網(wǎng)護頂并用鋼絲繩掩護，代替末采階段傳統(tǒng)的頂板管理方式，從而可實現(xiàn)工作面安全、快速、高效回撤。

2工作面回撤與施工方案

2.1工程概況

山西呂梁中陽付家焉煤業(yè)有限公司是晉煤重組的整合礦井。主體企業(yè)為山西大土河焦化有限責任公司，井田面積9.1156km2，批準開采4-10號煤層，設(shè)計可采儲量3582.4萬噸，設(shè)計生產(chǎn)能力120萬噸/年，服務(wù)年限23年。屬高瓦斯礦井，瓦斯絕對涌出量46.7m3/min，相對涌出量12.2m3/t，煤層經(jīng)鑒定為Ⅱ級自燃，煤塵具有爆炸危險性。礦井水文地質(zhì)類型為中等。

10101工作面為付家焉煤業(yè)有限公司10號煤層第一個綜合機械化放頂煤回采工作面，其傾斜長度150m，煤層厚度6.54m，機采高度3m，放頂煤高度3.54m。工作面老頂為中粒砂巖，厚度7m;直接頂為細砂巖，厚度1.8m;直接底為泥巖，厚度1.8m;老底為細砂巖，厚度2.93m（見圖1所示）。

2.2工作面回撤與施工方案

考慮到我礦實際工作面周期來壓在13-15m范圍，結(jié)合10101綜放工作面井下現(xiàn)場實際生產(chǎn)條件及狀況，確定為10101綜放工作面生產(chǎn)推進至距停采線13m處時進入末采階段開始施工拉架通道;為保障回撤工作安全、順利進行，必須對拉架道進行加強支護，10101工作面采用補打錨桿、錨索加強支護，支護示意圖見圖2、圖3所示。

具體施工方案如下：

（1）當工作面回采至13m時，工作面開始鋪網(wǎng)，第一排鐵絲網(wǎng)采用20mm×2000mm的螺紋鋼錨桿（間距3m）支護到頂板上。工作面在鋪網(wǎng)前，先沿支架頂梁前鋪設(shè)第一根鋼絲繩，然后把鐵絲網(wǎng)穩(wěn)固在鋼絲繩上，鐵絲網(wǎng)一端固定到打好的螺紋鋼錨桿上。

（2）工作面回采至停采線11m時拉第二根鋼絲繩貫穿整個工作面固定鐵絲網(wǎng)，回采至停采線10.4m時拉第三根鋼絲繩貫穿整個工作面固定鐵絲網(wǎng)，以后每推進0.6m拉一根鋼絲繩貫穿整個工作面固定鐵絲網(wǎng)。鋼絲繩一直鋪至拉架道處，鋼絲繩在下，鐵絲網(wǎng)在上。

（3）拉架道內(nèi)，支護連續(xù)鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，采用錨桿、錨索加強支護。

（4）頂板支護完畢后，對工作面煤壁進行錨網(wǎng)支護，支護間排距為0.8×0.8m，即第一排距頂板0.2m處開始支護，第二排與第一排間距為0.8m，錨桿排距為0.8m。

3施工工藝

3.1鋪網(wǎng)

鐵絲網(wǎng)的規(guī)格：長×寬=1m×10m，用16#鐵絲聯(lián)網(wǎng)。

鐵絲網(wǎng)的長邊沿工作面方向鋪設(shè)，短邊沿工作面推進方向鋪設(shè)，綁扎的間距為200mm。在掛第二茬以后的鐵絲網(wǎng)時，下茬網(wǎng)與上茬網(wǎng)壓茬長度不少于200mm，下茬網(wǎng)必須搭接在上茬網(wǎng)的上方，以防拉架時掛破網(wǎng)片。

鐵絲網(wǎng)的連接采用16#鐵絲雙鎖式扭接，鎖扣間距為200mm，每扣扭3圈，其連接方式采用三角法連接。

鐵絲網(wǎng)沿工作面方向一直鋪設(shè)到膠帶順槽和軌道順槽內(nèi)，與膠帶順槽和軌道順槽的鐵絲網(wǎng)對接。

隨著工作面的推進，當所鋪網(wǎng)在液壓支架頂梁前沿露頭小于2m時，應(yīng)及時接網(wǎng)，連網(wǎng)時要求網(wǎng)邊對正，壓茬整齊，左右接縫錯開。

