高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)在綜放工作面末采的應(yīng)用

郝少龍

（山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036600）

1 工程概況

18104綜放工作面位于王家?guī)X井田一采區(qū)北翼，工作面北鄰礦界，南側(cè)與采區(qū)集中輔運大巷相接，西側(cè)為未采區(qū)實體煤，東側(cè)為保護煤柱及18105 工作面采空區(qū)。工作面長度242 m，設(shè)計推進長度1941 m，煤層平均厚度7.87 m，傾角2°～9°。18104 膠帶順槽設(shè)計寬5.5 m，凈高3.5 m，18104回風(fēng)順槽設(shè)計寬5.5 m，高4.0 m，兩條順槽均采用“錨網(wǎng)（索）+梯子梁”永久支護。18104 工作面沿煤層傾斜布置走向推進，沿4#煤層底板回采，采高3.5 m，平均放煤高度4.37 m，采放比為1:1.249。工作面共布置174 臺支架，兩端頭分別采用過渡架、端頭架支護頂板，兩順槽超前支護采取超前支架支護。

4#煤層基本頂為中粗砂巖、粗粒砂巖，厚度一般為2.5～9.75 m，比較堅硬；直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度一般為3.1～6.8 m，較松軟；偽頂為碳質(zhì)泥巖、泥巖和煤線，厚度一般為0.5～1.0 m，容易脫落。

2 末采施工工藝

2.1 柔性網(wǎng)鋪頂工藝[1-4]

（1）掛網(wǎng)工序。打掛網(wǎng)錨桿→安裝馬蹄環(huán)→穿吊網(wǎng)鋼絲繩→固定鋼絲繩→運網(wǎng)→吊網(wǎng)→連網(wǎng)→收網(wǎng)。

（2）打掛網(wǎng)錨桿。割煤至距停采線16.5 m（前探梁收回狀態(tài)）時，采高控制在（3.5±0.1）m，最后一刀煤留底1～1.2 m。在距支架前梁端200 mm處，每隔兩個支架架縫間打設(shè)一根錨桿（如遇頂板破碎無法錨固可更換為Φ17.8 mm×5300 mm 的錨索），錨桿規(guī)格為Φ18 mm×1800 mm，拉拔力不小于100 kN，共打70 根。每隔10 臺支架打設(shè)一根掛網(wǎng)錨索，錨索規(guī)格Φ17.8 mm×5300 mm，拉拔力不小于250 kN，共打13 根。所有錨桿（索）外露200 mm，每根錨桿（索）安設(shè)一個馬蹄環(huán)，然后用配套螺母（鎖具）將馬蹄環(huán)固定在錨桿上。

（3）固定吊網(wǎng)鋼絲繩。在兩順槽距副幫1000 mm 位置頂板各打3 根錨索（與掛網(wǎng)錨桿一直線），錨索間距350 mm，錨索規(guī)格為Φ17.8 mm×5000 mm。先將機尾側(cè)鋼絲繩端從3 根錨索繞過后用托盤壓緊固定，鋼絲繩端頭用4 個專用鋼絲繩卡壓緊，繩卡間距200 mm，端頭余量不少于200 mm。將吊網(wǎng)鋼絲繩（Φ18.5 mm×260 m）通過馬蹄環(huán)從機尾穿至機頭，膠帶順槽側(cè)一端通過錨索托盤后繞過安裝在副幫上的導(dǎo)向滑輪，鋼絲繩端頭固定在采煤機上緩慢拉動使其繃緊后，緊固錨索托盤壓緊鋼絲繩，松開采煤機上的鋼絲繩，將鋼絲繩端頭繞過3 根錨索后，用4 個專用鋼絲繩卡固定好鋼絲繩端頭，繩卡間距200 mm，端頭余量不少于200 mm。

