中厚煤層綜采工作面快速收尾回撤技術(shù)研究與應(yīng)用

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（河南能源化工集團(tuán)永煤公司城郊煤礦，河南 永城 476600）

綜采工作面收尾是工作面回采期間的一道關(guān)鍵工序，以往城郊煤礦綜采工作面收尾主要采用塑編網(wǎng)配合鋼絲繩防護(hù)頂板，回撤液壓支架采用絞車磨架、排架。由于塑編網(wǎng)強(qiáng)度低，易出現(xiàn)爛網(wǎng)現(xiàn)象，且使用塑編網(wǎng)時，人員需要頻繁進(jìn)入機(jī)道聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)繩作業(yè)，人工聯(lián)網(wǎng)工作量大，工序復(fù)雜，職工勞動強(qiáng)度大，嚴(yán)重制約著工作面收尾效率。采用絞車運(yùn)輸系統(tǒng)在回撤通道底板拖移支架，回撤效率和安全系數(shù)低[1]。針對上述問題，在Z203 綜采工作面自主研發(fā)、應(yīng)用實(shí)施了柔性網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑編網(wǎng)對頂板進(jìn)行支護(hù)，通過錨桿固定首排柔性網(wǎng)網(wǎng)邊，利用絞盤與滑輪配合在工作面實(shí)現(xiàn)一次性整體掛網(wǎng)并通過單軌吊機(jī)車回撤液壓支架，簡化了收尾工序，從而有效提高了工作面收尾、回撤作業(yè)的安全性和效率。

1 工程地質(zhì)條件

Z203 綜 采 工 作 面 北 沿21402 工 作 面（ 已采）、21403 工作面（已采）、21404 工作面（已采）、21406 對拉工作面（已采）停采線布置，南鄰DWF10 斷層，東、西均為實(shí)體煤。煤層傾角1°～12°，平均4°；煤層厚度0.70～3.40 m，平均2.80 m，以亮煤為主。工作面推進(jìn)至停采線11 m 時，為保證工作面設(shè)備拆除工作安全順利，確保頂板支護(hù)完好，在工作面收尾階段對頂板鋪設(shè)1 層柔性網(wǎng)、11～12 根鋼絲繩，回撤通道頂板采用單體支柱配合π 型梁架走向棚支護(hù)，煤壁采用修復(fù)錨桿+木托盤+鐵托盤+柔性網(wǎng)支護(hù)并對預(yù)留回撤通道頂板采用單體支柱配合π 型梁架傾向棚加固，對預(yù)留回撤通道外幫使用錨索配合12#槽鋼和墊片加固。在保證回撤通道支護(hù)可靠的基礎(chǔ)上，使用DLZ110F-Ⅱ型單軌吊機(jī)車回撤液壓支架。

2 柔性網(wǎng)收尾關(guān)鍵技術(shù)

2.1 柔性網(wǎng)收尾施工流程

鋪網(wǎng)前提前配備錨桿鉆機(jī)、柔性網(wǎng)、14#聯(lián)網(wǎng)鐵絲、單體支柱等材料，并調(diào)整工作面達(dá)到“三直、兩平、兩暢通”標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)留回撤通道，保證工作面機(jī)頭、機(jī)尾同時到達(dá)停采線位置。在運(yùn)輸順槽內(nèi)使用單軌吊機(jī)車將柔性網(wǎng)吊運(yùn)至超前支護(hù)范圍內(nèi)，在機(jī)尾端頭拐角處鋪設(shè)舊皮帶進(jìn)行防護(hù)。使用手拉葫蘆配合刮板運(yùn)輸機(jī)將柔性網(wǎng)拉入刮板運(yùn)輸機(jī)內(nèi)，柔性網(wǎng)在工作面采用刮板機(jī)拉網(wǎng)進(jìn)行牽引展開，同時進(jìn)行網(wǎng)片搭接固定，柔性網(wǎng)沿工作面傾向搭接，初始上網(wǎng)時搭接長度不小于3 m。柔性網(wǎng)收尾施工流程如圖1。采用刮板機(jī)拉網(wǎng)時，采用鏈條將網(wǎng)片一段固定好后，低速運(yùn)輸，將網(wǎng)片展開。柔性網(wǎng)的捆綁固定可選用鏈條、粗鋼絲繩或安全帶等強(qiáng)度較大工具捆綁，防止拉斷；條件允許情況下盡量選用鏈條捆綁，避免倒車松繩。在工作面展開網(wǎng)片時必須注意：

