綜放工作面仰角末采掛網(wǎng)新工藝

侯蘭濤,張引祖,何新輝

(陜西彬長大佛寺有限公司,陜西 咸陽 713500)

綜放工作面的末采快速回撤技術(shù)在彬長公司煤礦已經(jīng)普及開來,但時代在進步,工藝技術(shù)也在日新月異,傳統(tǒng)的末采掛網(wǎng)工藝要花費巨大的人力財力和時間去完成[1],隱患更大的是傳統(tǒng)掛網(wǎng)工藝附帶極大的危險性系數(shù),已經(jīng)不再適應(yīng)彬長集團的生產(chǎn)技術(shù)要求和安全規(guī)范要求[2]。大佛寺煤礦是彬長集團第一家投產(chǎn)的綜放工作面煤礦,大佛寺綜采一隊針對末采貫通技術(shù)中的關(guān)鍵和難點(初次掛網(wǎng)的時間和質(zhì)量),在40202工作面進行了大膽的優(yōu)化和創(chuàng)新,經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的全人工掛網(wǎng)工藝到40202工作面第一次采用高強度聚酯纖維網(wǎng)(以下簡稱柔性網(wǎng))機械掛網(wǎng)新工藝技術(shù)[3],末采初次掛網(wǎng)用時僅僅5 h,完成了原來百人掛網(wǎng)24 h的效果[4],為后續(xù)快速回撤支架創(chuàng)造了良好的撤退條件,同時創(chuàng)造了大佛寺煤礦綜放工作面末采掛網(wǎng)用時最短記錄。筆者以40202綜放工作面末采貫通為例,系統(tǒng)介紹了仰角末采掛網(wǎng)新工藝。

1 40202工作面概況

40202工作面設(shè)計長度為1 810 m,可采長度1 660 m,傾向200 m,整個工作面采用后退式走向長壁綜采放頂煤采煤法。煤層平均厚度為12.4 m,掘進時為防止底鼓及軟底影響回采安全,留設(shè)1.5 m底煤,故可采厚度為10.9 m。工作面采用采放比1:2進行放煤開采,即割煤高度3.6 m,放煤高度為7.3 m。煤層埋藏深度為地下510～560 m。工作面為402采區(qū)南翼首采工作面,周邊具體情況良好。地表位于彬縣永平塬,整體地形為溝壑地貌,北部是較為寬緩的黃土臺塬,地表最大標高1 148.9 m,最低標高965.8 m；東側(cè)為401采區(qū)與402采區(qū)邊界實體煤,南側(cè)為蔣家河井田,西側(cè)為40204設(shè)計工作面實體煤,北側(cè)為4煤西部4條大巷。工作面頂?shù)装迩闆r如表1所示,工作面布置圖如圖1所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r表Fig.1 Roof-floor situation of coal seam

圖1 工作面布置圖Fig.1 Layout of working face

2 仰角末采掛網(wǎng)新工藝

2.1 鋪網(wǎng)長度確定

根據(jù)工作面支架尺寸前梁長1 500 mm、頂梁長3 700 mm、掩護梁長2 400 mm、尾梁及插板伸出總長2 300 mm、插板距巷道底板1 000 mm、回撤通道寬度4 600 mm,老塘側(cè)矸石埋壓長度取2 000 mm、回撤通道幫部取2 500 mm,擬定鋪網(wǎng)長度為20 m。工作面長度為200 m,故采取聚酯纖維網(wǎng)規(guī)格:長×寬=208 m×20 m,鋪設(shè)時長邊平行于工作面鋪設(shè),短邊沿工作面走向鋪設(shè)。推采過程中每推采一茬沿工作面走向?qū)⑷嵝跃W(wǎng)短邊與兩順槽頂幫部金屬網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng),聯(lián)網(wǎng)呈“三花眼”布置[5],聯(lián)網(wǎng)間距200 mm;當鋪設(shè)第一茬柔性網(wǎng)時需采用Φ18 mm×1 600 mm錨桿配合1.6 m桁架固定在巷道頂板上(具體工藝見2.3),從而達到固定柔性網(wǎng)的目的,鋪設(shè)平面圖如圖2所示。工作面前后端頭柔性網(wǎng)網(wǎng)邊的固定,采用在工作面切眼沿走向打設(shè)固定錨桿對網(wǎng)邊進行固定[6],錨桿間距800 mm。

