綜放面末采П梁+單體與錨網(wǎng)索支護(hù)比對(duì)分析

康志強(qiáng)

（汾西礦業(yè)柳灣煤礦，山西 孝義 032303）

綜放工作面末采是煤炭開采工藝中重要組成單元，末采期間頂板控制質(zhì)量會(huì)直接影響煤炭生產(chǎn)效率以及綜放設(shè)備回撤效率[1-2]。為降低回撤通道控制難度，柳灣礦在生產(chǎn)期間普遍采用采煤機(jī)割煤形成回撤通道方式進(jìn)行綜放（綜采）設(shè)備回撤，并通過П梁+單體對(duì)回撤通道頂板進(jìn)行支護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，由于П梁+單體為被動(dòng)支護(hù)，具備的支護(hù)強(qiáng)度較低且支護(hù)期間工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較高，單體、П梁移動(dòng)勞動(dòng)強(qiáng)度大、回收難度大。為此，柳灣礦經(jīng)過技術(shù)研討，提出在31121綜放工作面末采期間采用錨網(wǎng)索支護(hù)代替П梁+單體方式對(duì)頂板進(jìn)行控制。通過對(duì)柳灣礦31125綜放工作面末采期間采用的П梁+單體支護(hù)方式方式與31121綜放工作面采用的錨網(wǎng)索支護(hù)方式進(jìn)行比對(duì)分析，以期為礦井后續(xù)采面綜放工作面末采支護(hù)方式選擇提供借鑒。

1 傳統(tǒng)末采工藝分析

31125綜放工作面等均采用П梁+單體方式對(duì)末采期間頂板進(jìn)行控制。采面推進(jìn)至距停采線15 m時(shí)鋪網(wǎng)，前2 m鋪單層網(wǎng)，后13 m鋪雙層網(wǎng)；停采后貼煤幫再掛三道金屬網(wǎng)，并施工?16 mm×1.4 m圓鋼錨桿，間排距為1.5 m×1.2 m，每個(gè)孔裝入MSK2355、MSK2337等錨固劑；最上一排幫錨桿距頂0.8 m布置，配合?120 mm、眼徑24 mm托板，托板緊貼煤壁防止?jié)L幫傷人。具體支護(hù)方式使用的主要設(shè)備、材料情況如表1所示。

表1 末采使用傳統(tǒng)支護(hù)方式時(shí)設(shè)備、材料使用情況統(tǒng)計(jì)

采面推進(jìn)至距停采線3.34 m時(shí)，停止移架，通過采煤機(jī)割五刀煤為設(shè)備回撤創(chuàng)造空間，最后五刀割煤采高2.6 m、割煤總深度3.0 m。末采頂板П梁鋪工藝為：①割第一刀后在支架頂梁上插入П梁，П梁沿走向放置，按0.75 m間距布置、一個(gè)支架插兩根，梁頭距煤壁0.3 m。②第二～第四刀割煤后П梁均拔出0.6 m。③第五刀割煤后把П梁拔出頂住煤壁，在煤壁梁頭下采用DW-28型單體支撐，柱距0.75 m[3-5]。具體支護(hù)斷面如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)П梁支護(hù)布置

采用的П梁+單體支護(hù)方式在施工期間存在工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、回收難度高等問題；錨網(wǎng)索支護(hù)具備有支護(hù)效率高、圍巖控制效果好以及安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，近些年來在綜放工作面末采頂板控制中應(yīng)用較為普遍。為此，柳灣礦決定在后續(xù)的31121綜放工作面采用錨網(wǎng)索支護(hù)替代單體+П梁方式。

