关于综采工作面末采阶段施工技术研究

郭瑞猛

(太原正越工程设计有限公司，山西 太原 030000)

引 言

煤矿的回采工作面开采工作主要分为五个阶段，即为安装阶段、初采阶段、回采阶段、末采阶段和最后的回收阶段，其中末采阶段的施工所涉及到的工艺最难，且施工环节最多，同时其也直接关系着资源是否能够正常回收，因此应高度重视这一环节，采取科学的施工技术保证末采质量。

1 工作面概况

某综采工作面开采的煤层为10#煤层，工作面的斜长为185 m，工作面平均倾角为6°，最大倾角为10°。瓦斯的含量较低，同时煤尘埃可能引起爆炸。其为Ⅱ类自燃煤层。煤层的直接顶为深灰色页岩，且局部含有部分砂质，其普氏硬度系数为3.0，基本顶主要由深灰色石灰岩构成，其密度和硬度较高，普氏硬度系数为12，直接底由灰黑色页岩构成，基底主要由深灰色砂质泥岩构成。综合作业面工作中主要采用的设备有采煤机、刮板输送机、130台液压支架，同时还设置了破碎机、设备列车、转载机以及皮带输送机。综采工作面停采时，材料巷P3点前41.95 m，运输巷R4点前54.05 m，且应在工作面与停采线心相距20 m时，结合顶板的实际情况和周围的压力情况确定是否进入到末采阶段，支架上要积极铺设金属网。如图1所示。

2 综采工作面末采施工

为充分确保工作面设备回收的有效性与安全性，在综采工作面与停采线距离为20 m时完成末采施工，回收施工过程中需要的综采设备回收空间，回收时应合理利用绞车硐室、设备出切眼处出口弯道抹角的处理[1]。

图1 综采工作面巷道布置示意图

2.1 回收空间及回收通道施工

采煤机与刮板运输机回收和液压支架拉出及转移装车后留下的空间就是回收空间，煤壁侧处工作面支架底座前脚附近位置与煤壁之间的空间为液压支架提供移动通道。回收空间和回收通道对设备回收有着十分重要的作用，此外，其质量和性能也会影响工作面回收的安全和质量[2]。

该采煤机割煤与该综采工作面回收空间的形成关系紧密，利用液压支架、经纬网、方木、钢丝绳和单体液压支柱等构件达到维护顶板的作用。同时利用树脂锚杆与经纬网共同保护煤壁。回收通道的宽度也应为液压支架回收提供充分的空间，液压支架最低的支撑高度为1.9 m，施工中受到多种因素的影响无法下降到规定的部位。此外其还会受到支架前梁厚度、顶梁方木的有效高度充分确保底板到支架护帮板油缸的高度应在3 m以上。回收通道的宽度应可保证回收支架调节方向的规定。以液压支架的长度和宽度参数来明确支架调相，需要的通道宽度从煤壁到支架定量前段的距离应不小于2.4 m，回收空间和回收通道施工主要的环节如下。

首先，工作面与停采线相距20 m时，应充分结合现场的基本情况完成末采施工，此外，应在支架上方设置金属网，直到到达停采的位置。

其次，工作面与停采线相距9 m时，应结合施工的要求铺设钢丝绳，铺设的间距为1 m，共铺设9根，钢丝绳一般应设置于金属网和梁的中间。钢丝绳应紧密地与金属网连接。两巷顶板煤柱上应设置两根锚索，从而起到固定钢丝绳的作用。工作面与停采线距离为2.4 m且自家尾部的双层金属网在采空区冒落岩石下时，则应采取有效措施处理支架推移头连接销，施工中应准确移动，循环进度应设为0.6 m。

再次是四把刀工艺。第一刀需将木梁插到支架的上方，梁在下，金属网在上，并在每个支架上插入两根木梁，梁头要与工作面煤壁保持垂直的关系，且其间距应为0.75 m；第二和第三刀相同，都是规格为0.6 m的抽梁；第四刀是在煤壁处使用单层金属网进行铺设，且满铺至落地，施工完毕后拔出木梁，将木梁端部与煤壁相接，实现木梁顶住煤壁的效果。此外，于每根木梁与煤帮相邻处支设单体液压支柱，并保证相邻支柱之间的距离0.75 m为宜。在进行第二、四刀割煤作业时，工作人员需要沿着工作面煤壁方向在第二、四刀顶板位置设置1排锚索，且相邻锚索的施工间距要控制在4.5 m左右，锚索施工完毕后，工作人员应利用锚索的铁板将金属网压在顶板上。在割第四刀时，还需要注意进行停机闭锁工作，每割30 m即进行一次，并且要使用单片金属网进行煤壁铺设直至落地，同时做好帮锚杆和加贴住帮施工，直到施工结束。回架通道煤壁帮应用玻璃钢树脂锚杆与木托板有机结合，以强化护帮的效果[3-5]。且将其设置为0.9 m×0.9 m的矩形结构。具体参照图2。