（4）運輸網(wǎng)片。用鏟板車將柔性網(wǎng)（柔性網(wǎng)規(guī)格為長×寬=261 m×22 m）從回風(fēng)順槽運到超前支架前。在回風(fēng)順槽與工作面拐角處呈圓弧形支設(shè)4 根單體柱，以防止拖移柔性網(wǎng)的過程中將網(wǎng)撕破。確認機尾三角區(qū)頂幫支護可靠后，將網(wǎng)片的卷向調(diào)整好，用鋼絲繩一端與柔性網(wǎng)固定，另一端與前部運輸機鏈固定，撤出運輸機內(nèi)人員后低速開動前部運輸機緩慢將柔性網(wǎng)拖至運輸機溜槽內(nèi)。拉移網(wǎng)片至采煤機滾筒處，將柔性網(wǎng)的前端20 m 向后折疊并用錨鏈捆緊，用絞盤將25 m 網(wǎng)片吊起，開動采煤機使網(wǎng)片穿過采煤機機身后將網(wǎng)片放下固定在采煤機機身上，開動采煤機將柔性網(wǎng)拖至工作面機頭位置。

（5）掛柔性網(wǎng)。柔性網(wǎng)拖移到位后，在待降超前支架頂梁兩側(cè)打設(shè)單體支護頂板，單體間距1 m，其他超前支架和1～20 架支架初撐力打到24 MPa 以上。將端頭柔性網(wǎng)松開錨鏈，降下超前支架頂梁（以網(wǎng)片能通過為宜），使用連接環(huán)將網(wǎng)邊鋼絲繩與吊網(wǎng)鋼絲繩連接，然后升起超前支架頂梁。將奇數(shù)架絞盤鋼絞線帶鉤子的一端從吊網(wǎng)鋼絲繩上穿過鉤住柔性網(wǎng)邊鋼絲繩，將偶數(shù)架絞盤鋼絞線穿過網(wǎng)片底部鉤到吊網(wǎng)鋼絲繩上后，手動搖盤開始吊網(wǎng)，待網(wǎng)邊鋼絲繩與吊網(wǎng)鋼絲繩重疊后，利用連接環(huán)將兩根鋼絲繩連接，連接環(huán)間距為500 mm。展延出兩順槽的網(wǎng)，拉展鋪平后用14#鐵絲雙股與原順槽的頂（幫）網(wǎng)連在一起，在巷道頂板中部打設(shè)一根錨索固定網(wǎng)片。待柔性網(wǎng)邊鋼絲繩與吊網(wǎng)鋼絲繩全部連接牢固后，取開奇數(shù)架鉤子從柔性網(wǎng)的下方穿過，鉤在吊網(wǎng)鋼絲繩上，利用手動搖盤將柔性網(wǎng)吊起，掛網(wǎng)工序完成。

2.2 末采割煤（14 刀共11.2 m）

網(wǎng)卷全部吊起在支架前梁下以后，機組開始割煤，每隔一個采煤機機身長度移一次支架，移架前先使用手搖絞盤將被移支架附近網(wǎng)片放下，并將偶數(shù)號支架護幫打開挑起網(wǎng)片至頂板，然后拉移奇數(shù)號支架，待奇數(shù)號支架全部拉移后，逐架將偶數(shù)支架護幫板收回，隨后移架。以此方法將整個工作面網(wǎng)片鋪至頂板，展延出兩順槽的網(wǎng)，拉展鋪平后用14#鐵絲與原順槽的頂（幫）網(wǎng)連在一起，在巷道頂板中部（膠帶順槽超前支架頂梁外側(cè)）打設(shè)一根錨索固定網(wǎng)片和鋼絲繩，鋼絲繩一端繞過錨索后用不少于4 個專用U 型卡固定端頭。以此方法完成停采前14 刀割煤、鋪網(wǎng)工作（鋪網(wǎng)、割煤、移架工序見圖1、圖2、圖3）。

圖1 采煤機割煤前，用手動絞盤將網(wǎng)片收起，開始割煤

圖2 采煤機割煤后，松開手動絞盤將網(wǎng)片放下，然后移架

圖3 移架后，用手動絞盤將網(wǎng)片收起

末采正規(guī)循環(huán)作業(yè)方式：割煤→落網(wǎng)→移架→收網(wǎng)→推溜→割煤。

2.3 回撤通道割煤、支護

（1）工面煤壁距停采線6 m 范圍內(nèi)割煤。割煤距停采線6 m 時，進行正常割煤、推溜、鋪網(wǎng)工藝，割煤距停采線6 m 開始施工第一排頂板錨索。施工工藝流程：割煤→落網(wǎng)→移架→支護→收網(wǎng)→推溜→割煤。

