東曲礦柔性網大采高綜采工作面收尾工藝應用

姚鴻基

（山西焦煤西山煤電西銘礦，山西 太原 030052）

東曲礦+860 m 水平投產后，開采其東翼的二、八采區下組煤（8#、9#煤層），其中首采面28202 工作面開采8#、8#上煤層，其總厚度為3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工藝。在加快回采的同時，綜采工作面的收尾、拆除工作也存在著許多不安全因素，尤其是支架拆除期間頂板的管理問題，傳統的金屬網、板梁、圓木支護形式及收尾工藝已不能滿足支護強度的需求，難以保證工作面設備的正常安全回撤[1-2]。為確保該工作面安全快速回撤，必須改變目前人工鋪掛金屬網的收尾方式，借鑒其他礦井工程實踐經驗，引進聚酯纖維增強塑料網，為大采高綜采工作面實現安全快速回撤提供技術保證。

1 工程概況

東曲礦位于山西省古交市，隸屬于山西焦煤集團西山煤電（集團）有限責任公司，生產能力4.0 Mt/a。28202 工作面配備大型液壓支架，即ZY9600/25/55 型掩護式液壓支架，開采8#、8#上煤層，其總厚度為3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工藝。直接頂巖為灰巖，平均厚度4.4 m，普氏系數7；老頂為細粒砂巖，平均厚度6.0 m；直接底為砂質泥巖，平均厚度4.35 m。

2 綜采工作面原收尾工藝

東曲礦8#煤層綜采工作面以前一直沿用金屬網鋪網、聯網的傳統收尾工藝，在工程實踐當中存在下述幾個方面的缺點[3]：

1）現場聯網施工作業當中，金屬網所需聯網作業時間長、作業人員多，將對工作面正常快速推進造成很大影響，嚴重制約工作面收尾效率。

2）綜采工作面采煤機每割一刀煤后必須進行一次聯網作業，金屬網在聯網時必須逐片進行聯接，工序十分繁雜，工作量相應也較大。

3）收尾作業現場需要人員頻繁進出刮板運輸機進行運網、聯網作業，現場作業人員勞動強度大，難以確保施工作業的安全。

4）在大采高工作面，為實現停采前工作面煤壁圍巖穩定，保證人員在煤壁前聯網的安全，往往通過降低工作面采高的作業方式來控制頂板及工作面煤壁，從而造成煤炭資源的丟棄浪費。

3 綜采工作面柔性網收尾工藝

28202 工作面推進到距離停采線16 m 位置時開始鋪網作業，采用聚酯纖維塑料網+ 鋼絲繩+錨索收尾支護工藝，共計鋪網18 刀。收尾工藝參數如圖1 所示。

圖1 28202 綜采工作面柔性網收尾工藝

28202 綜采工作面柔性網收尾工藝工序步驟包括：

（1）工作面運網

在運輸柔性網前，首先要保證柔性網在運至工作面鋪開后方向正確，當柔性網運至機尾三角區域后，現場安設三根單體液壓支柱作為拉網導向使用，以減少柔性網摩擦和防止刮壞柔性網。用鋼絲繩將網和運輸機進行連接，使運輸機低速運行，開始拉網工作。網卷拉至靠近機頭時，保證富裕量5 m 左右，停止拉運。降低支架，將網長邊與支架頂梁前端采用14#鐵絲進行聯接固定，每隔一架固定一次，再升起支架，使柔性網展開[4]。

（2）展網

拉移第二卷網和第三卷網時，采用和第一卷拉移相同的方法，保證第一卷和第二卷、第二卷和第三卷的搭接長度均滿足3～5 m 的搭接要求。將鋼絲繩安裝于各絞盤上，并于網片下面將鋼絲繩與網邊進行聯接，要求展開柔性網時不能發生扭曲[5]。

