综放面末采П梁+单体与锚网索支护比对分析

康志强

（汾西矿业柳湾煤矿，山西 孝义 032303）

综放工作面末采是煤炭开采工艺中重要组成单元，末采期间顶板控制质量会直接影响煤炭生产效率以及综放设备回撤效率[1-2]。为降低回撤通道控制难度，柳湾矿在生产期间普遍采用采煤机割煤形成回撤通道方式进行综放（综采）设备回撤，并通过П梁+单体对回撤通道顶板进行支护。现场应用过程中，由于П梁+单体为被动支护，具备的支护强度较低且支护期间工作人员劳动强度较高，单体、П梁移动劳动强度大、回收难度大。为此，柳湾矿经过技术研讨，提出在31121综放工作面末采期间采用锚网索支护代替П梁+单体方式对顶板进行控制。通过对柳湾矿31125综放工作面末采期间采用的П梁+单体支护方式方式与31121综放工作面采用的锚网索支护方式进行比对分析，以期为矿井后续采面综放工作面末采支护方式选择提供借鉴。

1 传统末采工艺分析

31125综放工作面等均采用П梁+单体方式对末采期间顶板进行控制。采面推进至距停采线15 m时铺网，前2 m铺单层网，后13 m铺双层网；停采后贴煤帮再挂三道金属网，并施工ϕ16 mm×1.4 m圆钢锚杆，间排距为1.5 m×1.2 m，每个孔装入MSK2355、MSK2337等锚固剂；最上一排帮锚杆距顶0.8 m布置，配合ϕ120 mm、眼径24 mm托板，托板紧贴煤壁防止滚帮伤人。具体支护方式使用的主要设备、材料情况如表1所示。

表1 末采使用传统支护方式时设备、材料使用情况统计

采面推进至距停采线3.34 m时，停止移架，通过采煤机割五刀煤为设备回撤创造空间，最后五刀割煤采高2.6 m、割煤总深度3.0 m。末采顶板П梁铺工艺为：①割第一刀后在支架顶梁上插入П梁，П梁沿走向放置，按0.75 m间距布置、一个支架插两根，梁头距煤壁0.3 m。②第二～第四刀割煤后П梁均拔出0.6 m。③第五刀割煤后把П梁拔出顶住煤壁，在煤壁梁头下采用DW-28型单体支撑，柱距0.75 m[3-5]。具体支护断面如图1所示。

图1 传统П梁支护布置

采用的П梁+单体支护方式在施工期间存在工作人员劳动强度大、回收难度高等问题；锚网索支护具备有支护效率高、围岩控制效果好以及安全系数高等优点，近些年来在综放工作面末采顶板控制中应用较为普遍。为此，柳湾矿决定在后续的31121综放工作面采用锚网索支护替代单体+П梁方式。

2 末采锚网索支护分析

31121综放工作面末采使用锚网索支护，采面距停采线15 m时停止放顶煤，采高控制在2.6 m。当工作面距停采线9 m时，开始上钢丝绳（ϕ18.5 mm），钢丝绳铺设间距0.8 m。末采期间共计铺设11根钢丝绳。当工作面距离停采线5.4 m时，施工第一排锚杆，锚杆间距0.75 m，排距1.2 m，共5排。工作面距离停采线3 m、1.2 m时施工锚索，两排锚索呈三花布置，间距3 m、排距1.8 m。当工作面距离停采线1.2 m时开始施工第二排锚索，锚索间距3 m。最后在机尾煤机缺口范围补打一排锚杆，间距0.75 m，排距0.8 m。具体锚网索支护工艺为[6-8]：

1）工作面推进到距停采线3.34 m时只移溜不拉架，割最后五刀煤，采高2.6 m。工作面停采后视顶板情况在支架上方穿3.6～4 m的板梁（119#～110#使用4 m的П梁），并在梁头靠煤壁的位置支设DW-28/31.5型单体支柱进行支护。

2）锚杆采用ϕ22-M24-2200 mm的高强度锚杆，配合使用2.4 m的钢筋托梁，三根为一组，相邻锚杆排成一条线，避免影响摘架后穿板梁。锚索为ϕ21.8 mm×6.3 m钢绞线。施工锚索时应确保直线度，尽量使锚索处于两支架缝隙间，避免影响拉移支架时损坏。

3）锚杆、锚索在施工时采取跟机作业的方式进行，与采煤机的最大距离应不超过30 m，煤机返刀时应待煤机返刀结束后再进行作业。

4）割最后五刀煤，采用DW-25单体液压支柱移溜，移溜支柱的间距为3 m。

5）割最后一刀煤留设200～300 mm厚的台阶，且保证台阶平整，确保单体支柱支设质量。具体锚网索支护如图2所示。锚网索支护方式时设备、材料使用情况统计情况如表2所示。

