王庄矿3803工作面安全收尾综合施工技术研究

张俊杰

(晋能控股煤业集团 王庄煤业，山西 长治 047100)

工作面收尾是煤矿井工开采过程中一道重要工序，做好工作面停采工作，保证工作面顺利收尾，对于煤矿安全高效开采至关重要[1-3]。工作面收尾涉及工作面铺设联网、回撤通道的支护以及破碎煤体的加固等系列化施工技术[4-6]，为此需要从综合收尾施工技术角度考虑，形成综合一体化工作面收尾工艺，对于煤矿工作面安全快速收尾，并顺利转接至下一工作面意义重大。在这方面研究中，杨欣图[7]针对综采收尾通道施工及围岩维护时，出现施工速度慢及围岩维护效果差等问题，提出对收尾通道采用锚网索支护技术进行维护；匡中文[8]研究了中厚煤层条件下柔性网快速收尾技术，有效提高了工作面收尾、回撤作业的安全性和效率；徐昕等[9]采用高强聚酯纤维柔性网代替金属网进行工作面回撤铺顶，优化了停采支护方案，创造了良好的经济效益。综合文献分析，对于工作面收尾的研究取了一定成果，但是多集中于工作面收尾时某个方面的工艺研究，对于工作面安全收尾综合施工技术有待进一步分析。为此，本文以王庄矿3803工作面为工程背景，研究了工作面安全收尾综合施工技术，解决了工作面过收尾期间所面临的主要技术问题，实现了工作面安全快速收尾。

1 工程概况

王庄矿主采3号煤层，煤层倾角1～6°，平均倾角4°，平均厚度5.0 m，主要回采3802工作面与8103工作面，巷道断面尺寸为高×宽=5.0 m×4.0 m，采用综合机械化采煤技术，全部垮落法管理顶板。煤层直接顶主要为泥岩与砂质泥岩，基本顶为细粒砂岩，直接底为泥岩与砂质泥岩，煤岩体综合柱状图如图1所示。

图1 煤岩体综合柱状图

3803工作面目前已推进距停采线80 m左右处，工作面布置情况如图2所示。

图2 工作面布置图

计划在距停采线30 m时,对工作面机头机尾进行调平，确保工作面机头、机尾距停采线剩余距离相同，同时工作面做到“三直一平”。从上网位置开始至停采线以外10 m范围，两巷道采取补强支护，运输巷道在此范围顶部进行铺设双网并补打锚索，回风巷道采取工字钢支护；同时对该区域内工作面煤壁侧进行注浆加固。为进一步保证3803工作面收尾施工安全，需研究工作面安全收尾综合施工技术。

2 铺联网施工技术

对于铺联网施工，在回风巷道距离回撤通道20 m范围内及回撤通道处铺设单层菱形网，菱形网一端距离工作面煤墙0.5 m，另一端沿顶板铺设，多余菱形网固定在外侧煤墙上部。距停采线18 m时，支架均不超前拉架，及时打出前探梁和护帮板，准备进行初次上网。上网时将第一卷纤维网通过刮板输送机运至工作面，纤维网进入工作面后，将固定网片的钢丝绳松开，利用手动绞盘钢丝绳勾起网边，将纤维网边与液压支架伸缩梁端部连接，连接用16号铁丝，双股对折，每架连接一道。第一卷纤维网必须置入机头超前内，并与巷道预先铺设菱形网拉紧挂好，相互搭接不小于500 mm，且孔孔相联，采取双丝三扣，拧紧锁边。吊起纤维网后，再进行打设锚杆固定纤维网，每隔一组支架打设1根锚杆，将锚杆打设在纤维网网边500 mm处，两组支架间从大溜机头方向向机尾打设。待第一卷网固定后，把网片用手动绞盘起吊保证纤维网边高于电缆槽300 mm.再用相同方法进第二趟网，两趟网间的搭接长度不得小于5 m，现场挂网情况如图3所示。

图3 现场挂网情况

上网前的最后一刀煤、不顶溜、不移架。如顶板不好时，打出伸缩梁或者打起护帮板临时支护顶板。在片帮比较严重的地方，可支设单体液压支柱贴帮柱维护顶帮。当煤层较软、片帮严重时要及时注浆维护顶板，以防冒顶。