割煤距停采線4 m 時，支架與溜子開始脫鉤，移溜工序改用單體液壓支柱沿著割煤方向順序頂溜。先用護幫板將網(wǎng)片頂起支護，護幫板夠不到時使用專用撐桿將網(wǎng)片頂起支護，直至停采線為止。施工工藝流程：割煤→頂網(wǎng)→支護→收網(wǎng)→單體頂溜→割煤。

（2）回撤通道頂、幫支護。割煤距停采線6 m時打第一排錨索，第一排與第二排錨索間距1750 mm，排距800 mm。第三排到第八排使用“錨索+鋼帶”支護，錨索間距1200 mm，排距800 mm。頂板錨索：第一、三、五、七排錨索為SKZ22-1/1860 型Φ21.8 mm×8300 mm 中空注漿錨索，第二、四、六、八排錨索為十九芯Φ21.8 mm×8300 mm 鋼絞線（根據(jù)頂板巖性調(diào)整錨索長度，保證錨固端錨固在穩(wěn)定巖層內(nèi)1.8 m 以上），每根錨索配一支型號為K2360 和兩支Z2360 樹脂錨固劑，拉拔力不小于250 kN。第一、二、三排錨索間距1.75 m（架間打設(shè)），第四到第八排錨索間距1.2 m，配套2800 mm×140 mm×8 mm 型三孔W 鋼帶，每根鋼帶施工3 根錨索，鋼帶成邁步式布置。每割一刀煤（0.8 m）打一排錨索，每刀割煤30 架支護完成后再繼續(xù)割煤、支護，依此至停采線為止共打設(shè)八排錨索。

待最后一刀割完，打完最后一排頂錨索后，將剩余網(wǎng)片沿煤壁全部放下，開始支護幫部。采用“錨桿+鋼托板+柔性網(wǎng)”聯(lián)合支護幫部，從上往下共打4 排錨桿，錨桿排距為800 mm，間距1000 mm，每根錨桿使用一塊350 mm×280 mm×4 mmW 拱形托板壓緊網(wǎng)片，每根錨桿配一支k2360樹脂錨固劑，施工后拉拔力不小于120 kN，扭矩不小于250 N·m。

每次工作面割煤到錨索施工排距時留底煤1～1.2 m 高作為平臺，便于錨索、錨桿施工。具體支護方案如圖4～圖6。

圖4 18107 回撤通道支護斷面圖（mm）

圖5 18107 回撤通道頂板支護平面圖（mm）

圖6 18107 回撤通道巷幫支護圖（mm）

3 柔性網(wǎng)護頂應(yīng)用效果分析

18104 綜放工作面煤層厚度較大，裂隙較為發(fā)育，頂板易冒落且煤壁易片幫，采用高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)鋪頂工藝取代傳統(tǒng)金屬網(wǎng)鋪、聯(lián)網(wǎng)工藝后，取得了良好的應(yīng)用效果：

（1）柔性網(wǎng)一次性鋪設(shè)在工作面后方，隨采隨鋪，避免了人員頻繁搬運網(wǎng)片、進入采煤空間聯(lián)網(wǎng)等作業(yè)工序，降低了人員勞動強度，提高了安全系數(shù)。

（2）柔性網(wǎng)片為一個整體，無需進行聯(lián)網(wǎng)，工作面可持續(xù)推進，省去了停機聯(lián)網(wǎng)的時間，大大提高了作業(yè)效率。相比于傳統(tǒng)金屬網(wǎng)末采護頂工藝，柔性網(wǎng)末采護頂節(jié)省了約5 d 時間，每班用工人數(shù)減少了一半。

（3）采用柔性網(wǎng)護頂后，末采推進過程中未出現(xiàn)頂板冒落及大面積兜矸現(xiàn)象，護頂效果較好，且柔性網(wǎng)上架后向后移動速度較快。

4 結(jié)論

18104 綜放工作面末采階段采用高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)鋪頂工藝，成功替代了傳統(tǒng)金屬網(wǎng)鋪、聯(lián)網(wǎng)的繁瑣工藝，該工藝不僅降低了施工人員數(shù)量和勞動強度，而且大幅度提高了工作面末采作業(yè)效率及圍巖控制效果，保證了設(shè)備的安全快速回撤及人員安全，取得了顯著的社會效益。