圖2 掛設(shè)柔性網(wǎng)平面圖Fig.2 Hanging flexible net

2.2 掛網(wǎng)前準備工作

在掛設(shè)柔性網(wǎng)前期應(yīng)對工作面每臺液壓支架前立柱安裝一部手動絞盤,選擇合適尺寸的抱箍及Φ16 mm螺栓將手動絞盤底座與立柱固定牢固,然后手動絞盤纏繞Φ6 mm鋼絲繩30 m,并在鋼絲繩末端用Φ6 mm鋼絲繩卡子打設(shè)100 mm長的連接環(huán),每個連接環(huán)打設(shè)繩卡子數(shù)不得少于2道,煤機需停在機頭正道處。

柔性網(wǎng)運輸工作。柔性網(wǎng)從地面運輸至工作面,從2#輔運大巷把柔性網(wǎng)運輸至回順巷道,回順運輸利用DBT叉車將柔性網(wǎng)運輸至前部裝載機機尾處。利用手拉葫蘆將柔性網(wǎng)擺設(shè)整齊捋順;工作面運輸利用前部刮板輸送機低速牽引運輸,溜子上運輸時將柔性網(wǎng)前段5 m處向后折疊并捆緊,確認擺放好后低速開動溜子將網(wǎng)運輸至工作面。[7]

2.3 初次鋪網(wǎng)操作

初次鋪網(wǎng)時,分為四個步驟:

1)進入末采階段后,當推采至距停采線17.5 m時沿傾向施工一茬固網(wǎng)錨桿,錨桿尺寸選用Φ18 mm×1 600 mm錨桿,打設(shè)完畢后錨桿露絲長度不少于3絲。錨桿打設(shè)位置為每兩架液壓支架前梁空隙處。

2)柔性網(wǎng)由前部刮板輸送機拉運到位,均勻擺放在煤墻后方,將捆綁繩解開。在固網(wǎng)錨桿上固定好滑輪,把絞盤鋼絲繩穿過滑輪,柔性網(wǎng)初始端需提前預(yù)留10個網(wǎng)格長度,翻折方向為朝向液壓支架端,便于后續(xù)用托盤固定柔性網(wǎng),用網(wǎng)鉤將鋼絲繩穿入柔性網(wǎng),并綁扎牢固,具體如圖3-a所示。

3)掛設(shè)柔性網(wǎng)結(jié)束后,需同時多人配合,通過絞盤將整個柔性網(wǎng)提升,提升高度為距離固網(wǎng)錨桿300 mm處停止提升,如圖3-b所示。

4)提升柔性網(wǎng)到固定高度后,從機頭機尾同時作業(yè),逐架拆除滑輪并進行固網(wǎng)作業(yè),用錨桿鐵托盤安裝牢固柔性網(wǎng)折疊部分。固網(wǎng)時,每10 m用1根3 m長的板梁對煤墻進行支護,片幫嚴重區(qū)域,每米1根板梁支護。需登高作業(yè)區(qū)域,固網(wǎng)梯子一端懸掛于柔性網(wǎng)上,另一端固定于電纜架上,用螺栓固定牢靠。最后將鋼絲繩從柔性網(wǎng)底部繞過并固定于固網(wǎng)錨桿上,鋼絲繩需留設(shè)不少于6 m的富余長度,纏繞在絞盤上。

