蘭永平,喬方平,鄧躍東

近年來(lái),隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)的高速發(fā)展和采掘機(jī)械化程度的迅速提高,一批新型的擁有百萬(wàn)噸綜采工作面的現(xiàn)代化煤礦相繼出現(xiàn),礦井總產(chǎn)和工作面單產(chǎn)都已接近或超過(guò)世界發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平。回采推進(jìn)速度的提高,要求綜采工作面接續(xù)時(shí)間越來(lái)越短,由以前的大約 1年左右搬家1次縮短到1年 2次或3次以上,煤礦對(duì)搬家所耽誤的非生產(chǎn)時(shí)間越來(lái)越關(guān)注。高效綜采工作面快速搬遷設(shè)備基本得到解決,末采搬家工藝如何安全高效的進(jìn)行回撤,為此提出的“長(zhǎng)壁工作面回撤期間采用樹(shù)脂纖維網(wǎng)片進(jìn)行免井下搭接快速安裝控制回撤通道頂板技術(shù)”是對(duì)末采回撤工藝的革新。

1 工作面基本情況

山西霍寶干河煤礦 2-101工作面為干河井田首采工作面,于 2009年 7月 10日進(jìn)入聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn),開(kāi)采山西組 2#煤層,煤層厚度 4.2 m。煤層直接頂板砂質(zhì)泥巖,厚 6～8 m,其上為基本頂 K8砂巖,厚 5～8 m。K8砂巖往上 35 m處為 K9砂巖,厚 7～10 m。煤層產(chǎn)狀 ：走向 ：N40°E,傾向 ：NW,傾角 4°(工作采場(chǎng)方向由機(jī)頭向機(jī)尾傾斜)。工作面兩巷均沿煤層走向布置,走向長(zhǎng)度 2 100 m,切割巷長(zhǎng) 210 m,煤層帶壓3.5 MPa,工作面標(biāo)高 160～72 m。

2 樹(shù)脂纖維網(wǎng)的設(shè)計(jì)

根據(jù) 2-101回采工作面基本數(shù)據(jù)核算共需3 668 m2。為了便于運(yùn)輸,217 m長(zhǎng)網(wǎng)片在地面編織成兩個(gè)部分,分別為104 m和113 m兩段,然后在井下進(jìn)行搭接。另配 2片 4 m ×5 m網(wǎng)片以備在井下搭接及相關(guān)附件,包括：鋼絲繩 (238 m)、手絞盤(pán) (68個(gè))、滑輪 (68個(gè))、包裝框架 (2個(gè))、尼龍繩 (300 m)。樹(shù)脂纖維網(wǎng)平面示意圖見(jiàn)圖 1。

圖 1 樹(shù)脂纖維網(wǎng)平面示意圖

3 新型樹(shù)脂纖維網(wǎng)末采鋪網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

3.1 末采施工工藝

3.1.1 鋪 網(wǎng)

3.1.1.1 鋪網(wǎng)時(shí)間

距停采線 16 m時(shí)進(jìn)入末采階段,開(kāi)始鋪設(shè)樹(shù)脂纖維網(wǎng),末采共計(jì) 20個(gè)循環(huán)。

3.1.1.2 鋪網(wǎng)范圍

沿工作面傾斜方向至兩端頭,走向沿工作面推進(jìn)方向鋪設(shè)至停采位置。

3.1.1.3 鋪聯(lián)網(wǎng)要求

樹(shù)脂纖維網(wǎng)尺寸：長(zhǎng) ×寬 =217 m ×16 m,網(wǎng)格規(guī)格：20 mm ×30 mm,網(wǎng)片在地面編織成兩個(gè)部分,規(guī)格分別為：長(zhǎng) ×寬 =104 m ×16 m和長(zhǎng) ×寬 =113 m ×16 m,網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接 3 m,搭接時(shí)由廠家技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。進(jìn)入末采前,提前在工作面偶數(shù)支架和1#、63#支架的下立柱中部安裝手動(dòng)絞盤(pán)和頂梁上安裝滑輪,并在絞盤(pán)上安裝好鋼絲繩,鋼絲繩直徑 6 mm。

3.1.1.4 鋪網(wǎng)方法

1)將樹(shù)脂纖維網(wǎng)運(yùn)至 2-1012巷距工作面機(jī)尾10～20 m處,并在工作面偶數(shù)架左側(cè)立柱上安裝手絞盤(pán)。

