高強(qiáng)度柔性纖維網(wǎng)在綜放工作面末采中應(yīng)用

許 起

（長(zhǎng)春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

1 概況

長(zhǎng)春興煤業(yè)有限公司601 工作面位于井田南盤區(qū)，工作面南部為井田邊界，東部為南盤區(qū)大巷，北部為602 工作面，西部為韓家洼煤礦22206 工作面采空區(qū)。

601 工作面回采煤層為22#層，煤層平均厚度為9.5 m，煤層平均傾角為2°，煤層相對(duì)穩(wěn)定，煤體容重為1.4 t/m3，變異系數(shù)為11.53%。頂?shù)装鍘r性見(jiàn)表1。

表1 601 工作面回采煤層頂?shù)装鍘r性匯總表

601 工作面順槽長(zhǎng)度為1682 m，傾向長(zhǎng)度為220 m，采用綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝，采煤高度為3.5 m，放煤高度為6.0 m。為了保證盤區(qū)巷道保護(hù)煤柱穩(wěn)定性，工作面末采位置為1414 m。

2 工作面原末采設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析

2.1 工作面末采設(shè)計(jì)

2.1.1 末采方案

601 工作面回采至1424 m 處開(kāi)始停止放煤，采用留頂煤回采，回采高度為3.5 m，留頂煤厚5.0 m，對(duì)留頂煤處施工一排錨索吊棚進(jìn)行維護(hù)控制；回采至1418 m 處時(shí)，施工第二排錨索吊棚并鋪設(shè)金屬網(wǎng)；回采至1414 m 處時(shí)，停止移架，施工回撤通道，回撤通道寬度為3.5 m，高度為3.5 m，回撤通道施工時(shí)采用單體柱配合支架推拉千斤進(jìn)行移溜割煤，回撤通道施工期間對(duì)通道頂板及工作面煤壁采用錨桿（索）聯(lián)合支護(hù)[1-5]。

2.1.2 原末采支護(hù)設(shè)計(jì)

601 工作面原末采時(shí)回撤通道頂板及煤壁支護(hù)設(shè)計(jì)采用錨桿鋼帶、單錨索、錨索吊棚等聯(lián)合支護(hù)。

（1）頂板支護(hù)。在施工回撤通道期間，先在支架頂梁前方0.15 m 處施工一排錨索吊棚，吊棚長(zhǎng)度為3.5 m，吊棚錨索施工在相鄰兩架支架之間，錨索間距為1.75 m（液壓支架寬度）。錨索吊棚施工完后，對(duì)回撤通道施工四排錨桿鋼帶，鋼帶長(zhǎng)4.8 m，每根鋼帶與5 根錨桿配套支護(hù)頂板，錨桿間排距為1.0 m。頂板共計(jì)施工兩排單錨索，錨索長(zhǎng)度為6.3 m，錨索布置間距為3.0 m，排距為2.0 m。

（2）護(hù)幫支護(hù)。回撤通道施工到位后，工作面煤壁采用單錨桿支護(hù)，共計(jì)布置三排，錨桿間距為1.0 m，排距為1.3 m。

（3）護(hù)網(wǎng)。頂板及巷幫護(hù)網(wǎng)采用8#鉛絲編制的棱形網(wǎng)格金屬網(wǎng)，每卷網(wǎng)長(zhǎng)4.0 m，寬2.0 m，網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接寬度為0.2 m，并采用14#鉛絲五花連接。

2.2 主要問(wèn)題分析

根據(jù)北盤區(qū)101、102 等工作面末采支護(hù)現(xiàn)狀來(lái)看，存在以下幾方面問(wèn)題：

（1）支護(hù)效果差。采用放頂煤回采工藝，煤層厚度大，在末采期間留頂煤厚度達(dá)6.0 m，而設(shè)計(jì)的頂錨桿長(zhǎng)度為2.5 m，頂錨索長(zhǎng)度為6.3 m，支護(hù)錨固段位于頂煤中，當(dāng)頂煤破碎、離層時(shí)，錨桿（索）支護(hù)失效現(xiàn)象嚴(yán)重。同時(shí)，在末采應(yīng)力作用下，回撤通道頂板出現(xiàn)蠕動(dòng)變形，錨桿（索）無(wú)法適應(yīng)大變形圍巖，錨桿（索）支護(hù)出現(xiàn)斷裂、變形等現(xiàn)象。

（2）支護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度大。原回撤通道中支護(hù)工序相對(duì)復(fù)雜，在施工錨索吊棚、錨桿鋼帶時(shí)每班需5～8 人配合施工，作業(yè)人數(shù)多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且回撤通道每4 d 方可支護(hù)一排，支護(hù)效率低。

（3）施工周期長(zhǎng)。根據(jù)101、102 工作面結(jié)采施工現(xiàn)狀，工作面回撤通道每排錨桿鋼帶施工周期為3 d，每排錨索吊棚施工周期為3.5 d，每排單錨索施工周期為1.5 d，工作面煤壁單錨桿施工周期為4 d，整個(gè)回撤通道支護(hù)時(shí)間達(dá)27.5 d，施工周期長(zhǎng)。

（4）成本費(fèi)用高。601 工作面采用傳統(tǒng)支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，頂板需補(bǔ)打錨桿880 套，鋼帶160 根，錨索吊棚210 架（三排），單錨索140 套，護(hù)幫錨桿600 套，金屬網(wǎng)150 卷，整個(gè)回撤通道支護(hù)成本費(fèi)用達(dá)67.8萬(wàn)元。