（3）掛網、聯網

工作面掛纖維網前，距停采線16 m 時，掛兩道1.2 m×5 m 的金屬菱形網，確保其長邊沿工作面方向進行鋪設。鋪設金屬網在頂梁壓住網邊后將柔性網和金屬網聯結后帶動上網，將柔性網與金屬網靠頂板側進行聯接固定，從而減輕首次聯網時支架移架過程中對柔性網產生的向前摩擦搓網作用。通過液壓支架的挑梁依次安設網片，在確保上網快速的同時，也要保證網片安設平整牢靠。掛網、聯網現場如圖2 所示。

圖2 28202 綜采工作面柔性網掛網、聯網現場

（4）正常割煤、拉架

當柔性網掛網結束后，通過手動操作絞盤在工作面逐架將柔性網絞緊使其牢固懸吊于支架前梁的下方，然后開機掃底煤，推溜正常割煤。在采煤機割完煤后，在其前10 架范圍內通過手動操作絞盤把網片收到支架頂梁的下方，再依次重復采煤機割煤、絞盤放網、推動運輸機推溜、絞盤收網的工序，直至回采到工作面的回撤通道。

（5）鋪網

除前兩道金屬網外，工作面共回采18 刀。在回采第1～8 刀時，工作面正常生產割煤，重復進行割煤、放網、移架、收網、割煤程序，直至回采至第9 刀。

工作面在回采第9～13 刀時，每刀在柔性網下加設一道φ21.5 鋼絲繩貫通工作面。鋼絲繩和柔性網之間通過雙股型號為14#綁絲進行聯接，其間距200 mm，要求確保所綁設鋼絲繩同上一道工序所綁設的鋼絲繩必須平行，避免發生鋼絲繩打彎的情況，共計綁設5 道鋼絲繩。鋪網現場如圖3所示。

圖3 28202 綜采工作面柔性網鋪網現場

4 綜采工作面柔性網收尾工藝實施效果

28202 工作面自開始收尾作業至回撤通道鋼梁、單體加強支護完工的工期9 天，再至拆除設備完工，共計工期41 天。

4.1 技術效果

現場應用表明，通過柔性網鋪網收尾工藝可簡化工序、提高效率、確保安全，具有技術革新價值。在工作面安全、高效回撤過程中的作用具體表現為：

（1）可實現柔性網一次性鋪設，避免出現頻繁運輸和聯網作業，從而大幅度降低人工作業時間和勞動強度，確保現場安全施工作業。

（2）在工作面收尾過程中省去了頂網聯接的工序，從而節省頂網聯接工序時間，實現快速收尾回撤作業。

（3）柔性網收尾整體性好，柔性網安設到支架上及其向采空區的移動速度較快。

（4）柔性網的鋪設同工作面采煤機割煤、推進運輸機、支架移架之間可以實現協同作業，從而達到每一循環快速施工。

4.2 工效分析

掛金屬網作業，每班配備掛網人員為10 人；掛聚脂纖維網作業，每班無需配備專門的掛網人員，支架工即可操作。

表1 纖維網與金屬網掛網過程比較

4.3 社會效益

從社會效益來看，柔性網收尾工藝具有節省人力物力、施工安全高效等優點，對傳統金屬網收尾工藝進行了全面革新。有效減輕了金屬網等材料的運網、搬送和聯接等人工作業，達到了減輕人工作業強度的目的，同時可為工作面設備在回撤時提供頂板和工作面煤壁圍巖的穩定，確保工作面設備在回撤期間進行安全快速拆除。實踐證明，這一工藝在提高回撤通道施工進度和頂板控制管理方面具有較好的應用價值。

5 結語

結合前期現場調研和東曲礦實際情況，對大采高綜采工作面收尾提出革新，全面應用聚酯纖維網進行支護，實踐證明，這一工藝在提高回撤通道施工進度和頂板控制管理方面具有極高的應用價值，形成了適合東曲礦8#煤大采高綜采工作面特有地質條件下的收尾模式。在東曲礦+860 m 水平二采區首采面28202 綜采工作面成功應用聚酯纖維網后，可推廣應用到之后的28804、28204、14216、28806、28206、28808、28208、28810、28210等工作面收尾當中，鋪設金屬網收尾工藝縮短工期30%～50%，大大提高了收尾效率，從而顯著提高礦井的經濟效益。