此時柔性網(wǎng)已全部掛設(shè)完畢,操作手動絞盤進行鋪網(wǎng)作業(yè),當采煤機割煤時收回支架護幫板并將柔性網(wǎng)收起防止?jié)L筒損壞柔性網(wǎng),如圖3-c所示。當采煤機割過后及時伸出護幫板并將柔性網(wǎng)放下,如圖3-d所示,及時將支架拉移到位。在進行絞盤收網(wǎng)、放網(wǎng)時必須多人配合操作到位,才能及時完整地保護柔性網(wǎng)不受到損壞。

3-a 掛設(shè)柔性網(wǎng)

3-b 提升柔性網(wǎng)

3-c 割煤時狀態(tài)

3-d 放網(wǎng)時狀態(tài)圖3 鋪網(wǎng)工藝圖Fig.3 Net hanging technology

2.4 鋪網(wǎng)流程

工作面按照采煤機在機頭正道為例[8]:收機頭1#-30#架網(wǎng)→采煤機向機頭割煤過程中,支架工逐步放網(wǎng),并從30#架向機頭交錯伸支架護幫→拉架至機頭→采煤機割至機頭,停機、閉鎖→降支架前梁上前30#架半圓木→收前30#架網(wǎng)→采煤機空刀返回30#架→從機頭推溜→收30#架至機尾的網(wǎng),采煤機向機尾割煤→放30#架至95#架網(wǎng),并從30#架向95#架交錯伸支架護幫→拉架至95#架,從30#架推溜至95#架→采煤機割至機尾,停機、閉鎖→放95#架至117#架網(wǎng),并從95#架向117#架交錯伸支架護幫→拉架至機尾→降支架前梁上30#架至機尾半圓木→收117#架至95#架網(wǎng)→采煤機返回95#架上機尾正道→溜子從95#架推溜機尾。

3 新工藝應(yīng)用效果

原傳統(tǒng)綜放回撤掛網(wǎng)工藝需全部人工進行作業(yè),每割1刀煤鋪1次網(wǎng),每班大約需100人參加掛網(wǎng)作業(yè),大量人員在刮板輸送機刮槽內(nèi)作業(yè),登高作業(yè)時間久,存在冒頂片幫傷人隱患,安全危險性系數(shù)極大。

40202工作面采用新工藝鋪網(wǎng)技術(shù)相比傳統(tǒng)工藝主要有以下幾個方面提升:

1)有效減少了工作面人員數(shù)量,掛網(wǎng)期間使用絞盤滑輪代替之前人工進行柔性網(wǎng)掛設(shè)工作,使當班工作人員數(shù)量減少至一半,同時也有效保護了柔性網(wǎng)整體性不被破壞,一次性掛設(shè)整個工作面煤壁。

2)有效保證了施工人員的人身安全。該工作面為仰角末采,在進行初次上網(wǎng)期間煤壁側(cè)浮煤極易脫落砸傷工作人員。采用新工藝在進行提升柔性網(wǎng)后,能夠在施工人員和煤壁之間形成一道天然屏障,避免落煤以及煤灰對施工人員造成的危害。同時利用絞盤提升柔性網(wǎng)大大減少了登高作業(yè)次數(shù),也就降低了員工在進行施工作業(yè)時的危險系數(shù)。

3)有效減少掛網(wǎng)作業(yè)時間,采用新工藝技術(shù)掛網(wǎng)方法,僅僅花費不到5 h時間就完成了整個工作面的鋪網(wǎng)工作,速度相比之前提高了3倍。

4 結(jié)束語

在40202工作面首次進行仰角末采掛網(wǎng)新工藝,取得了良好的實施效果。得益于初次掛網(wǎng)的快速性安全性,整個末采貫通過程中無施工人員受傷,并且末采回撤時間也大大減少,鋪網(wǎng)效果良好,為后續(xù)液壓支架的回撤做出了巨大保障。該仰角末采掛網(wǎng)新工藝也為其他煤礦綜放工作面順利貫通回撤提供了借鑒。