淺析深井高應(yīng)力條件下綜采工作面收尾施工工藝

黃志遠(yuǎn)

(焦作煤業(yè)集團(tuán)趙固(新鄉(xiāng))能源有限責(zé)任公司，河南 輝縣 453634)

1 工作面收尾概況

趙固一礦11072工作面屬于礦井的-525 m水平，位于礦井東翼，所屬盤區(qū)為東一盤區(qū)，開采煤層為二1煤層，二1煤層頂板(底分層區(qū)域?yàn)槿斯ぜ夙?標(biāo)高為-454.2～-492.1 m。該工作面煤層平均厚度為2.22 m，煤層傾角為1°～8°。工作面沿走向布置，走向長度平均為575.05 m(至停采線)，傾向長度為178.1 m，面積為102 416.4 m2，可采儲(chǔ)量為30.87萬t。

工作面自收尾線開始人工上網(wǎng)上繩，當(dāng)柔性網(wǎng)網(wǎng)邊落底壓入老塘后，工作面停止移架，采用采煤機(jī)配合人工擴(kuò)幫方式擴(kuò)刷回撤通道?；爻吠ǖ栏?.6 m，寬3.0 m(梁端至煤壁)，回撤通道頂板采用槽鋼梁錨索支護(hù)，幫部采用錨索配合鋼筋梯支護(hù)，頂網(wǎng)使用礦用高強(qiáng)聚酯纖維柔性網(wǎng)(以下簡稱：柔性網(wǎng))，煤墻使用金屬菱形網(wǎng)。工作面上網(wǎng)時(shí)采用金屬菱形網(wǎng)引導(dǎo)柔性網(wǎng)的方法，整體鋪設(shè)柔性網(wǎng)，為工作面設(shè)備回撤創(chuàng)造安全空間。收尾期間采高控制在2.8～3.0 m。

2 上網(wǎng)上繩技術(shù)方案

1)上網(wǎng)上繩開始位置距停采線距離取13 m(包括擴(kuò)通道3.0 m)。

2)收尾結(jié)束時(shí)要保證第二根鋼絲繩過支架尾梁尾部；上繩期間，每割一刀煤鋪設(shè)一根鋼絲繩，繩間距600 mm，預(yù)計(jì)共鋪設(shè)鋼絲繩16根。

3)如果頂板破碎、下沉掉兜明顯，則加密鋼絲繩，按照400 mm繩間距布置。

4)工作面推進(jìn)至收尾線時(shí)開始鋪第一趟網(wǎng)，工作面推進(jìn)一排后開始鋪第一根鋼絲繩，以后每隔0.6 m鋪設(shè)一根鋼絲繩。第一、二趟網(wǎng)使用金屬菱形網(wǎng)鋪設(shè)，當(dāng)?shù)诙司W(wǎng)全部壓至支架頂梁上后，開始續(xù)接柔性網(wǎng)直至上網(wǎng)結(jié)束。當(dāng)工作面推進(jìn)至第二根繩到尾梁底端時(shí)，工作面支架停止移動(dòng)，開始擴(kuò)刷回撤通道。①工作面開始收尾前，先鋪設(shè)一趟雙層網(wǎng)，并上一排圓木(3 m長)。鋪網(wǎng)和上圓木同時(shí)進(jìn)行，兩架支架為一組，首先將網(wǎng)不對稱折疊，將圓木裹住，用鐵絲與圓木栓牢，且菱形網(wǎng)與圓木連接不小于4處，將支架降下，使用單體柱將圓木連帶金屬網(wǎng)上至支架頂梁上，然后將支架升起。以此方法將剩余支架菱形網(wǎng)及圓木全部固定。②第一排圓木上完后，根據(jù)頂板情況可選擇在架間打設(shè)錨索固定頂網(wǎng)，避免在拉架時(shí)將頂網(wǎng)蹭掉。錨索規(guī)格φ 17.8 mm×4 200 mm，墊板為200 mm×200 mm鋼墊板。

5)通趟上完之后，緊跟著續(xù)接第二排金屬菱形網(wǎng)。鋪設(shè)第二排網(wǎng)與第一排網(wǎng)呈“品”字形連接。第一排網(wǎng)與第二排網(wǎng)的搭接不小于200 mm。兩排網(wǎng)搭接處及兩層網(wǎng)之間用14#鐵絲雙股擰緊壓平，其扎結(jié)點(diǎn)呈三花形布置，間距不超過200 mm。第三排網(wǎng)使用柔性網(wǎng)鋪設(shè)。當(dāng)遇頂班條件較差或其他特殊情況時(shí)，可多續(xù)接一排金屬網(wǎng)，其續(xù)接形式同第二排金屬網(wǎng)。

