陳小云

（山西保利鐵新煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031300）

1 工程概況

鐵新煤業(yè)2201工作面位于二采區(qū)，工作面北部和南部均為實(shí)體煤，工作面東部為井田邊界，西部為二采區(qū)運(yùn)輸大巷。工作面開(kāi)采2#煤層，煤層平均厚度為1.1 m，屬大部分穩(wěn)定可采煤層。煤層頂板巖層主要為泥巖和粉砂巖，底板巖層為泥巖和細(xì)粒砂巖。2201工作面距二采區(qū)運(yùn)輸大巷11.7 m處為工作面停采線(xiàn)，2201工作面進(jìn)行末采階段時(shí)，為保障末采期間回撤通道圍巖的穩(wěn)定，擬采用柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)進(jìn)行破碎頂板的控制。

2 柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)

工作面末采區(qū)域采用普通金屬網(wǎng)護(hù)頂作業(yè)時(shí)，存在的主要問(wèn)題有3方面：（1）工作面每推進(jìn)一刀即需進(jìn)行一次鋪網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，且聯(lián)網(wǎng)時(shí)需要人工操作較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大；（2）運(yùn)網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)工作需要在刮板運(yùn)輸機(jī)和煤壁前進(jìn)行作業(yè)，安全系數(shù)低；（3）工作面鋪設(shè)金屬網(wǎng)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量不易保證，造成工作面推進(jìn)速度慢，不利于采空區(qū)的防火管理[1-3]。

柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)中采用的網(wǎng)片材質(zhì)主要為聚酯纖維，聚酯纖維柔性網(wǎng)具有重量輕、體積小和柔軟的特征。采用柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)能夠有效免除末采期間作業(yè)人員的頻繁運(yùn)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)和吊網(wǎng)工作[4]，可大幅提升末采期間的回采速度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

柔性網(wǎng)護(hù)頂施工時(shí)，主要分為5個(gè)步驟實(shí)施：（1）柔性網(wǎng)片運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，將其展開(kāi)，并將鋼絲繩吊掛完畢；（2）將柔性網(wǎng)片吊起后，進(jìn)行工作面的割煤進(jìn)刀作業(yè)；（3）工作面進(jìn)刀后，液壓支架進(jìn)行間隔移架，并將護(hù)幫板依次循環(huán)頂出，在頂板打設(shè)錨桿索及鋼帶；（4）柔性網(wǎng)片鋪設(shè)完畢后，通過(guò)打設(shè)錨桿進(jìn)行固定，并依次進(jìn)行撤架作業(yè)；（5）在工作面撤架位置間隔采用木垛或木柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

工作面末采期間采用柔性網(wǎng)護(hù)頂工藝時(shí)，當(dāng)確認(rèn)網(wǎng)片吊掛到位后，將卷的搭接部分進(jìn)行聯(lián)結(jié)，確保工作面兩端頭部分的網(wǎng)片與頂板固定牢靠后方可進(jìn)行割煤作業(yè)。在工作面拉出超前支架將網(wǎng)片全部上到頂板后，通過(guò)液壓支架上的手動(dòng)絞盤(pán)將網(wǎng)卷兜起，開(kāi)始進(jìn)行割煤作業(yè)。具體生產(chǎn)工藝循環(huán)如圖1所示[5-6]。

圖1 工作面生產(chǎn)循環(huán)工藝示意圖

工作面采煤機(jī)割煤前，通過(guò)手動(dòng)絞盤(pán)將柔性網(wǎng)進(jìn)行鉸起，隨后進(jìn)行割煤作業(yè)。當(dāng)采煤機(jī)割煤后，在距機(jī)組后滾筒10架左右的位置處，確保每個(gè)液壓支架降低幅度，松開(kāi)手動(dòng)絞盤(pán)后將纖維網(wǎng)放下，隨后進(jìn)行移架。液壓支架拉架后，再一次將纖維網(wǎng)拉起，進(jìn)行割煤作業(yè)。在頂板進(jìn)行上網(wǎng)過(guò)程中，充分利用支架的推移進(jìn)行挑網(wǎng)、壓網(wǎng)和吊掛。具體柔性網(wǎng)施工過(guò)程中網(wǎng)片拉起、放下的方式如圖2所示。