2 末采錨網(wǎng)索支護(hù)分析

31121綜放工作面末采使用錨網(wǎng)索支護(hù)，采面距停采線15 m時(shí)停止放頂煤，采高控制在2.6 m。當(dāng)工作面距停采線9 m時(shí)，開始上鋼絲繩（?18.5 mm），鋼絲繩鋪設(shè)間距0.8 m。末采期間共計(jì)鋪設(shè)11根鋼絲繩。當(dāng)工作面距離停采線5.4 m時(shí)，施工第一排錨桿，錨桿間距0.75 m，排距1.2 m，共5排。工作面距離停采線3 m、1.2 m時(shí)施工錨索，兩排錨索呈三花布置，間距3 m、排距1.8 m。當(dāng)工作面距離停采線1.2 m時(shí)開始施工第二排錨索，錨索間距3 m。最后在機(jī)尾煤機(jī)缺口范圍補(bǔ)打一排錨桿，間距0.75 m，排距0.8 m。具體錨網(wǎng)索支護(hù)工藝為[6-8]：

1）工作面推進(jìn)到距停采線3.34 m時(shí)只移溜不拉架，割最后五刀煤，采高2.6 m。工作面停采后視頂板情況在支架上方穿3.6～4 m的板梁（119#～110#使用4 m的П梁），并在梁頭靠煤壁的位置支設(shè)DW-28/31.5型單體支柱進(jìn)行支護(hù)。

2）錨桿采用?22-M24-2200 mm的高強(qiáng)度錨桿，配合使用2.4 m的鋼筋托梁，三根為一組，相鄰錨桿排成一條線，避免影響摘架后穿板梁。錨索為?21.8 mm×6.3 m鋼絞線。施工錨索時(shí)應(yīng)確保直線度，盡量使錨索處于兩支架縫隙間，避免影響拉移支架時(shí)損壞。

3）錨桿、錨索在施工時(shí)采取跟機(jī)作業(yè)的方式進(jìn)行，與采煤機(jī)的最大距離應(yīng)不超過30 m，煤機(jī)返刀時(shí)應(yīng)待煤機(jī)返刀結(jié)束后再進(jìn)行作業(yè)。

4）割最后五刀煤，采用DW-25單體液壓支柱移溜，移溜支柱的間距為3 m。

5）割最后一刀煤留設(shè)200～300 mm厚的臺(tái)階，且保證臺(tái)階平整，確保單體支柱支設(shè)質(zhì)量。具體錨網(wǎng)索支護(hù)如圖2所示。錨網(wǎng)索支護(hù)方式時(shí)設(shè)備、材料使用情況統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

圖2 末采錨網(wǎng)索支護(hù)

表2 末采使用錨網(wǎng)索支護(hù)方式時(shí)設(shè)備、材料使用情況統(tǒng)計(jì)

3 末采工藝比對(duì)分析

3.1 末采工期比對(duì)分析

（1）П梁+單體支護(hù)方式時(shí)末采工期

31125工作面末采采用П梁+單體方式，末采在2020年4月9日～2020年4月14日期間，一天割煤4刀，共割煤20刀，推進(jìn)12 m。2020年4月14日～2020年4月17日，支架拔了銷子后，一天割兩刀煤,共割煤5刀，推進(jìn)3 m，要進(jìn)行穿梁、拔梁。末采共計(jì)推進(jìn)15 m，共計(jì)使用9 d時(shí)間。

（2）錨網(wǎng)索支護(hù)方式時(shí)末采工期

31121工作面末采采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式，2021年9月3日～2021年9月7日，一天割煤4刀，共割煤16刀，推進(jìn)12 m。2021年9月7日～2021年9月10日，共割煤4刀，打兩排錨桿，一排錨桿需5個(gè)班進(jìn)行施工（一個(gè)班大約施工50根錨桿）；2021年9月10日～2021年9月17日，共割煤五刀，打3排錨桿，2排錨索。一個(gè)班大約打25根錨桿，8根錨索，為保證安全，施工錨桿、錨索時(shí)需跟機(jī)作業(yè)。末采共推進(jìn)15 m，時(shí)間累計(jì)15 d。

