薄煤層綜采工作面末采區(qū)域柔性網護頂技術研究與應用

陳小云

（山西保利鐵新煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031300）

1 工程概況

鐵新煤業(yè)2201工作面位于二采區(qū)，工作面北部和南部均為實體煤，工作面東部為井田邊界，西部為二采區(qū)運輸大巷。工作面開采2#煤層，煤層平均厚度為1.1 m，屬大部分穩(wěn)定可采煤層。煤層頂板巖層主要為泥巖和粉砂巖，底板巖層為泥巖和細粒砂巖。2201工作面距二采區(qū)運輸大巷11.7 m處為工作面停采線，2201工作面進行末采階段時，為保障末采期間回撤通道圍巖的穩(wěn)定，擬采用柔性網護頂技術進行破碎頂板的控制。

2 柔性網護頂技術

工作面末采區(qū)域采用普通金屬網護頂作業(yè)時，存在的主要問題有3方面：（1）工作面每推進一刀即需進行一次鋪網聯(lián)網作業(yè)，且聯(lián)網時需要人工操作較多，勞動強度大；（2）運網和聯(lián)網工作需要在刮板運輸機和煤壁前進行作業(yè)，安全系數(shù)低；（3）工作面鋪設金屬網作業(yè)時間長，聯(lián)網質量不易保證，造成工作面推進速度慢，不利于采空區(qū)的防火管理[1-3]。

柔性網護頂技術中采用的網片材質主要為聚酯纖維，聚酯纖維柔性網具有重量輕、體積小和柔軟的特征。采用柔性網護頂技術能夠有效免除末采期間作業(yè)人員的頻繁運網、聯(lián)網和吊網工作[4]，可大幅提升末采期間的回采速度，降低勞動強度。

柔性網護頂施工時，主要分為5個步驟實施：（1）柔性網片運至現(xiàn)場后，將其展開，并將鋼絲繩吊掛完畢；（2）將柔性網片吊起后，進行工作面的割煤進刀作業(yè)；（3）工作面進刀后，液壓支架進行間隔移架，并將護幫板依次循環(huán)頂出，在頂板打設錨桿索及鋼帶；（4）柔性網片鋪設完畢后，通過打設錨桿進行固定，并依次進行撤架作業(yè)；（5）在工作面撤架位置間隔采用木垛或木柱進行臨時支護。

工作面末采期間采用柔性網護頂工藝時，當確認網片吊掛到位后，將卷的搭接部分進行聯(lián)結，確保工作面兩端頭部分的網片與頂板固定牢靠后方可進行割煤作業(yè)。在工作面拉出超前支架將網片全部上到頂板后，通過液壓支架上的手動絞盤將網卷兜起，開始進行割煤作業(yè)。具體生產工藝循環(huán)如圖1所示[5-6]。

圖1 工作面生產循環(huán)工藝示意圖

工作面采煤機割煤前，通過手動絞盤將柔性網進行鉸起，隨后進行割煤作業(yè)。當采煤機割煤后，在距機組后滾筒10架左右的位置處，確保每個液壓支架降低幅度，松開手動絞盤后將纖維網放下，隨后進行移架。液壓支架拉架后，再一次將纖維網拉起，進行割煤作業(yè)。在頂板進行上網過程中，充分利用支架的推移進行挑網、壓網和吊掛。具體柔性網施工過程中網片拉起、放下的方式如圖2所示。

圖2 工作面末采區(qū)域柔性網護頂工藝

3 回撤通道圍巖控制

3.1 圍巖控制方案

當2201工作面推采至停采線9 m時，需打錨桿、鋪柔性網、掛鋼絲支護頂板，共需要掛鋼絲繩8根，具體柔性掛網施工方案如下：

（1）當工作面距離停采線9 m時，割煤后及時拉移支架使支架頂梁距離煤壁0.3 m，在距支架頂梁前端0.15 m的位置，按傾向方向打設第一排錨桿（未上托盤和螺母），錨桿間距3.0 m，然后從機頭向機尾鋪設柔性網，柔性網沿工作面走向方向鋪設，2張柔性網卷（82.5 m×10 m），網片壓茬3 m，搭接處每200 mm用14#鍍鋅鐵絲聯(lián)結牢固。鋪設完網后上緊托盤和螺母。柔性網鋪設完畢后，采煤機開始割煤，推進夠1.8 m時，開始掛第一根鋼絲繩，在運輸巷、材料巷兩端頭各打設兩根錨桿，錨桿間距200 mm，將鋼絲繩的兩頭分別用三個繩卡固定在端頭所打設的兩根錨桿上，鋼絲繩繞過錨桿的距離不得小于1 m。鋼絲繩固定完畢后，將第一根鋼絲繩與柔性網用14#鐵絲雙股扭轉720°進行捆綁，捆綁間距200 mm。第一排鋼絲繩與柔性網連接完畢后，在鋼絲繩下方打設一排錨桿托住鋼絲繩與柔性網，托繩錨桿間距10 m。

