综采放顶煤工作面收尾工艺优化研究实践

刘国勇

（山西长治三元晋永泰煤业有限公司，山西 长治 047100）

综采工作面收尾采用金属网假顶，在支架顶梁上铺设钢丝绳，配合锚杆、锚索进行顶板和煤壁的支护[1]。整个过程工序复杂，人力材料投入多，且易发生冒顶事故，危及人身安全[2]。在实际生产过程中一般采用措施有：确定合适的停采位置，避开周期来压区段，顶板完整处[3]支架上铺设双层金属网或聚酯纤维柔性网，收尾期间通过严密的生产组织，各种工序合理安排，尽量缩短收尾工期。

1 原收尾工艺存在的问题

晋永泰煤业15201综采工作面煤层均厚4 m，工作面长150 m，倾斜长壁开采，综采放顶煤回采工艺，采高2.1 m，截深0.6 m，顶板采用全部垮落法管理。该工作面顶板为深灰色厚层K2石灰岩，厚7.8 m，属坚硬顶板，岩石级别为Ⅲa级，顶煤均厚1.8 m，收尾期间顶煤厚度不足1.8 m段极易破碎、与坚硬顶板发生离层，造成工作面上网困难、多段推网等情况。针对顶煤破碎离层段、回撤通道坠包段一直采用支架上方架设平行于工作面大板、梁前挑大板、打设逼帮柱等方式进行配合钢丝绳、锚杆锚索支护顶板，这种方式坑木消耗多，劳动强度大，危险系数高。另外，因工作面底板为灰色泥岩（膨胀性软岩）[4]，厚度13.6 m，稳定性差，遇水易软化膨胀，在降架和拖架过程中排出的乳化液及工作面淋水使底板泡水，支架回撤通道底板呈软化、胶黏状态，造成出架、拖架困难，严重影响工作面设备回撤进度。

2 收尾工艺改进方案

2.1 收尾工艺顺序

飘刀找顶→工作面正常平推→停止放煤→上引网→收尾区域铺单层菱形网片→铺双层菱形网片→上钢丝绳→回撤通道打锚杆锚索→停止拉架→煤墙上网、打锚杆→清煤。

2.2 工作面收尾方案

（1）在距停采线30 m时，工作面开始飘刀找顶，每刀飘高幅度为100 mm，工作面顶煤平均厚度按照1.8 m计算，预计推进10.8 m（18刀煤）后支架能够跟上顶板。在确保工作面支架全部见顶后开始平推，在距停采线19 m的位置开始将工作面逐步顺平，保证支架接顶严密，确保距停采线12 m上网前工程质量必须达到“三直一平”。

（2）距停采线11.4 m（第1刀后）时，在支架前梁上方，垂直于工作面顺支架方向上引网。为确保引网铺设质量，采用每两组支架上方平行工作面架设一根2.5 m半木圆进行挑网，拉架过程中两组支架相互支撑网片，一支一拉；距停采线10.8 m（第2刀后）上单层菱形网片；距停采线9.6 m（第4刀后）时，开始铺设双层菱形网片；工作面推进至距停采线7.2 m（第8刀后）时，支架前梁上钢丝绳；距停采线1.8 m（第17刀后）时，工作面支架全部停止移架，只顶前溜，割最后3刀煤。

收尾范围工作面机头和机尾，推进长度12 m，共计20个循环，每循环进度0.6 m，每刀上一趟网，共计20趟，其中引网1趟，单层菱形网3趟，双层菱形网16趟。最后1刀煤结束后，支架梁端距煤壁（1.8±0.1） m。

（3）工作面收尾工序及要求

① 铺联网。距停采线12 m（共需推进20刀）时，开始从排头架至排尾架沿煤壁方向（倾向）铺设经纬片网（2 m×1.05 m），将支架前梁落下，用长把工具将前梁上的浮煤清理干净，将网及半圆木塞到前梁上，将支架升紧，引网露出前梁200～300 m便于后续联网。片网上好后及时上单层菱形金属网（10 m×1.05 m），长短边搭接200 m，第一行孔孔相联，第二行隔孔相联，采取双丝三扣，拧紧锁边[5]。