2.2 切眼出口抹角施工及抹角支护工艺

在综采工作面切眼和运输巷连接处存在拐角，其角度为90°，为了保证工作面回收设备运输的稳定性，需对直角拐弯采取抹角处理方式，以增强拐角的平滑度。以综采工作面现场实际为基础，拐角施工中拟采用风镐破煤施工技术，同时采用人工运送的方式制作弧长3.5 m,拐角半径为2 m的扇面，由于施工后抹角位置的跨度相对较大，因此该处的顶板压力较大。对此可采取有效措施加强支护。

图2 回收通道示意图

抹角施工中，工作面两侧的弯道需依据运输规范的要求，工作面出口的弯道转移半径也应满足规范的要求。以锚网支护的方式来支护弯道巷帮，其中材料选择为经纬金属网及规格为20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆，并注意加设木托板于锚杆托盘下方位置，以此压紧金属网，相邻支护排距设置在900 mm左右。

在弯道处的顶板支护则采用锚索与锚网配合的方式完成的。其中锚杆扔选择规格为20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆，并将其布置成扇形，注意扇形的弧度应按照轨道转弯的半径设置，在两排锚杆中间设置锚索，相邻锚索之间的距离控制在1 m左右为宜，且排间距离不能超过800 mm，如图3所示。

图3 抹角支护示意图

2.3 关于绞车硐的设置

当回收通道内有液压支架或是其他设备在运行，则可以利用绞车在工作面设备的通道方向的出口位置，制成一个绞车硐，但需要注意的是，工作面设备通道中心线应与绞车硐的中心线实现重合，本工程中，绞车硐宽3 m，长5 m，高为2.5 m。绞车硐在施工的过程中，则应从底部开始施工，以此来保障绞车硐底板可以与切眼的底板实现平行。

2.4 加强对作面运输巷回收通道的支护

在对设备进行回收的过程中，最为关键的回收通道就是工作面运输巷，但其在应用的过程中会因为超前支承压力的干扰，而导致巷道发生形变。因此为最大程度实现设备回收运输路线的畅通无阻，这就需要对超前段的支护强度进行提升。本工程中，依据巷道的实际情况，我们选择4 m长的π型梁，以及DW3.5型单体支柱，以此来组成一梁三柱的支护形式，其中控制棚距为9 m～11 m，超前支护长度不少于30 m。

3 施工安全注意事项

1) 在末采施工中应当采取有效措施严格控制连网的性能，单网搭接和双层网互相搭接施工工艺也需充分满足规范的基本要求。

2) 全面结合停采的距离来调整双网挂设的距离，末采施工结束后，架后的双网应全部落地。

3) 铺设钢丝绳的过程中，确保钢丝绳与网的连接距离在300 mm以上，同时钢丝绳的两端需严格按照要求固定在专用的锚索上。

4) 在四刀施工前，先检查工作面溜子的垂直度，确保四刀工序中的每一个细节均可满足施工的基本要求。

5) 在施工中要高度重视采高问题。完成网的铺设施工后，采煤机为了避开割网，会适度降低采高，所以，要在挂网前确定挂网高度，保证挂网完成后，回撤设备的通道高度满足设备回撤的要求。

6) 回收通道所有的贴帮点柱均应处于完好无损的状态，支架一般设置在底部。并结合实际把控迎山的角度，帮贴点柱应全部设置放倒链，在施工中，需做好通道内帮柱点的循环注浆。

7) 回收通道当中的所有帮锚施工必须保证其及时性和有效性，且间、排距离也要满足施工的要求，锚固力和紧固质量需确保工作面的稳定性和安全性。

4 结语

末采与回收准备工作在工作面设备回收中起到了十分重要的作用，同时其也直接影响了工作面设备回收的安全性。采取有效措施加强对人员组织和技术准备的管理，严格按照施工要求展开施工，可有效提高施工质量，让综采面设备回收效果达到理想水平，进而避免出现冒顶和漏顶等常见问题，提高工作面设备运行效率，达到工作预期目标。