（2）第一根鋼絲繩掛設完畢，當工作面推進0.6 m時，采煤機每割15 m，停機閉鎖采煤機和刮板輸送機，在靠工作面煤壁側使用DW22型單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）將柔性網貼至頂板進行臨時支護，單體柱間距1500 mm，開始在距第一根鋼絲繩0.6 m的位置掛第二根鋼絲繩，依次類推。繼續(xù)向前推進1.0 m后，掛第三根鋼絲繩，依次類推，直至8根鋼絲繩掛設完畢。

（3）當工作面距離停采線剩余6.3 m時，開始在距停采線6.3 m的位置打設錨桿，錨桿間排距為5000 mm×1200 mm。錨索在距第五排錨桿0.3 m的距離處開始打設，間排距為1500 mm×1200 mm。支架頂梁上共計打設4排錨桿，回撤通道內共計打設4排錨桿、2排錨索。

具體回撤通道施工前柔性網掛設及錨桿索支護參數(shù)如圖3所示。

圖3 末采期間柔性網掛設及回撤通道支護平面圖

當2201工作面回采至距離停采線2.4 m時，開始施工回撤通道，回撤通道寬度×高度= 2.4 m×1.9 m，采用煤機擴回撤通道，共需擴4刀，具體施工方法如下：

（1）支架頂梁距離停采線2.4 m時，停止拉架，此時通道內共支護4排錨桿、2排錨索以及“一架兩棚”支護。

（2）工作面繼續(xù)推進，采煤機每割15 m，停機閉鎖采煤機和刮板輸送機，在煤壁側使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進行臨時支護，臨時支護打設完畢后，開始支護第五排錨桿，錨桿間排距800 mm×600 mm。

（3）工作面推進夠1.2 m后，采煤機每割15 m，停機閉鎖采煤機和刮板輸送機，在煤壁側使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進行臨時支護。臨時支護打設完畢后，開始支護第六排錨桿，間排距800 mm×600 mm，并支護第一排錨索，間排距1500 mm×1200 mm。

（4）支護完畢后，開始割第三刀，采煤機每割15 m，停機閉鎖采煤機和刮板輸送機，在煤壁側使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進行臨時支護。臨時支護打設完畢后，開始支護第七排錨桿，錨桿間排距為

800 mm×600 mm。

（5）支護完畢后，繼續(xù)割第四刀煤，采煤機每割15 m，停機閉鎖采煤機和刮板輸送機。工作面打好臨時支護后，開始支設第八排錨桿，錨桿間排距800 mm×600 mm，并支護第二排錨索，錨索間排距1500 mm×1200 mm。頂板支護完畢后，在工作面煤壁打設三排錨桿并掛菱形網支護，錨桿間排距為800 mm×800 mm。

（6）煤壁支護完畢后，在煤壁側使用DW22型單體液壓支柱配合π型梁（L=2.8 m）支護頂板，單體柱間距750 mm，π型梁一頭搭接在液壓支架頂梁上方，搭接長度不小于300 mm。所有打設的單體柱必須拴好防倒繩。

具體2201工作面回撤通道支護斷面如圖4所示。

圖4 2201工作面回撤通道支護斷面圖（mm）

3.2 效果分析

2201工作面末采區(qū)域采用柔性網護頂技術后，通過一次鋪網，免去頻繁運網、聯(lián)網的過程，降低了工人的勞動強度。柔性網鋪設后工作面可直接推進至停采線位置，大幅縮短末采時間，提升了生產效率。根據(jù)現(xiàn)場生產觀測可知，柔性網護頂技術對頂板的維護效果較好，頂板無大范圍漏冒現(xiàn)象出現(xiàn)，確保了2201工作面內綜采設備的順利回撤。

4 結論

根據(jù)2201工作面末采區(qū)域的特征，通過分析柔性護頂技術原理及施工工藝，結合工作面具體參數(shù)進行柔性網護頂支護參數(shù)及回撤通道內支護方案的設計。柔性護頂技術具有較好的頂板維護效果，為2201工作面的順利回撤提供了保障。