圖2 工作面末采區(qū)域柔性網(wǎng)護(hù)頂工藝

3 回撤通道圍巖控制

3.1 圍巖控制方案

當(dāng)2201工作面推采至停采線(xiàn)9 m時(shí)，需打錨桿、鋪柔性網(wǎng)、掛鋼絲支護(hù)頂板，共需要掛鋼絲繩8根，具體柔性?huà)炀W(wǎng)施工方案如下：

（1）當(dāng)工作面距離停采線(xiàn)9 m時(shí)，割煤后及時(shí)拉移支架使支架頂梁距離煤壁0.3 m，在距支架頂梁前端0.15 m的位置，按傾向方向打設(shè)第一排錨桿（未上托盤(pán)和螺母），錨桿間距3.0 m，然后從機(jī)頭向機(jī)尾鋪設(shè)柔性網(wǎng)，柔性網(wǎng)沿工作面走向方向鋪設(shè)，2張柔性網(wǎng)卷（82.5 m×10 m），網(wǎng)片壓茬3 m，搭接處每200 mm用14#鍍鋅鐵絲聯(lián)結(jié)牢固。鋪設(shè)完網(wǎng)后上緊托盤(pán)和螺母。柔性網(wǎng)鋪設(shè)完畢后，采煤機(jī)開(kāi)始割煤，推進(jìn)夠1.8 m時(shí)，開(kāi)始掛第一根鋼絲繩，在運(yùn)輸巷、材料巷兩端頭各打設(shè)兩根錨桿，錨桿間距200 mm，將鋼絲繩的兩頭分別用三個(gè)繩卡固定在端頭所打設(shè)的兩根錨桿上，鋼絲繩繞過(guò)錨桿的距離不得小于1 m。鋼絲繩固定完畢后，將第一根鋼絲繩與柔性網(wǎng)用14#鐵絲雙股扭轉(zhuǎn)720°進(jìn)行捆綁，捆綁間距200 mm。第一排鋼絲繩與柔性網(wǎng)連接完畢后，在鋼絲繩下方打設(shè)一排錨桿托住鋼絲繩與柔性網(wǎng)，托繩錨桿間距10 m。

（2）第一根鋼絲繩掛設(shè)完畢，當(dāng)工作面推進(jìn)0.6 m時(shí)，采煤機(jī)每割15 m，停機(jī)閉鎖采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)，在靠工作面煤壁側(cè)使用DW22型單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）將柔性網(wǎng)貼至頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，單體柱間距1500 mm，開(kāi)始在距第一根鋼絲繩0.6 m的位置掛第二根鋼絲繩，依次類(lèi)推。繼續(xù)向前推進(jìn)1.0 m后，掛第三根鋼絲繩，依次類(lèi)推，直至8根鋼絲繩掛設(shè)完畢。

（3）當(dāng)工作面距離停采線(xiàn)剩余6.3 m時(shí)，開(kāi)始在距停采線(xiàn)6.3 m的位置打設(shè)錨桿，錨桿間排距為5000 mm×1200 mm。錨索在距第五排錨桿0.3 m的距離處開(kāi)始打設(shè)，間排距為1500 mm×1200 mm。支架頂梁上共計(jì)打設(shè)4排錨桿，回撤通道內(nèi)共計(jì)打設(shè)4排錨桿、2排錨索。