3 高強(qiáng)度柔性纖維網(wǎng)的應(yīng)用

為了簡(jiǎn)化末采時(shí)支護(hù)工序，降低支護(hù)成本費(fèi)用以及勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短末采周期，決定采用高強(qiáng)度柔性纖維網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錨桿（索）支護(hù)。

3.1 柔性纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性

601 工作面采用高強(qiáng)度柔性纖維網(wǎng)型號(hào)為JDPET600×600MS，每卷網(wǎng)長(zhǎng)度為60 m，寬度為20 m。纖維網(wǎng)采用高模和高強(qiáng)度滌綸長(zhǎng)絲捆綁編織成基體并在其表面涂抹一層抗靜電、阻燃以及防水涂層。纖維網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸為50 mm×50 mm，重梁為3.4 kg/m2，纖維網(wǎng)縱向及橫向最大載荷為600 kN。每卷纖維網(wǎng)長(zhǎng)邊側(cè)由廠家安裝一根長(zhǎng)度為70 m、直徑為20.8 mm 鋼絲繩。與傳統(tǒng)金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)相比，JDPET600×600MS 纖維網(wǎng)具有承載能力強(qiáng)、變形率低、柔性好等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 施工工藝

（1）601 工作面回采至1434 m（距停采線20 m）處，開(kāi)始對(duì)頂板鋪設(shè)JDPET600×600MS 型柔性纖維網(wǎng)，整個(gè)末采期間工作面共計(jì)鋪設(shè)4 卷纖維網(wǎng)。鋪網(wǎng)前首先在運(yùn)輸、回風(fēng)順槽頂板固定兩個(gè)直徑為25 mm 滑輪，并采用一根長(zhǎng)230 m、直徑15 mm 鋼絲繩將三卷網(wǎng)穿拉為整體，然后通過(guò)端頭兩個(gè)滑輪進(jìn)行固定。

（2）為了防止在移架時(shí)造成纖維網(wǎng)錯(cuò)位，在距穿拉鋼絲繩0.5 m 處施工一排單錨索進(jìn)行固定，錨索布置間距為5.0 m，相鄰兩卷纖維網(wǎng)之間采用鉛絲將長(zhǎng)邊側(cè)鋼絲繩進(jìn)行固定。

（3）纖維網(wǎng)固定后，在移架時(shí)通過(guò)支架頂梁將其與頂板覆蓋接觸，支架每移動(dòng)5.0 m 施工一排固定錨索，移架過(guò)程中通過(guò)邊側(cè)鋼絲繩調(diào)整纖維網(wǎng)平整度，工作面回采至1414 m 時(shí)停止移架，在支架前方0.3 m 處施工一排錨索吊棚對(duì)纖維網(wǎng)進(jìn)行固定，如圖1。

（4）停止移架后，在每架支架前探梁上鋪設(shè)一架的伸縮梁，如圖1。伸縮梁主要由兩根長(zhǎng)2.5 m的槽鋼采用滑輪活動(dòng)連接，伸縮梁最大延伸長(zhǎng)度為5.0 m，利用伸縮梁使纖維網(wǎng)與頂板接觸。

圖1 601工作面結(jié)采期間柔性纖維網(wǎng)施工平面示意（mm）

（5）工作面從1414 m 處開(kāi)始每推進(jìn)1.5 m 對(duì)頂板施工一排錨索吊棚對(duì)纖維網(wǎng)進(jìn)行固定，回撤通道頂板共計(jì)施工3 排錨索吊棚，第三排吊棚施工在距工作面煤壁0.2 m 處頂板上。

（6）回撤通道頂板鋪網(wǎng)完成后，將纖維網(wǎng)沿煤壁平鋪下來(lái)，然后在距底板1.5 m 處施工一排斜角錨桿對(duì)其進(jìn)行固定，斜角錨桿長(zhǎng)度為1.5 m，錨桿布置斜角為45°，錨桿布置間距為3.0 m。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。工作面末采期間采用柔性纖維網(wǎng)后，通過(guò)液壓支架頂梁即可自動(dòng)鋪網(wǎng)，無(wú)需人工鋪設(shè)，與傳統(tǒng)錨桿（索）支護(hù)相比，簡(jiǎn)化了支護(hù)工序，每班只需4 人即可，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）提高了支護(hù)效果。與傳統(tǒng)錨桿（索）支護(hù)相比，柔性纖維網(wǎng)為整體結(jié)構(gòu)，對(duì)破碎頂板可大面積支護(hù)，支護(hù)面積大、承載能力強(qiáng)，而且纖維網(wǎng)韌性強(qiáng)，可適用于大應(yīng)力蠕動(dòng)變形，支護(hù)效果好。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，601 工作面回撤通道采取柔性纖維網(wǎng)支護(hù)后，頂板未出現(xiàn)破碎、冒漏現(xiàn)象，局部區(qū)域出現(xiàn)下沉，但下沉量不足0.14 m。

（3）縮短了末采周期。采用柔性纖維網(wǎng)支護(hù)簡(jiǎn)化了支護(hù)工序，601 工作面末采周期為23 d，與傳統(tǒng)工作面末采工序相比，周期縮短了4.5 d。

（4）降低支護(hù)成本費(fèi)用。JDPET600×600MS型纖維網(wǎng)每卷價(jià)格8.5 萬(wàn)元，工作面共計(jì)鋪設(shè)4 卷，總價(jià)格34 萬(wàn)元，三排錨索吊棚成本費(fèi)用10.5 萬(wàn)元，與傳統(tǒng)錨桿（索）支護(hù)相比，支護(hù)成本費(fèi)用減少23.3 萬(wàn)元。