单层菱形金属网铺至顶梁上距停采线9.6 m时，即推进4刀后开始沿煤壁方向铺联双层菱形金属网，长边交错搭接，短边搭接200～300 mm，相联两行，第一行孔孔相联，第二行隔孔相联，双层网要保证到停采时被老塘压实。

停产时要求煤壁挂单层菱形网，挂到煤壁的部分不得小于煤壁高度的2/3，网长边搭接200 mm，短边搭接300 mm，工作面菱形网与两巷顶网交叉联接，联接长度不小于500 mm。

②上钢丝绳。距停采线7.2 m时，即推进第8刀煤时开始平行于工作面上第一趟钢丝绳。将钢丝绳平行于工作面拉直，联到支架顶梁下1.2 m处，间距600 mm。钢丝绳与金属网每隔300 mm联一孔，每孔双丝三扣，必须先移除支架，并打出前探梁，然后每刀上一趟钢丝绳，共上9趟。

钢丝绳随金属网一起上至支架端面顶板处，保证收尾结束时，支架端面顶板上五趟，掩护梁和尾梁上共四趟。钢丝绳搭接处交叉长度不得小于10 m，钢丝绳要穿过排头架、排尾架，与两巷打设的专用锚杆联接牢固，使用绳卡紧为一体，绳头的卡绳长度不小于600 mm，绳卡打设不少于5道，绳卡间距均匀。

（4）回撤通道顶板支护

在距停采线1.8 m位置开始，停止移架只推前溜，开始向顶板方向打设锚杆，锚杆排距为0.6 m，间距为1.5 m。在距离停采线0.9 m的位置打设一排锚索，间距为3 m，保证收尾处顶板完整，减轻顶板对前梁的压力，便于回撤。

（5）煤壁侧支护

煤壁侧打设两排锚杆，锚杆间距为1.5 m，上距顶0.3 m，下距底0.7 m，呈三花眼布置，将单层菱形网锚固在煤壁上。

（6）工作面上、下端头的支护

由于综采支架外形体积比较大，工作面收尾处上下口断面跨度必须加大，该处压力也明显增大[6]，为此要在工作面上、下口采用锚索加强支护，并在工作面上、下端口搭设木垛进行加强支护[7]。收尾工作面支护剖面图如图1。

图1 收尾工作面支护剖面图（mm）

3 效果

采用提前飘刀接顶和“钢丝绳-锚网＋锚索”支护方式收尾，大大减少了木材消耗，进一步简化了收尾工序，提高了安全性，对提高综采工作面回撤效率和安全保障性有很大意义[8]，也降低了收尾费用。同时，这种方式使工作面设备回收容易，缩短了工作面收尾及设备回收时间，同传统的上大板配合支护相比，就坑木这一项可节约木材230 m³，缩短了工作面收尾和设备回撤时间8 d，每天按照60个工计算，可节约投工480个，节约了收尾期间的工资费用，提高了工时利用率，降低工人劳动强度，创造了效益。

4 结论

经过对综放工作面收尾及设备回收阶段特征分析总结，提前飘刀接顶和“钢丝绳-锚网+锚索”支护起到了很好的顶板支护和高效的设备回撤效果，创造了较好的经济效益和安全效益，提高了工作面收尾及回撤速度，对于类似的工作面收尾回撤具有较好的借鉴价值，具体体现在以下几个方面：

（1）减少了支架上架设大板，节省了时间。过去的收尾方法，必须割过几架后对顶煤破碎处采用停机、降架、上大板的方法，不仅耽误时间，工人操作时危险性也较大，而且降架时空顶时间加长，易引起冒顶，不利于顶板管理。采用新工艺，支架接顶后仅上菱形网和钢丝绳，不必降架，可以和采煤机割煤、推溜、移架协调作业，循环速度加快，也保证了支架严密接顶[9]，有利于工作面收尾阶段回采时的顶板管理，避免了过去上大板时过于硬性而被压折，以至于局部网破、冒顶情况的出现。

（2）解决了回撤时出架困难的问题。采用提前飘刀后，膨胀性泥岩底板全部被底煤覆盖，支架回收过程中回撤通道未出现底板膨胀、胶黏情况，大大提高了出架的进度和回收期间的安全工作。