具體回撤通道施工前柔性網(wǎng)掛設(shè)及錨桿索支護(hù)參數(shù)如圖3所示。

圖3 末采期間柔性網(wǎng)掛設(shè)及回撤通道支護(hù)平面圖

當(dāng)2201工作面回采至距離停采線(xiàn)2.4 m時(shí)，開(kāi)始施工回撤通道，回撤通道寬度×高度= 2.4 m×1.9 m，采用煤機(jī)擴(kuò)回撤通道，共需擴(kuò)4刀，具體施工方法如下：

（1）支架頂梁距離停采線(xiàn)2.4 m時(shí)，停止拉架，此時(shí)通道內(nèi)共支護(hù)4排錨桿、2排錨索以及“一架兩棚”支護(hù)。

（2）工作面繼續(xù)推進(jìn)，采煤機(jī)每割15 m，停機(jī)閉鎖采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)，在煤壁側(cè)使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)打設(shè)完畢后，開(kāi)始支護(hù)第五排錨桿，錨桿間排距800 mm×600 mm。

（3）工作面推進(jìn)夠1.2 m后，采煤機(jī)每割15 m，停機(jī)閉鎖采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)，在煤壁側(cè)使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。臨時(shí)支護(hù)打設(shè)完畢后，開(kāi)始支護(hù)第六排錨桿，間排距800 mm×600 mm，并支護(hù)第一排錨索，間排距1500 mm×1200 mm。

（4）支護(hù)完畢后，開(kāi)始割第三刀，采煤機(jī)每割15 m，停機(jī)閉鎖采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)，在煤壁側(cè)使用單體液壓支柱配合半圓木（L=1.2 m，Ф=150～200 mm）扶棚進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。臨時(shí)支護(hù)打設(shè)完畢后，開(kāi)始支護(hù)第七排錨桿，錨桿間排距為

800 mm×600 mm。

（5）支護(hù)完畢后，繼續(xù)割第四刀煤，采煤機(jī)每割15 m，停機(jī)閉鎖采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)。工作面打好臨時(shí)支護(hù)后，開(kāi)始支設(shè)第八排錨桿，錨桿間排距800 mm×600 mm，并支護(hù)第二排錨索，錨索間排距1500 mm×1200 mm。頂板支護(hù)完畢后，在工作面煤壁打設(shè)三排錨桿并掛菱形網(wǎng)支護(hù)，錨桿間排距為800 mm×800 mm。

（6）煤壁支護(hù)完畢后，在煤壁側(cè)使用DW22型單體液壓支柱配合π型梁（L=2.8 m）支護(hù)頂板，單體柱間距750 mm，π型梁一頭搭接在液壓支架頂梁上方，搭接長(zhǎng)度不小于300 mm。所有打設(shè)的單體柱必須拴好防倒繩。

具體2201工作面回撤通道支護(hù)斷面如圖4所示。

圖4 2201工作面回撤通道支護(hù)斷面圖（mm）

3.2 效果分析

2201工作面末采區(qū)域采用柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)后，通過(guò)一次鋪網(wǎng)，免去頻繁運(yùn)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。柔性網(wǎng)鋪設(shè)后工作面可直接推進(jìn)至停采線(xiàn)位置，大幅縮短末采時(shí)間，提升了生產(chǎn)效率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)觀(guān)測(cè)可知，柔性網(wǎng)護(hù)頂技術(shù)對(duì)頂板的維護(hù)效果較好，頂板無(wú)大范圍漏冒現(xiàn)象出現(xiàn)，確保了2201工作面內(nèi)綜采設(shè)備的順利回撤。

4 結(jié)論

根據(jù)2201工作面末采區(qū)域的特征，通過(guò)分析柔性護(hù)頂技術(shù)原理及施工工藝，結(jié)合工作面具體參數(shù)進(jìn)行柔性網(wǎng)護(hù)頂支護(hù)參數(shù)及回撤通道內(nèi)支護(hù)方案的設(shè)計(jì)。柔性護(hù)頂技術(shù)具有較好的頂板維護(hù)效果，為2201工作面的順利回撤提供了保障。