蘭永平,喬方平,鄧躍東

近年來,隨著我國煤礦開采技術(shù)的高速發(fā)展和采掘機械化程度的迅速提高,一批新型的擁有百萬噸綜采工作面的現(xiàn)代化煤礦相繼出現(xiàn),礦井總產(chǎn)和工作面單產(chǎn)都已接近或超過世界發(fā)達國家的先進水平。回采推進速度的提高,要求綜采工作面接續(xù)時間越來越短,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,煤礦對搬家所耽誤的非生產(chǎn)時間越來越關(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行回撤,為此提出的“長壁工作面回撤期間采用樹脂纖維網(wǎng)片進行免井下搭接快速安裝控制回撤通道頂板技術(shù)”是對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日進入聯(lián)合試運轉(zhuǎn),開采山西組 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°(工作采場方向由機頭向機尾傾斜)。工作面兩巷均沿煤層走向布置,走向長度 2 100 m,切割巷長 210 m,煤層帶壓3.5 MPa,工作面標(biāo)高 160～72 m。

2 樹脂纖維網(wǎng)的設(shè)計

根據(jù) 2-101回采工作面基本數(shù)據(jù)核算共需3 668 m2。為了便于運輸,217 m長網(wǎng)片在地面編織成兩個部分,分別為104 m和113 m兩段,然后在井下進行搭接。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 (68個)、滑輪 (68個)、包裝框架 (2個)、尼龍繩 (300 m)。樹脂纖維網(wǎng)平面示意圖見圖 1。

圖 1 樹脂纖維網(wǎng)平面示意圖

3 新型樹脂纖維網(wǎng)末采鋪網(wǎng)支護技術(shù)

3.1 末采施工工藝

3.1.1 鋪 網(wǎng)

3.1.1.1 鋪網(wǎng)時間

距停采線 16 m時進入末采階段,開始鋪設(shè)樹脂纖維網(wǎng),末采共計 20個循環(huán)。

3.1.1.2 鋪網(wǎng)范圍

沿工作面傾斜方向至兩端頭,走向沿工作面推進方向鋪設(shè)至停采位置。

3.1.1.3 鋪聯(lián)網(wǎng)要求

樹脂纖維網(wǎng)尺寸：長 ×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部分,規(guī)格分別為：長 ×寬 =104 m ×16 m和長 ×寬 =113 m ×16 m,網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接 3 m,搭接時由廠家技術(shù)人員在現(xiàn)場指導(dǎo)。進入末采前,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絞盤和頂梁上安裝滑輪,并在絞盤上安裝好鋼絲繩,鋼絲繩直徑 6 mm。

3.1.1.4 鋪網(wǎng)方法

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

2)末采前一個循環(huán)割煤后不拉架推溜子,將機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)用手動葫蘆將第一段網(wǎng)的紅色端頭和采煤機連接起來。在機尾轉(zhuǎn)角處設(shè)置一個導(dǎo)向輪,防止繩索切入煤壁。

4)向機頭位置牽引采煤機,直到將其拖至機頭設(shè)計位置。

5)前半部分網(wǎng)到位后,將捆網(wǎng)的尼龍繩剪開,逐架降低固定有手絞盤的偶數(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幫板打出。

6)待 1#～50#架區(qū)段網(wǎng)全部掛于支架前沿后,機組開至機尾,采用同樣方法拉運,將網(wǎng)拉至 61#～63#架搭接位置后進行搭接,搭接長度不少于 2 m。搭接方法采用尼龍繩沿加強帶四周隔三孔縫制,形狀呈矩形。該網(wǎng)掛于煤壁后,一次搭接縫制 2～3個加強帶,2～3個循環(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)順利進入老山側(cè)。

8)確保每個護幫板收回到正確的位置,從機頭往機尾一次8～10個手絞盤一起搖動,將纖維網(wǎng)反向吊起,置于支架護幫板下,盡量拉緊不出現(xiàn)網(wǎng)下沉成弧形,避免采煤機割網(wǎng)、掛網(wǎng)。

9)開始割煤,割煤后不拉架,將工作面中部偶數(shù)架護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)該動作,以確保架與架之間不出現(xiàn)擠網(wǎng)現(xiàn)象。

11)采煤機割煤后,停止刮板輸送機,并閉鎖。

12)搖動手絞盤,將吊掛的纖維網(wǎng)松開下落。

13)打開偶數(shù)架護幫板,逐架前移奇數(shù)架,待奇數(shù)架全部拉過后,逐架將偶數(shù)架護幫板收回,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)的每個程序,直到工作面達到停采回撤位置。

3.1.2 聯(lián) 繩

工作面末采推進第 4刀并拉過架后,在第六個循環(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個循環(huán))。

3.1.3 打錨桿、錨索,做撤架通道

由表9說明，土樣1土壤中添加2%磷礦粉(C)化學(xué)修復(fù)劑時土壤中的重金屬鋅、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、錨索時間

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

3.1.3.2 施工位置及要求

1)支架頂梁上：第 15個循環(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,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,每排交錯布置,見圖 2,圖 3。

3.2 應(yīng)用情況

3.2.1 優(yōu) 點

1)末采時間縮短,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”。按工期對比：一切巷長 150 m,末采用時 15天;三切巷長 210 m,末采用時 14天。

2)避免了作業(yè)人員使用金屬網(wǎng)時頻繁運網(wǎng)和頻繁進入煤壁側(cè)進行聯(lián)網(wǎng)作業(yè),降低了作業(yè)人員勞動強度,保障了作業(yè)人員的安全。

3)末采過程中不再需要進行聯(lián)網(wǎng)作業(yè),節(jié)約停機聯(lián)網(wǎng)時間,提高生產(chǎn)效率,縮短了末采時間。

4)整體性強,上架及向后移動速度快,效果好。

5)回撤支架過程中,三角區(qū)漏矸少,對破碎頂板維護較好,支護方便快捷,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,盡可能滿足實際生產(chǎn)需要。

三角區(qū)支護纖維網(wǎng)效果圖見圖 4。

圖 4 三角區(qū)支護纖維網(wǎng)效果圖

3.2.2 存在問題及改進思路

1)應(yīng)根據(jù)工作面末采長度,尺寸和網(wǎng)所處位置的不同,選擇不同強度的樹脂纖維網(wǎng),如頂梁、掩護梁區(qū)段的頂板可選擇強度較高的 PET400×400RS網(wǎng),回撤通道上部可選擇強度較低的 PET100×80RS網(wǎng),通過不同強度網(wǎng)片搭接來滿足末采回撤安全需要,達到安全、經(jīng)濟、可靠。

2)加強職工培訓(xùn),進一步規(guī)范職工操作,避免造成手絞盤損壞現(xiàn)象發(fā)生。

3)使用強度較高的手絞盤,鋼絲繩的長度必須根據(jù)實際計算,滿足末采推進度需要,達到 25 m以上。

4 結(jié) 論

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