（3）工期比對(duì)分析

31125綜放工作面末采工期為9 d；31121綜放工作面末采工期為15 d。末采采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式時(shí)較П梁+單體方式工期增加6 d，主要原因?yàn)椋?1125綜放工作面采用П梁和棚板聯(lián)合支護(hù)，采用這種支護(hù)工藝，最后五刀煤降架上梁，每刀割煤以后進(jìn)行拔梁支護(hù)頂板并架設(shè)棚板，穿梁拔梁需1人操作支架1人監(jiān)護(hù)頂板，2人操作施工工藝簡(jiǎn)單，末采推進(jìn)度快；而31121綜放工作面采用錨桿錨索支護(hù)，增加了頂板支護(hù)工藝，對(duì)頂板進(jìn)行了主動(dòng)支護(hù)，提高了支護(hù)強(qiáng)度，為最后一刀煤上梁、打柱創(chuàng)造了條件，末采工藝較П梁+單體工藝滯后6 d時(shí)間。

3.2 經(jīng)濟(jì)性比對(duì)分析

31125綜放工作面末采采用П梁+單體支護(hù)方式，末采期間材料費(fèi)為426076元，支護(hù)使用的單體、П梁可回收。

31121綜放工作面采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式，末采期間使用材料費(fèi)為478 524.2元；由于末采時(shí)間較傳統(tǒng)方式增加6 d，每天出勤人數(shù)約為60人，每人人工費(fèi)為150元/d，人工成本費(fèi)總計(jì)為54 000元，總體費(fèi)用552 524.2元；同時(shí)31121綜放工作面末采期間使用的錨桿、錨索、板梁為一次性材料，錨桿、錨索費(fèi)用為137 640元、板梁費(fèi)用為27 360元。

綜合比對(duì)分析，在采面末采期間使用П梁+單體支護(hù)方式經(jīng)濟(jì)性要明顯高于錨網(wǎng)索支護(hù)方式。

3.3 頂板控制效果比對(duì)分析

（1）對(duì)于頂板支護(hù)的比較

31125綜放工作面采用穿插П梁進(jìn)行支護(hù)，屬于被動(dòng)支護(hù)，頂板不易控制。31121綜放工作面采用錨網(wǎng)索支護(hù)，即采用主動(dòng)支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度高，在上部巖層不穩(wěn)定的情況下，錨桿錨索將能發(fā)揮穩(wěn)定頂板的作用。相比較而言，錨網(wǎng)索支護(hù)主動(dòng)性較強(qiáng)，對(duì)頂板控制較好。

（2）管控方面：

31125綜放工作面采用П梁和棚板支護(hù)，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，體力負(fù)擔(dān)重，在穿插∏梁過程中容易發(fā)生脫梁傷人的事故，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)擠爛鐵絲網(wǎng)，造成煤塊掉落傷人事故。31121綜放工作面采用錨網(wǎng)索支護(hù)，施工過程中作業(yè)人員體力負(fù)擔(dān)較輕，安全性較高。相比較而言，使用錨網(wǎng)索支護(hù)安全性能較高。

4 結(jié)語

末采是綜放開采重要環(huán)節(jié)，末采期間采面推進(jìn)效率及頂板控制效果直接影響礦井生產(chǎn)效益及安全保障能力。柳灣礦31125綜放工作面與31121綜放工作面位于同一采區(qū)，采面設(shè)計(jì)走向長度、傾向長度一致，開采地質(zhì)條件相仿，兩個(gè)采面采用不同的末采支護(hù)方式。其中31125綜放工作面在末采期間采用П梁+單體支護(hù)方式、31121綜放工作面末采采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式。

通過對(duì)上述兩個(gè)采面末采期間不同支護(hù)方式支護(hù)工藝、應(yīng)用效果進(jìn)行比對(duì)分析研究后發(fā)現(xiàn)，末采期間П梁+單體支護(hù)方式較錨網(wǎng)索方式在末采速度、經(jīng)濟(jì)性方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)；但是錨網(wǎng)索方式在頂板支護(hù)效果、工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度以及安全性方面明顯優(yōu)于П梁+單體支護(hù)方式。同時(shí)隨著柳灣礦開采范圍以及開采深度增加，開采煤層頂板條件更趨復(fù)雜，更好地實(shí)現(xiàn)頂板管理是采面末采期間應(yīng)首先考慮的問題，因此在后續(xù)采面布置時(shí)優(yōu)先建議末采采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式。