树脂纤维网在综采工作面实现快速末采

兰永平,乔方平,邓跃东

近年来,随着我国煤矿开采技术的高速发展和采掘机械化程度的迅速提高,一批新型的拥有百万吨综采工作面的现代化煤矿相继出现,矿井总产和工作面单产都已接近或超过世界发达国家的先进水平。回采推进速度的提高,要求综采工作面接续时间越来越短,由以前的大约 1年左右搬家1次缩短到1年 2次或3次以上,煤矿对搬家所耽误的非生产时间越来越关注。高效综采工作面快速搬迁设备基本得到解决,末采搬家工艺如何安全高效的进行回撤,为此提出的“长壁工作面回撤期间采用树脂纤维网片进行免井下搭接快速安装控制回撤通道顶板技术”是对末采回撤工艺的革新。

1 工作面基本情况

山西霍宝干河煤矿 2-101工作面为干河井田首采工作面,于 2009年 7月 10日进入联合试运转,开采山西组 2#煤层,煤层厚度 4.2 m。煤层直接顶板砂质泥岩,厚 6～8 m,其上为基本顶 K8砂岩,厚 5～8 m。K8砂岩往上 35 m处为 K9砂岩,厚 7～10 m。煤层产状 ：走向 ：N40°E,倾向 ：NW,倾角 4°(工作采场方向由机头向机尾倾斜)。工作面两巷均沿煤层走向布置,走向长度 2 100 m,切割巷长 210 m,煤层带压3.5 MPa,工作面标高 160～72 m。

2 树脂纤维网的设计

根据 2-101回采工作面基本数据核算共需3 668 m2。为了便于运输,217 m长网片在地面编织成两个部分,分别为104 m和113 m两段,然后在井下进行搭接。另配 2片 4 m ×5 m网片以备在井下搭接及相关附件,包括：钢丝绳 (238 m)、手绞盘 (68个)、滑轮 (68个)、包装框架 (2个)、尼龙绳 (300 m)。树脂纤维网平面示意图见图 1。

图 1 树脂纤维网平面示意图

3 新型树脂纤维网末采铺网支护技术

3.1 末采施工工艺

3.1.1 铺 网

3.1.1.1 铺网时间

距停采线 16 m时进入末采阶段,开始铺设树脂纤维网,末采共计 20个循环。

3.1.1.2 铺网范围

沿工作面倾斜方向至两端头,走向沿工作面推进方向铺设至停采位置。

3.1.1.3 铺联网要求

树脂纤维网尺寸：长 ×宽 =217 m ×16 m,网格规格：20 mm ×30 mm,网片在地面编织成两个部分,规格分别为：长 ×宽 =104 m ×16 m和长 ×宽 =113 m ×16 m,网与网之间搭接 3 m,搭接时由厂家技术人员在现场指导。进入末采前,提前在工作面偶数支架和1#、63#支架的下立柱中部安装手动绞盘和顶梁上安装滑轮,并在绞盘上安装好钢丝绳,钢丝绳直径 6 mm。

3.1.1.4 铺网方法

1)将树脂纤维网运至 2-1012巷距工作面机尾10～20 m处,并在工作面偶数架左侧立柱上安装手绞盘。

2)末采前一个循环割煤后不拉架推溜子,将机道和溜子上浮煤清理干净,做好将网拉到工作面的准备。

3)用手动葫芦将第一段网的红色端头和采煤机连接起来。在机尾转角处设置一个导向轮,防止绳索切入煤壁。

4)向机头位置牵引采煤机,直到将其拖至机头设计位置。

5)前半部分网到位后,将捆网的尼龙绳剪开,逐架降低固定有手绞盘的偶数支架,用尼龙绳或铁丝将穿有 6 mm钢丝绳的网边与支架前沿处捆绑固定,随后将手绞盘上的钢丝绳从网片下面绕到网边,用锁扣挂于 6 mm钢丝绳上,然后逐架升紧并将护帮板打出。

6)待 1#～50#架区段网全部挂于支架前沿后,机组开至机尾,采用同样方法拉运,将网拉至 61#～63#架搭接位置后进行搭接,搭接长度不少于 2 m。搭接方法采用尼龙绳沿加强带四周隔三孔缝制,形状呈矩形。该网挂于煤壁后,一次搭接缝制 2～3个加强带,2～3个循环搭接缝制一次。