圖1 柔性網(wǎng)收尾施工流程

（1）確定好刮板運(yùn)輸機(jī)停機(jī)位置，保證網(wǎng)片按照設(shè)計(jì)預(yù)留兩端長度。

（2）柔性網(wǎng)在運(yùn)輸過程中的沿途增設(shè)專人進(jìn)行觀察，防止損網(wǎng)。

（3）運(yùn)網(wǎng)至三角區(qū)后，應(yīng)采用增加單體支柱或定向滑輪等導(dǎo)向裝置，防止柔性網(wǎng)磨損。

（4）若柔性網(wǎng)分兩段或者兩段以上運(yùn)輸時需要做好協(xié)調(diào)和現(xiàn)場安排。

（5）若柔性網(wǎng)分兩段或者兩段以上，在工作面展開時必須考慮停機(jī)位置，保證中間搭接段預(yù)留

2～3 m。

2.2 柔性網(wǎng)首排網(wǎng)邊固定

當(dāng)工作面距停采線12 m 時，為方便網(wǎng)片固定，采煤機(jī)割煤后不拉移支架，用伸縮梁支護(hù)新暴露的頂板。初次上網(wǎng)時需在頂板較好的情況下，每兩液壓支架伸縮梁間打注一根高強(qiáng)錨桿配合絞盤和托繩將柔性網(wǎng)網(wǎng)邊固定在頂板上。頂板破碎時，可使用半圓木上網(wǎng)。錨桿打注、網(wǎng)片固定和上網(wǎng)以不小于10 架的間隔分段作業(yè)。首排掛網(wǎng)完成后，網(wǎng)卷在工作面要正確放置，確保網(wǎng)片無扭曲，可向支架側(cè)打開，網(wǎng)片安裝要平整、牢靠[2]。錨桿固定網(wǎng)邊效果及方法如圖2。

圖2 錨桿固定網(wǎng)邊效果及方法

2.3 柔性網(wǎng)鋪網(wǎng)工藝

柔性網(wǎng)鋪網(wǎng)工藝如圖3，上網(wǎng)要在推移支架、護(hù)幫的過程中進(jìn)行挑網(wǎng)、壓網(wǎng)邊和吊掛等，支架推移后，用絞盤搖起網(wǎng)片，重復(fù)割煤—放網(wǎng)—推溜—移架—收網(wǎng)—割煤程序[3]。當(dāng)鋪網(wǎng)達(dá)3.5 m 長時，采煤機(jī)割煤完畢后，將采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)停電閉鎖，將鋼絲繩一端固定在運(yùn)輸順槽合適的頂錨（索）、幫錨（索）或鋼筋梯上，用鐵托盤及螺母（或索具）鎖緊。從機(jī)頭往機(jī)尾方向依次逐段鋪設(shè)拉直鋼絲繩，確保鋼絲繩拉直后與工作面傾向平行。鋼絲繩拉直后，將鋼絲繩另一端固定在回風(fēng)順槽合適的頂錨（索）或幫錨（索）上。