6)第二排網(wǎng)上完之后，開始上第一根鋼絲繩。先固定機(jī)頭或機(jī)尾處鋼絲繩繩頭，沿工作面煤壁鋪設(shè)，距伸縮梁梁端以下300 mm，將鋼絲繩與菱形網(wǎng)進(jìn)行連接、綁扎，聯(lián)鋼絲繩時(shí)，鐵絲扎點(diǎn)間距不大于200 mm，鐵絲要至少擰2～3扣，并擰緊。從機(jī)頭(尾)延伸至機(jī)尾(頭)，在機(jī)尾(頭)處將鋼絲繩的另一端固定。鋼絲繩的繩頭直接固定在兩順槽頂板加強(qiáng)支護(hù)錨索或槽鋼梁上。

3 鋪設(shè)柔性網(wǎng)

1)柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)對接。①上網(wǎng)前先將柔性網(wǎng)全長展開，鋪網(wǎng)時(shí)網(wǎng)的長邊平行于工作面布置。②將每個(gè)絞盤上面安裝好的鋼絲繩的自由端繞過頂梁上面固定的滑輪，然后再從柔性網(wǎng)卷底部穿過，將鋼絲繩自由端固定在金屬網(wǎng)網(wǎng)孔上，此時(shí)鋼絲繩處于松弛狀態(tài)。③人工將柔性網(wǎng)起始端提起，柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)搭接時(shí)，保證柔性網(wǎng)的起始邊固定在金屬網(wǎng)靠近頂板(煤墻)一側(cè)，減少初次上網(wǎng)移架對柔性網(wǎng)的破壞。④柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)之間使用14#鐵絲捆扎，扎絲間距不大于200 mm，柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)上下搭接不少于300 mm。⑤兩卷柔性網(wǎng)搭接處的搭接長度為3～5 m，用鐵絲進(jìn)行捆綁搭接(搭接時(shí)，三花均勻布置，扎結(jié)點(diǎn)間距不大于200 mm，保證搭接處強(qiáng)度)。搭接處網(wǎng)上自帶鋼絲繩在搭結(jié)后應(yīng)與網(wǎng)邊固定好，使用鐵絲捆綁牢固。

2)柔性網(wǎng)鋪設(shè)。①柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)連接好后，將工作面所有支架上的手動(dòng)絞盤鋼絲繩下放，打開支架護(hù)幫板緊貼煤壁，以網(wǎng)卷超出護(hù)幫板以下1～1.5 m為宜，距刮板輸送機(jī)槽沿高度不小于0.7 m。②開始割煤后，提前15～20架將支架護(hù)幫板收回，操作手動(dòng)絞盤將網(wǎng)吊至支架頂梁下，采煤機(jī)割過后滯后采煤機(jī)后滾筒5～8架將柔性網(wǎng)放下，進(jìn)行拉架作業(yè)。③重復(fù)割煤、放網(wǎng)、拉架、推槽、收網(wǎng)、割煤程序，直到工作面停采。④拉架時(shí)，應(yīng)根據(jù)頂板情況適當(dāng)降架，邊移架邊觀察，嚴(yán)禁帶壓擦頂移架，防止拉破頂部網(wǎng)片。⑤當(dāng)柔性網(wǎng)與金屬網(wǎng)脫開時(shí)及時(shí)打錨索固定柔性網(wǎng)，保證柔性網(wǎng)正常鋪設(shè)。

4 鋼絲繩鋪設(shè)方法

將鋼絲繩從機(jī)尾拉到機(jī)頭，兩頭各預(yù)留5 m，將鋼絲繩固定在兩順槽加強(qiáng)支護(hù)錨索或槽鋼梁上，然后從機(jī)頭(尾)向機(jī)尾(頭)依次用鐵絲把鋼絲繩與柔性網(wǎng)進(jìn)行連結(jié)固定，最后把鋼絲繩的另一頭固定住。鋼絲繩鋪設(shè)質(zhì)量要求如下。

1)上下順槽鋼絲繩頭直接固定在順槽頂板的加強(qiáng)錨索上，采用300 mm×300 mm高強(qiáng)度可調(diào)心托盤配合鎖具進(jìn)行固定，也可直接固定在加強(qiáng)錨索槽鋼梁上。