7)将后段网采用上述方法固定于支架前沿,全部吊挂好后用导链固定于巷道煤壁,将网边的钢丝绳拉紧;网边固定在已施工的煤壁顶板的短锚杆 (两架一根)上,用碟片压紧,确保网顺利进入老山侧。

8)确保每个护帮板收回到正确的位置,从机头往机尾一次8～10个手绞盘一起摇动,将纤维网反向吊起,置于支架护帮板下,尽量拉紧不出现网下沉成弧形,避免采煤机割网、挂网。

9)开始割煤,割煤后不拉架,将工作面中部偶数架护帮板打出贴于顶板上将网压住,做完后,从中间到两边,偶数支架上重复该动作,以确保架与架之间不出现挤网现象。

11)采煤机割煤后,停止刮板输送机,并闭锁。

12)摇动手绞盘,将吊挂的纤维网松开下落。

13)打开偶数架护帮板,逐架前移奇数架,待奇数架全部拉过后,逐架将偶数架护帮板收回,然后逐架前移、升紧支架。

14)将网反向拉起置于支架顶梁下。

15)重复割煤和铺网的每个程序,直到工作面达到停采回撤位置。

3.1.2 联 绳

工作面末采推进第 4刀并拉过架后,在第六个循环纤维网的中部挂联1道钢丝绳,每0.8 m一道,共铺9道 (直至挂联完第 14个循环)。

3.1.3 打锚杆、锚索,做撤架通道

由表9说明，土样1土壤中添加2%磷矿粉(C)化学修复剂时土壤中的重金属锌、铅、铬、铜、砷、镉含量均有所下降。其中在种有马铃薯的土壤区域主要污染物锌含量下降幅度最大，下降值为103.4mg/L。在种有刺儿菜的土壤区域主要污染物砷含量下降幅度最大，最大值为2.8mg/L。

3.1.3.1 打锚杆、锚索时间

工作面末采第 15～20个循环,在工作面顶板采用锚网钢带、锚索联合支护。

3.1.3.2 施工位置及要求

1)支架顶梁上：第 15个循环中间施工一排单体锚索,锚索间距 3.5 m。

2)撤架通道：割第 16、18、20刀后,在工作面施工一排锚杆、锚索混合支护,并上W型钢带;割第 17、19刀后,在工作面施工一排锚杆并上W型钢带,每排交错布置,见图 2,图 3。

3.2 应用情况

3.2.1 优 点

1)末采时间缩短,主要省去挂联网工序。末采铺网工艺原为“割煤 →放网 →拉架 →移溜 →联网 →钩网 →割煤”;现为“割煤 →放网 →拉架 →移溜 →钩网 →割煤”。按工期对比：一切巷长 150 m,末采用时 15天;三切巷长 210 m,末采用时 14天。

2)避免了作业人员使用金属网时频繁运网和频繁进入煤壁侧进行联网作业,降低了作业人员劳动强度,保障了作业人员的安全。

3)末采过程中不再需要进行联网作业,节约停机联网时间,提高生产效率,缩短了末采时间。

4)整体性强,上架及向后移动速度快,效果好。

5)回撤支架过程中,三角区漏矸少,对破碎顶板维护较好,支护方便快捷,具备快速抽架条件。

6)可根据工作面的生产条件设计定制不同规格、不同尺寸的网片,以便于入井、挂网、联网等,尽可能满足实际生产需要。

三角区支护纤维网效果图见图 4。

图 4 三角区支护纤维网效果图

3.2.2 存在问题及改进思路

1)应根据工作面末采长度,尺寸和网所处位置的不同,选择不同强度的树脂纤维网,如顶梁、掩护梁区段的顶板可选择强度较高的 PET400×400RS网,回撤通道上部可选择强度较低的 PET100×80RS网,通过不同强度网片搭接来满足末采回撤安全需要,达到安全、经济、可靠。

2)加强职工培训,进一步规范职工操作,避免造成手绞盘损坏现象发生。

3)使用强度较高的手绞盘,钢丝绳的长度必须根据实际计算,满足末采推进度需要,达到 25 m以上。

4 结 论

实践证明,树脂纤维网在工作面停采前开始铺设,采用同步上网工艺整体铺设,简化收尾工序,网片根据工作面情况预制不同强度和规格,对提高综采工作面回撤效率和安全保障性具有重要意义,尤其对工作面收尾后搁置时间较长、顶板有水或顶板破碎等困难条件下的回撤具有显著效果。利用树脂纤维网末采,并以支架搬运车为主要回撤设备的运输工具,真正实现了综采工作面快速搬迁的目的。