圖3 柔性網(wǎng)鋪網(wǎng)工藝

3 回撤通道支護(hù)與提前加固

在工作面停采線位置施工回撤通道，回撤通道走向與停采線平行，沿工作面頂板將柔性網(wǎng)鋪至回撤通道煤壁?；爻吠ǖ理敯宀捎脝误w支柱配合π型梁架走向棚支護(hù)?；爻吠ǖ烂罕诓捎眯迯?fù)錨桿+木托盤+鐵托盤+柔性網(wǎng)支護(hù)?；爻吠ǖ廊鐖D4 所示，支架伸縮梁完全收回狀態(tài)下，伸縮梁頭距貼幫柱凈寬不小于1.8 m，支架底座前沿距貼幫柱凈寬不小于3. 8m，π 型梁下方凈高不小于3.0 m。預(yù)留回撤通道寬度控制在3.6～4.2 m，頂板采用Φ20 mm×2200 mm 型高強(qiáng)錨桿+1000 mm×2400 mm型平焊網(wǎng)+BHW-220-2.75 型鋼帶+120 mm×240 mm×10 mm 型W 托盤支護(hù)。沿工作面傾向采用29U 型鋼錨索梁加固，一梁三索。巷道幫部采用錨網(wǎng)支護(hù)。為保證收尾期間預(yù)留回撤通道支護(hù)可靠，方便停采后工作面設(shè)備正?；爻?，在收尾前必須提前采取措施對預(yù)留回撤通道進(jìn)行加固。在預(yù)留回撤通道進(jìn)入超前采動影響范圍前，需要使用π 型梁配合單體柱架棚加固頂板[4]，使用錨索配合12#槽鋼和墊片加固外幫，避免收尾期間工作面礦壓顯現(xiàn)異常，出現(xiàn)回撤通道不平整，局部回撤通道高度不符合要求等問題。

圖4 回撤通道支護(hù)示意圖

4 單軌吊機(jī)車回撤液壓支架關(guān)鍵技術(shù)

4.1 單軌吊機(jī)車回撤對回撤通道規(guī)格要求

根據(jù)DLZ110F-Ⅱ型單軌吊機(jī)車尺寸、支架尺寸及運(yùn)輸安全距離要求，支架頂梁距通道煤壁凈寬不小于1.6 m（單軌吊梁距離貼幫柱距離不小于1.1 m，距離支架伸縮梁頭不小于0.4 m），回撤通道頂板距底板凈高不得低于3.0 m（單軌吊梁面以下不小于2.5 m）。回撤通道底板平整，無超過0.1 m 的臺階，回撤通道內(nèi)無明顯傾斜，無過陡、過急坡度。

4.2 單軌吊機(jī)車回撤對回撤通道抹角要求

為保證單軌吊機(jī)車運(yùn)輸支架在拐彎處不蹭幫，需對回撤通道拐角處進(jìn)行抹角。根據(jù)單軌吊機(jī)車尺寸、支架尺寸及安全距離要求，進(jìn)行軌跡模擬[5]。根據(jù)軌跡模擬結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場回撤實(shí)際，抹角傾向長不小于2.0 m，走向長不小于1.5 m，凈高不得低于3.0 m。抹角位置走向和傾向開口位置，使用錨索梁一梁三索加固頂板，頂板及煤壁進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)[6-7]。單軌吊運(yùn)輸支架拐彎軌跡模擬示意圖如圖5。

圖5 單軌吊運(yùn)輸支架拐彎軌跡模擬示意圖

5 結(jié)論

（1）柔性網(wǎng)整體性好，堅(jiān)固柔軟，抗拉強(qiáng)度高，重量輕，可一次性整體掛網(wǎng)，割煤、放網(wǎng)、推溜、移架、收網(wǎng)等工序平行進(jìn)行，工作面推進(jìn)和進(jìn)網(wǎng)速度快。

（2）使用柔性網(wǎng)收尾可有效降低職工勞動強(qiáng)度。首次鋪網(wǎng)后，收尾過程中不再運(yùn)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，減少了施工人員頻繁進(jìn)入煤墻側(cè)聯(lián)網(wǎng)作業(yè)；在收尾割煤階段，通過利用絞盤與滑輪配合升降柔性網(wǎng)，現(xiàn)場操作更加標(biāo)準(zhǔn)、高效。

（3）工作面回撤通道頂板采用單體支柱配合π 型梁架棚支護(hù)和提前加固，大大減少了錨桿等支護(hù)材料消耗，且回撤通道寬度和高度均符合規(guī)定，確保后期液壓支架回撤作業(yè)安全、高效。

（4）單軌吊機(jī)車回撤液壓支架工效比絞車運(yùn)輸系統(tǒng)工效提升約33%。較以往收尾方式，整個收尾工期只用8.5 d，縮短3 d 以上時間，提高收尾施工效率。