每次鋪網(wǎng)后，將支架護幫板（編號為奇數(shù)架）打出，將金屬網(wǎng)用鐵絲固定在支架護幫板上，然后將護幫板收回，當采煤機通過后移架前，放下鐵絲網(wǎng)，將偶數(shù)架的護幫板打出，以防移架時刮壞鐵絲網(wǎng);移架時支架要降至脫離鐵絲網(wǎng)，嚴禁相鄰兩部支架同時移架。

3.2施工錨索

從鋪網(wǎng)線開始算起，兩巷設(shè)置15組點，要求每組點要設(shè)在兩巷道內(nèi)相同的尺點上，第一組間距為2m，以后每組間距為0.6m一組，用錨索鉆機打鋼絲繩吊掛眼，10101膠帶順槽打在靠10101膠帶順槽一側(cè)的左邊頂板上，10101軌道順槽打在靠10101軌道一側(cè)的右邊頂板上，錨索要垂直頂板。眼位由技術(shù)人員提前用自噴漆標出，采用Φ15.24×8000mm錨索。用兩根錨固劑攪拌均勻注實，要求錨索外露長度在200mm左右，便于緊固鋼絲繩。

3.3穿鋼絲繩

沿全工作面鋪設(shè)一根Φ20mm的鋼絲繩，兩端繞在兩巷頂板內(nèi)預(yù)先打好的錨索上（一端兩根錨索），并上緊托盤，每端再用3個鋼絲繩卡子固定住。搭接時，將鋼絲繩挑到支架頂梁上。

3.4拉架通道內(nèi)，支護采用錨桿、錨索加強支護，錨桿間排距為0.8×0.8m，錨索間排距為1.6×1.2m，鐵絲網(wǎng)搭接不得小于200mm，用雙股16#鐵絲每隔200mm進行一次綁接并且牢固可靠;進行錨索支護（即每支護一根錨桿支護一根錨索），拉架通道內(nèi)錨索支護后呈二·一·二布置。

3.5頂錨桿錨固扭矩力達到100N·m，拉拔力不小于105kN;幫錨錨固扭矩力達到100N·m，拉拔力不小于70kN;錨索拉拔力為160kN;拉拔力不應(yīng)小于設(shè)計值的90%;錨桿露出螺母長度10～50mm，錨索露出鎖具長度150～250mm;每根錨桿使用兩卷MSCK-2340錨固劑，錨索使用兩卷MSCK-2360錨固劑。

3.6采高的控制的技術(shù)要求：為方便回撤的需要，當工作面回采至停采線18m時，應(yīng)根據(jù)回撤支架需求的高度對工作面的采高進行控制，煤機司機在割煤過程中逐步增加工作面的采高，當工作面回采至13m時，要確保工作面采高達到3m左右。

4經(jīng)濟效益分析

隨著工作面推進，液壓支架前移，連續(xù)鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)至停采線處，密集鋼絲繩和鐵絲網(wǎng)形成一道屏障，有效地阻擋采空區(qū)煤矸的涌出，安全性好。鋼絲繩鋪設(shè)方法簡單快捷，施工容易，減少了工人的勞動強度，縮短了工期3天（見表1所示），保證了工作面末采時的推進度。鋼絲繩為井下廢舊鋼絲繩，屬于二次利用，節(jié)省了施工錨桿、錨索等所需要的材料及人工費309011元。

5結(jié)論

通過在10101工作面的實際應(yīng)用表明，采用鋼絲繩代替末采階段傳統(tǒng)的加強錨桿錨索支護的頂板管理方式是可行的。

工作面回撤期間，利用鋼絲繩進行頂板管理的施工工藝簡單，效果良好。

與傳統(tǒng)錨桿錨索支護相比，采用廢舊鋼絲繩維護頂板，節(jié)省了錨桿錨索的成本，技術(shù)效益和經(jīng)濟效益明顯。

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