2)鋼絲繩直徑24 mm，繩長190 m/根(繩長不夠時(shí)可以接長使用，搭接長度不得小于2 m，繩卡不少于4個(gè)，且繩卡必須與鋼絲繩繩徑相匹配)，沿走向每600 mm一根。在錨索上固定鋼絲繩時(shí)，要求把鋼絲繩用5個(gè)繩卡固定一個(gè)繩扣，套在錨索上，然后安裝錨索托盤、鎖具，繩扣直徑必須小于錨索托盤，然后上緊錨索托盤。

3)繩要拉直拉緊，間距保持均勻平行，用鐵絲每200 mm一扣，直接連在金屬菱形網(wǎng)或柔性網(wǎng)上。

5 回撤通道的施工

當(dāng)工作面推進(jìn)至第二根繩到尾梁底端時(shí)，工作面支架停止移架，開始擴(kuò)刷回撤通道。

1)回撤通道施工方法。①回撤通道采用采煤機(jī)進(jìn)行擴(kuò)刷，共5刀。割第1刀采用支架推移桿推移刮板輸送機(jī)，然后去掉支架推移桿與刮板輸送機(jī)的連接，其余4刀采用單體液壓支柱推移刮板輸送機(jī)，步距600 mm。②若工作面收尾時(shí)頂板比較破碎，回撤通道上部采用人工擴(kuò)幫，下部采用采煤機(jī)進(jìn)行擴(kuò)刷。

2)回撤通道支護(hù)。支架停止移動(dòng)后，先在架前打設(shè)一排φ 21.6 mm×8 300 mm錨索進(jìn)行超前支護(hù)，錨索角度為傾斜新巷側(cè)10°～20°，鋼筋梯與切眼平行布置，錨索間距1 500 mm，用于控制新巷側(cè)的頂板。隨著回撤通道的擴(kuò)刷，每間隔600 mm打設(shè)一排槽鋼梁錨索進(jìn)行支護(hù)，槽鋼梁與切眼平行布置，排距600 mm，錨索間距1 400 mm，錨索規(guī)格：φ 21.6 mm×8 300 mm，均垂直頂板打設(shè)。槽鋼梁采用14#槽鋼加工而成，長4 500 mm，錨索梁墊板為200 mm×100 mm×16 mm鋼墊板，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)錨索使用φ 28 mm鉆頭打設(shè)，每根使用3支Z2350型樹脂錨固劑錨固，預(yù)緊力不小于300 kN，錨索外露長度150～250 mm。根據(jù)頂板情況，可適當(dāng)調(diào)整錨索角度，與頂板垂線夾角不得超過20°，保證錨索施工質(zhì)量。

幫部采用錨網(wǎng)梯支護(hù)，鋪設(shè)金屬菱形網(wǎng)，錨索規(guī)格：φ 17.8 mm×4 200 mm，錨索間排距900 mm×900 mm，每排4根，均垂直幫部打設(shè)。每根錨索使用2支Z2350型樹脂錨固劑錨固。預(yù)緊力不小于150 kN，錨索外露長度150～250 mm?；爻吠ǖ乐ёo(hù)斷面圖及幫部支護(hù)如圖1所示。

圖1 回撤通道支護(hù)斷面圖及幫部支護(hù)示意圖

6 錨索支護(hù)流程

準(zhǔn)備工作—點(diǎn)眼、打眼—清理鉆孔—逐支裝入錨固劑—安裝、錨固錨索(上錨索托盤及索具)—用張拉泵預(yù)緊錨索。錨索安裝要求如下。

1)鉆眼機(jī)具：MQT-130錨桿機(jī)、ZQS-60/2.0風(fēng)動(dòng)手持式鉆機(jī)。

2)打錨索眼：按設(shè)計(jì)要求定準(zhǔn)眼位，按要求打夠眼深，孔深與錨索長度相匹配。

3)送樹脂錨固劑：向錨索孔裝入樹脂錨固劑，用錨索將錨固劑推入孔底。

4)攪拌錨固劑：用攪拌器連接錨索與鉆機(jī)，打開錨桿機(jī)或手持式煤幫機(jī)控制扳機(jī)，緩?fù)泼蛿?，將錨索注至設(shè)計(jì)深度。當(dāng)錨索到達(dá)眼底時(shí)，將扳機(jī)開到最大，攪拌20～35 s，以確保樹脂完全混合，嚴(yán)禁再使用錨桿機(jī)或手持式煤幫機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)。

5)緊固錨索：等待480 s后，上錨索梁、托盤和索具，用MQ18-320/63、MQ22-320/63型礦用風(fēng)動(dòng)錨索張拉機(jī)具張緊錨索。