2)末采前一個(gè)循環(huán)割煤后不拉架推溜子,將機(jī)道和溜子上浮煤清理干凈,做好將網(wǎng)拉到工作面的準(zhǔn)備。

3)用手動(dòng)葫蘆將第一段網(wǎng)的紅色端頭和采煤機(jī)連接起來(lái)。在機(jī)尾轉(zhuǎn)角處設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向輪,防止繩索切入煤壁。

4)向機(jī)頭位置牽引采煤機(jī),直到將其拖至機(jī)頭設(shè)計(jì)位置。

5)前半部分網(wǎng)到位后,將捆網(wǎng)的尼龍繩剪開(kāi),逐架降低固定有手絞盤(pán)的偶數(shù)支架,用尼龍繩或鐵絲將穿有 6 mm鋼絲繩的網(wǎng)邊與支架前沿處捆綁固定,隨后將手絞盤(pán)上的鋼絲繩從網(wǎng)片下面繞到網(wǎng)邊,用鎖扣掛于 6 mm鋼絲繩上,然后逐架升緊并將護(hù)幫板打出。

6)待 1#～50#架區(qū)段網(wǎng)全部掛于支架前沿后,機(jī)組開(kāi)至機(jī)尾,采用同樣方法拉運(yùn),將網(wǎng)拉至 61#～63#架搭接位置后進(jìn)行搭接,搭接長(zhǎng)度不少于 2 m。搭接方法采用尼龍繩沿加強(qiáng)帶四周隔三孔縫制,形狀呈矩形。該網(wǎng)掛于煤壁后,一次搭接縫制 2～3個(gè)加強(qiáng)帶,2～3個(gè)循環(huán)搭接縫制一次。

7)將后段網(wǎng)采用上述方法固定于支架前沿,全部吊掛好后用導(dǎo)鏈固定于巷道煤壁,將網(wǎng)邊的鋼絲繩拉緊;網(wǎng)邊固定在已施工的煤壁頂板的短錨桿 (兩架一根)上,用碟片壓緊,確保網(wǎng)順利進(jìn)入老山側(cè)。

8)確保每個(gè)護(hù)幫板收回到正確的位置,從機(jī)頭往機(jī)尾一次8～10個(gè)手絞盤(pán)一起搖動(dòng),將纖維網(wǎng)反向吊起,置于支架護(hù)幫板下,盡量拉緊不出現(xiàn)網(wǎng)下沉成弧形,避免采煤機(jī)割網(wǎng)、掛網(wǎng)。

9)開(kāi)始割煤,割煤后不拉架,將工作面中部偶數(shù)架護(hù)幫板打出貼于頂板上將網(wǎng)壓住,做完后,從中間到兩邊,偶數(shù)支架上重復(fù)該動(dòng)作,以確保架與架之間不出現(xiàn)擠網(wǎng)現(xiàn)象。

11)采煤機(jī)割煤后,停止刮板輸送機(jī),并閉鎖。

12)搖動(dòng)手絞盤(pán),將吊掛的纖維網(wǎng)松開(kāi)下落。

13)打開(kāi)偶數(shù)架護(hù)幫板,逐架前移奇數(shù)架,待奇數(shù)架全部拉過(guò)后,逐架將偶數(shù)架護(hù)幫板收回,然后逐架前移、升緊支架。

14)將網(wǎng)反向拉起置于支架頂梁下。

15)重復(fù)割煤和鋪網(wǎng)的每個(gè)程序,直到工作面達(dá)到停采回撤位置。

3.1.2 聯(lián) 繩

工作面末采推進(jìn)第 4刀并拉過(guò)架后,在第六個(gè)循環(huán)纖維網(wǎng)的中部掛聯(lián)1道鋼絲繩,每0.8 m一道,共鋪9道 (直至掛聯(lián)完第 14個(gè)循環(huán))。

3.1.3 打錨桿、錨索,做撤架通道

由表9說(shuō)明，土樣1土壤中添加2%磷礦粉(C)化學(xué)修復(fù)劑時(shí)土壤中的重金屬鋅、鉛、鉻、銅、砷、鎘含量均有所下降。其中在種有馬鈴薯的土壤區(qū)域主要污染物鋅含量下降幅度最大，下降值為103.4mg/L。在種有刺兒菜的土壤區(qū)域主要污染物砷含量下降幅度最大，最大值為2.8mg/L。