工作面巷道挂纤维网需配合采煤、移架协同进行，具体施工过程如图4所示。采煤机割煤前，将纤维网用手动绞盘绞起，开始割煤，见图4(a)；采煤机割煤后，松开手动绞盘将纤维网放下，然后跟机拉架，打出护帮板，见图4(b)；拉架后，将纤维网用手动绞盘绞起，采煤机进行下一轮割煤，见图4(c)。

图4 纤维网配合采煤与移架作业图

3 工作面上钢丝绳施工技术

当工作面距停采线13.5 m时，即推进5刀煤后开始平行于工作面上钢丝绳，钢丝绳规格为D28 mm×210 m.将钢丝绳平行于工作面拉直，联到支架护帮板下的纤维网上，间距800 mm，钢丝绳与纤维网每隔300 mm联一孔。钢丝绳上至收尾结束时，支架顶梁上6趟，尾梁上5趟，最后一趟钢丝绳距离底板1.5 m左右，钢丝绳要穿过机头、尾巷道，与巷道顶网、外侧帮网联接牢固。当工作面距停采线4 m时，停止移架。需要注意拖移钢丝绳时，必须从滑轮钢丝绳与纤维网之间通过，便于联钢丝绳，拖绳前先将所有滑轮钢丝绳全部放下，确保网片落地，然后护帮板打好护好帮，关闭支架进液截止阀、闭锁停电大溜，然后方可进行拖绳。工作面快速收尾施工工序如图5所示。

图5 工作面快速收尾施工工序图

4 回撤通道支护方法

工作面收尾期间运输巷道与回风巷道均采用超前支架进行支护，必须确保超前支架达到初撑力，并且升紧支架，随工作面外移。工作面机头、机尾过渡架3～5架区域，距离停采线4 m时工作面停止推进，支架均不超前移架，然后在工作面扩回撤通道，对巷道顶板采取锚(索)+工字钢吊梁加强支护，巷道煤壁侧采取单体液压支柱+加密锚杆加强支护，回撤通道支护断面如图6所示。

图6 回撤通道支护断面图(mm)

回撤通道顶板采用D20 mm×2 400 mm高强度的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为850 mm×1 000 mm，同时在顶板布置4 m长的三孔11号矿用工字钢，顶帮角处锚杆距巷道帮部300 mm；顶锚索采用D18.9 mm×6 300 mm高强度低松弛预应力钢绞线锚索，树脂加长锚固，钻孔直径27 mm，采用1支k2335和2支Z2360低粘度树脂药卷锚固。锚索间排距为1 750 mm×2 000 mm，锚索垂直于顶板布置。打设的锚索必须用双10号铅丝成十字形捆绑锚索吊挂在金属网上，把锁具及托盘捆绑在铅丝范围内，防止顶板来压崩断锚索伤人及损坏设备。

5 工作面收尾时煤壁注浆加固方法

工作面收尾过程中，易造成煤壁松软破碎，导致冒顶事故发生，如果工作面煤壁片帮深度超过1.5 m，顶板破碎、垮落高度小于1.5 m时及时采取注浆加固的方式加固煤壁。结合现场及钻孔条件，距巷道底板及顶板各1.5 m处钻凿1排注浆钻孔，注浆孔间距3.5 m，排间钻孔采用菱形布置，布置方法如图7所示。

图7 工作面注浆钻孔布置

注浆钻孔直径为42 mm，钻孔与煤壁水平面夹角为15°，钻孔深度为6 m，孔口封口长度为2 m.采用风动锚头打孔，注浆孔外面接注射管，再接封孔器，里面注射管，因煤层裂隙非常发育，单孔注浆量较大，每孔注浆量在100～120桶。首次注浆完成后进行工作面推进时，可能造成初始注浆返料问题，导致注浆效果不理想，这时随工作面推进应加强煤帮侧及顶板的管理。工作面过断层时，一次注浆加固完成后，工作面安全推进长度达4 m时，要立即进行下一个注浆工序，直至工作面巷道顶板及煤壁稳定性转好为止。

6 结 语

为保障王庄矿3803综采工作面安全收尾，研究给出了该工作面安全收尾综合施工技术，包括工作面铺联网施工技术、工作面上钢丝绳施工技术、回撤通道支护方法及工作面收尾时煤壁注浆加固方法，保障了工作面回撤通道的稳定，有效避免了煤壁片帮危害的发生，实现了工作面快速安全收尾，为类似矿山工作面停采收尾提供工程指导。