图2 末采锚网索支护

表2 末采使用锚网索支护方式时设备、材料使用情况统计

3 末采工艺比对分析

3.1 末采工期比对分析

（1）П梁+单体支护方式时末采工期

31125工作面末采采用П梁+单体方式，末采在2020年4月9日～2020年4月14日期间，一天割煤4刀，共割煤20刀，推进12 m。2020年4月14日～2020年4月17日，支架拔了销子后，一天割两刀煤,共割煤5刀，推进3 m，要进行穿梁、拔梁。末采共计推进15 m，共计使用9 d时间。

（2）锚网索支护方式时末采工期

31121工作面末采采用锚网索支护方式，2021年9月3日～2021年9月7日，一天割煤4刀，共割煤16刀，推进12 m。2021年9月7日～2021年9月10日，共割煤4刀，打两排锚杆，一排锚杆需5个班进行施工（一个班大约施工50根锚杆）；2021年9月10日～2021年9月17日，共割煤五刀，打3排锚杆，2排锚索。一个班大约打25根锚杆，8根锚索，为保证安全，施工锚杆、锚索时需跟机作业。末采共推进15 m，时间累计15 d。

（3）工期比对分析

31125综放工作面末采工期为9 d；31121综放工作面末采工期为15 d。末采采用锚网索支护方式时较П梁+单体方式工期增加6 d，主要原因为：31125综放工作面采用П梁和棚板联合支护，采用这种支护工艺，最后五刀煤降架上梁，每刀割煤以后进行拔梁支护顶板并架设棚板，穿梁拔梁需1人操作支架1人监护顶板，2人操作施工工艺简单，末采推进度快；而31121综放工作面采用锚杆锚索支护，增加了顶板支护工艺，对顶板进行了主动支护，提高了支护强度，为最后一刀煤上梁、打柱创造了条件，末采工艺较П梁+单体工艺滞后6 d时间。

3.2 经济性比对分析

31125综放工作面末采采用П梁+单体支护方式，末采期间材料费为426076元，支护使用的单体、П梁可回收。

31121综放工作面采用锚网索支护方式，末采期间使用材料费为478 524.2元；由于末采时间较传统方式增加6 d，每天出勤人数约为60人，每人人工费为150元/d，人工成本费总计为54 000元，总体费用552 524.2元；同时31121综放工作面末采期间使用的锚杆、锚索、板梁为一次性材料，锚杆、锚索费用为137 640元、板梁费用为27 360元。

综合比对分析，在采面末采期间使用П梁+单体支护方式经济性要明显高于锚网索支护方式。

3.3 顶板控制效果比对分析

（1）对于顶板支护的比较

31125综放工作面采用穿插П梁进行支护，属于被动支护，顶板不易控制。31121综放工作面采用锚网索支护，即采用主动支护，支护强度高，在上部岩层不稳定的情况下，锚杆锚索将能发挥稳定顶板的作用。相比较而言，锚网索支护主动性较强，对顶板控制较好。

（2）管控方面：

31125综放工作面采用П梁和棚板支护，作业人员劳动强度大，体力负担重，在穿插∏梁过程中容易发生脱梁伤人的事故，有时会出现挤烂铁丝网，造成煤块掉落伤人事故。31121综放工作面采用锚网索支护，施工过程中作业人员体力负担较轻，安全性较高。相比较而言，使用锚网索支护安全性能较高。

4 结语

末采是综放开采重要环节，末采期间采面推进效率及顶板控制效果直接影响矿井生产效益及安全保障能力。柳湾矿31125综放工作面与31121综放工作面位于同一采区，采面设计走向长度、倾向长度一致，开采地质条件相仿，两个采面采用不同的末采支护方式。其中31125综放工作面在末采期间采用П梁+单体支护方式、31121综放工作面末采采用锚网索支护方式。

通过对上述两个采面末采期间不同支护方式支护工艺、应用效果进行比对分析研究后发现，末采期间П梁+单体支护方式较锚网索方式在末采速度、经济性方面表现出一定优势；但是锚网索方式在顶板支护效果、工作人员劳动强度以及安全性方面明显优于П梁+单体支护方式。同时随着柳湾矿开采范围以及开采深度增加，开采煤层顶板条件更趋复杂，更好地实现顶板管理是采面末采期间应首先考虑的问题，因此在后续采面布置时优先建议末采采用锚网索支护方式。