特大采高综采面回撤阶段挂网位置研究*

张冬冬朱卫兵徐敬民陈苏社

（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏省徐州市，221116；2.神华神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿，陕西省神木市，719315）

特大采高综采面回撤阶段挂网位置研究*

张冬冬1朱卫兵1徐敬民1陈苏社2

（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏省徐州市，221116；2.神华神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿，陕西省神木市，719315）

为解决神东矿区特大采高工作面回撤阶段挂网位置选取困难的问题，在分析了矿区多个工作面的回撤挂网案例及对大柳塔煤矿52303工作面回撤阶段现场矿压实测的基础上，根据工作面回撤阶段的矿压规律，提出了确定挂网合理位置的方法。研究结果表明：挂网位置选取是否合理取决于工作面周期来压步距、来压持续长度、柔性网的长度等因素，通过准确预测工作面挂网阶段的来压状况，将上述3个因素代入相应公式可计算出各种情况下的挂网合理位置，由此计算出大柳塔煤矿52303工作面回撤阶段合理的挂网位置应在距主回撤通道19～20 m，保障了工作面的正常接替。

大采高综采工作面 工作面回撤阶段 挂网位置 浅埋煤层 神东矿区

神东矿区综合机械化采煤工作面普遍推广并应用多通道快速回撤技术。快速回撤可减少搬家倒面时间，是实现矿井高产、高效的有效途径。回撤阶段中必要的一道工序就是挂柔性网，挂网质量是快速安全回撤的关键因素。

工作面在回撤阶段，为了保证顶板的支护质量、防止出现冒顶事故、同时提高回撤效率，通常会提前10～20 m实施挂网措施，并要在适当的位置进行让压，以保证工作面无来压贯通。然而工作面在回撤阶段的开采过程中，挂网位置的选择往往由现场人员根据经验选取，缺乏科学合理的计算方法，可能造成等压及挂网位置不合理、挂网措施不到位，进而造成工作面出现严重的压架冒顶事故，影响工作面的安全回采，危及工作人员的安全。根据经验确定挂网位置的方法存在很大缺陷，为此必须找到一种科学合理的确定方法，根据工作面具体的顶板条件和来压显现特征进行综合分析，进而确定合理的挂网位置，但目前尚未发现有涉及神东矿区浅埋综采面回撤阶段挂网合理位置等相关方面的研究，因此科学合理确定挂网位置显得尤为重要。

基于以上分析，本文以大柳塔煤矿52303工作面为例，从周期来压与柔性网长度之间关系的角度，对挂网的合理位置进行分析，并对该方法的适用性进行探讨，从而为神东浅埋综采面回撤阶段科学有效地选取挂网位置、为工作面安全顺利贯通提供参考依据。

1　工作面开采条件

52303工作面是大柳塔煤矿三盘区第2个7 m特大采高工作面，开采5-2煤层，工作面地表大部为第四系松散沉积物覆盖。工作面宽301.50 m，推进长度4443.30 m，煤层厚度6.6～7.3 m，平均6.93 m，上覆基岩厚度132～245 m。工作面煤层自切眼至回撤通道倾斜，为宽缓单斜构造，倾角1°～3°，最大相对高差为35.86 m。工作面一次采全高，后退式全部垮落综合机械化采煤方法。煤层基本顶为中粒砂岩，成份以石英为主，泥质胶结，块状层理，厚5.2～28.3 m，直接顶为粉砂岩，波状层理，泥质胶结，厚0～1.85 m，直接底为粉砂岩，泥质胶结，水平层理发育，局部有泥岩、细砂岩薄层发育，厚0.76～5.6 m。工作面布置有主回撤通道和辅助回撤通道，通道间布置6条联络巷，巷道间距40 m。工作面巷道布置如图1所示。

图1　52303工作面巷道布置

2　52303工作面末采阶段矿压规律

52303工作面配备ZY18000/32/70型液压支架，液压支架中心距2.05 m，支护高度3200～7000 mm，额定工作阻力18000 k N。

由于挂网作业工作量大、耗费时间较长，若作业期间工作面处于来压状态，必将对打锚索、顶板支护等带来不利影响，甚至导致冒顶、压架等事故的发生。因此必须掌握回撤阶段工作面的矿压情况，进而确定挂网位置。

为研究工作面回撤阶段的矿压规律，对工作面回采距回撤通道110～20 m阶段的支架工作阻力数据进行采集，见图2。通过对数据进行分析得出52303工作面末采阶段矿压显现特征，进而研究挂网位置影响因素之间的关系，科学合理地确定工作面挂网位置。

图2　液压支架工作阻力

图2显示，52303工作面周期来压步距为16～18.1 m，平均17.0 m；来压持续长度1.6～7.2 m，平均4.6 m；来压期间支架平均循环末阻力为17265 k N；非来压期间支架循环末阻力为11833 k N，动载系数为1.46。工作面回撤挂网前来压特征如表1所示。表1中的数据为工作面与回撤通道相距80～20 m区间内的来压统计即工作面挂网前最近4次的来压特征统计，包括工作面来压步距、支架动载系数、来压持续长度等。

表1　末采阶段周期来压统计

3　回撤阶段合理挂网位置的确定

通过对神东矿区的多个综采工作面回撤阶段的挂网案例进行研究发现，挂网位置的合理与否与工作面回撤阶段的周期来压步距、来压持续长度及柔性网的长度等因素有关，并且各因素间关系可通过数学公式表达，从而准确计算出挂网的合理位置距回撤通道的距离。

通过工作面挂网前4～6次的周期来压步距计算出平均周期来压步距L，预计挂网后周期来压起始位置距主回撤通道的距离Lz。根据平均周期来压步距L、来压持续长度Lc以及柔性网长度Xo和挂网位置距回撤通道最短距离（最短挂网距离）Xmin四者之间的关系，代入不同的计算式得出合理的挂网长度X，以保证回撤阶段的安全快速生产。