3.1.3.1 打錨桿、錨索時(shí)間

工作面末采第 15～20個(gè)循環(huán),在工作面頂板采用錨網(wǎng)鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)。

3.1.3.2 施工位置及要求

1)支架頂梁上：第 15個(gè)循環(huán)中間施工一排單體錨索,錨索間距 3.5 m。

2)撤架通道：割第 16、18、20刀后,在工作面施工一排錨桿、錨索混合支護(hù),并上W型鋼帶;割第 17、19刀后,在工作面施工一排錨桿并上W型鋼帶,每排交錯(cuò)布置,見(jiàn)圖 2,圖 3。

3.2 應(yīng)用情況

3.2.1 優(yōu) 點(diǎn)

1)末采時(shí)間縮短,主要省去掛聯(lián)網(wǎng)工序。末采鋪網(wǎng)工藝原為“割煤 →放網(wǎng) →拉架 →移溜 →聯(lián)網(wǎng) →鉤網(wǎng) →割煤”;現(xiàn)為“割煤 →放網(wǎng) →拉架 →移溜 →鉤網(wǎng) →割煤”。按工期對(duì)比：一切巷長(zhǎng) 150 m,末采用時(shí) 15天;三切巷長(zhǎng) 210 m,末采用時(shí) 14天。

2)避免了作業(yè)人員使用金屬網(wǎng)時(shí)頻繁運(yùn)網(wǎng)和頻繁進(jìn)入煤壁側(cè)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)作業(yè),降低了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,保障了作業(yè)人員的安全。

3)末采過(guò)程中不再需要進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)作業(yè),節(jié)約停機(jī)聯(lián)網(wǎng)時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,縮短了末采時(shí)間。

4)整體性強(qiáng),上架及向后移動(dòng)速度快,效果好。

5)回撤支架過(guò)程中,三角區(qū)漏矸少,對(duì)破碎頂板維護(hù)較好,支護(hù)方便快捷,具備快速抽架條件。

6)可根據(jù)工作面的生產(chǎn)條件設(shè)計(jì)定制不同規(guī)格、不同尺寸的網(wǎng)片,以便于入井、掛網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)等,盡可能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。

三角區(qū)支護(hù)纖維網(wǎng)效果圖見(jiàn)圖 4。

圖 4 三角區(qū)支護(hù)纖維網(wǎng)效果圖

3.2.2 存在問(wèn)題及改進(jìn)思路

1)應(yīng)根據(jù)工作面末采長(zhǎng)度,尺寸和網(wǎng)所處位置的不同,選擇不同強(qiáng)度的樹(shù)脂纖維網(wǎng),如頂梁、掩護(hù)梁區(qū)段的頂板可選擇強(qiáng)度較高的 PET400×400RS網(wǎng),回撤通道上部可選擇強(qiáng)度較低的 PET100×80RS網(wǎng),通過(guò)不同強(qiáng)度網(wǎng)片搭接來(lái)滿(mǎn)足末采回撤安全需要,達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。

2)加強(qiáng)職工培訓(xùn),進(jìn)一步規(guī)范職工操作,避免造成手絞盤(pán)損壞現(xiàn)象發(fā)生。

3)使用強(qiáng)度較高的手絞盤(pán),鋼絲繩的長(zhǎng)度必須根據(jù)實(shí)際計(jì)算,滿(mǎn)足末采推進(jìn)度需要,達(dá)到 25 m以上。

4 結(jié) 論

實(shí)踐證明,樹(shù)脂纖維網(wǎng)在工作面停采前開(kāi)始鋪設(shè),采用同步上網(wǎng)工藝整體鋪設(shè),簡(jiǎn)化收尾工序,網(wǎng)片根據(jù)工作面情況預(yù)制不同強(qiáng)度和規(guī)格,對(duì)提高綜采工作面回撤效率和安全保障性具有重要意義,尤其對(duì)工作面收尾后擱置時(shí)間較長(zhǎng)、頂板有水或頂板破碎等困難條件下的回撤具有顯著效果。利用樹(shù)脂纖維網(wǎng)末采,并以支架搬運(yùn)車(chē)為主要回撤設(shè)備的運(yùn)輸工具,真正實(shí)現(xiàn)了綜采工作面快速搬遷的目的。