为避免在工作面来压期间挂网，根据来压位置距回撤通道距离与挂网极限长度（即最大与最小挂网长度）之间的关系，挂网位置的选取共分3种情况，见图3。

图3　来压位置、柔性网长度与挂网位置关系

（1）周期来压起始位置距回撤通道距离Lz小于挂网位置距回撤通道最短距离Xmin，即Lz＜Xmin时，见图3（a），此时的挂网位置距回撤通道距离X可在最短挂网长度Xmin到柔性网长度Xo之间任意选择，因为此时即使是最短挂网距离位置也处于来压区域之外，可保证挂网时不会受到周期来压的影响，实现安全快速的挂网。

（2）周期来压起始位置距回撤通道距离大于最短挂网长度，但小于柔性网长度，即Xmin≤Lz＜Xo时，如图3（b）所示，挂网位置距主回撤通道的距离为:

式中:X——挂网位置距主回撤通道的距离，m；

Lz——周期来压起始位置距回撤通道的距离，m；

n——富余系数，取2～4，通常取3；

d——采煤机截深，神东矿区综采面采煤机截深一般为0.8 m。

挂网位置之所以要在来压起始位置的基础上再加上若干截深长度的距离，原因在于一是工作面割煤过程中在来压前一刀往往已经出现来压的趋势，工作面压力比非来压时普遍加大，也有可能导致矿压显现加剧，对于挂网前打锚索等作业不利，因此必须在最小距离基础上加上1～2刀的截深；另外，实际操作过程中，挂网所需时间较长，除检修班外，往往还占用1～2个生产班甚至更多的时间，根据实测统计结果表明可能导致工作面提前来压，故应另加上1～2刀的截深。

（3）周期来压起始位置距回撤通道距离大于柔性网长度（最大挂网距离）即Lz≥Xo时，挂网位置距主回撤通道的距离分两种情况计算。

第一种情况，如图3（c）所示，当Lz-Lc≥Xmin时:

式中:Lc——来压持续长度，m，可根据矿压实测结果获取。

第二种情况，如图3（d）所示，当Lz-Lc＜Xmin时，计算式同式（1）。

此时柔性网长度小于挂网起始位置距回撤通道的距离，挂网长度不足部分后期应采用金属网进行续接。

综上所述，计算挂网的合理位置分为3种情况，分别对应一种计算式，合理的挂网长度X计算分别为:

4　工程应用

根据52303工作面末采阶段矿压规律可知，平均周期来压步距17 m，来压持续长度为4.6 m。由表1可知挂网前最后一次来压起始位置在距回撤通道33.8 m处，故预测挂网期间周期来压位置在距回撤通道16.8 m处。工作面的最小挂网长度在12 m左右。即Lz=16.8m，Lc=4.6 m，Xmin=12 m，Xo=20 m，故Xmin≤Lz＜Xo，满足式（4）条件，计算可得X=19.2 m，即工作面应至少在距回撤通道19.2 m处挂网。

原生产计划在距主回撤通道16 m处挂网，而根据末采阶段矿压实测统计结果，工作面将在约16.8 m处来压。若按原计划挂网，则挂网时恰受到工作面来压影响，极易导致工作面挂网时出现冒顶压架问题，影响工作面安全生产。为此，建议挂网位置应该选择在距主回撤通道19～20 m处，考虑到柔性网长度为20 m，故实际挂网位置确定为19 m，挂网后工作面推进4刀合计3.2 m后出现周期来压，表明回撤阶段实际周期来压位置为距离主回撤通道15.8 m处，挂网位置的正确选择保障了工作面的顺利贯通。

5　结论

（1）通过对矿区多起挂网案例的研究，确定了影响挂网位置选取的3个要素，即:周期来压步距、来压持续长度、柔性网的长度，并得出了回撤阶段合理挂网位置的计算公式。

（2）根据提出的挂网位置确定方法，在大柳塔煤矿52303工作面进行了实践验证，最终挂网期间无来压，工作面实现了安全顺利贯通，保证了工作面的正常接替。

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Study on the net hanging location in fully mechanized face with extra large mining height during equipment removing stage

Zhang Dongdong1，Zhu Weibing1，Xu Jingmin1，Chen Sushe2
（1.School of Mines，China University of Mining&Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China；2.Daliuta Coal Mine，Shenhua Shendong Coal Group Co.，Ltd.，Shenmu，Shaanxi 719300，China）

In order to find the reasonable net hanging location during equipment removing of of fully mechanized face with extra large mining height in Shendong mining area，the net hanging cases in several mining faces and field rock pressure measurements during equipment removing of No.52303 working face in Daliuta Coal Mine were analyzed，then the determination method of net hanging location was put forward according to the strata behavior regularity during the equipment removing stage.The research results showed that the reasonable hanging location was determined by periodic weighting length，the distance of weighting，the length of flexible net and so on.Through perfect forecast of weighting status during net hanging stage in working face，the reasonable locations under any conditions could be figured out by corresponding formulas on basis of three factors above.Finally reasonable net hanging location in No.52303 working face of Daliuta Coal Mine was 19～20 m away to the main equipment remove gateway，which ensured the normal succession of mining faces.

fully mechanized mining face with extra large mining height，equipment removing stage in working face，net hanging location，shallow coal seam，Shendong mining area

TD353

A

张冬冬（1991-），男，江苏徐州人，硕士研究生，主要从事岩层移动与绿色开采方面的研究工作。

（责任编辑 张毅玲）

国家重点基础研究发展计划（973）项目（2013CB227900），国家“十二五”科技支撑计划项目（2012BAK04B06）