东曲矿柔性网大采高综采工作面收尾工艺应用

姚鸿基

（山西焦煤西山煤电西铭矿，山西 太原 030052）

东曲矿+860 m 水平投产后，开采其东翼的二、八采区下组煤（8#、9#煤层），其中首采面28202 工作面开采8#、8#上煤层，其总厚度为3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工艺。在加快回采的同时，综采工作面的收尾、拆除工作也存在着许多不安全因素，尤其是支架拆除期间顶板的管理问题，传统的金属网、板梁、圆木支护形式及收尾工艺已不能满足支护强度的需求，难以保证工作面设备的正常安全回撤[1-2]。为确保该工作面安全快速回撤，必须改变目前人工铺挂金属网的收尾方式，借鉴其他矿井工程实践经验，引进聚酯纤维增强塑料网，为大采高综采工作面实现安全快速回撤提供技术保证。

1 工程概况

东曲矿位于山西省古交市，隶属于山西焦煤集团西山煤电（集团）有限责任公司，生产能力4.0 Mt/a。28202 工作面配备大型液压支架，即ZY9600/25/55 型掩护式液压支架，开采8#、8#上煤层，其总厚度为3.3～5.3 m，平均煤厚4.3 m，采用一次采全高采煤工艺。直接顶岩为灰岩，平均厚度4.4 m，普氏系数7；老顶为细粒砂岩，平均厚度6.0 m；直接底为砂质泥岩，平均厚度4.35 m。

2 综采工作面原收尾工艺

东曲矿8#煤层综采工作面以前一直沿用金属网铺网、联网的传统收尾工艺，在工程实践当中存在下述几个方面的缺点[3]：

1）现场联网施工作业当中，金属网所需联网作业时间长、作业人员多，将对工作面正常快速推进造成很大影响，严重制约工作面收尾效率。

2）综采工作面采煤机每割一刀煤后必须进行一次联网作业，金属网在联网时必须逐片进行联接，工序十分繁杂，工作量相应也较大。

3）收尾作业现场需要人员频繁进出刮板运输机进行运网、联网作业，现场作业人员劳动强度大，难以确保施工作业的安全。

4）在大采高工作面，为实现停采前工作面煤壁围岩稳定，保证人员在煤壁前联网的安全，往往通过降低工作面采高的作业方式来控制顶板及工作面煤壁，从而造成煤炭资源的丢弃浪费。

3 综采工作面柔性网收尾工艺

28202 工作面推进到距离停采线16 m 位置时开始铺网作业，采用聚酯纤维塑料网+ 钢丝绳+锚索收尾支护工艺，共计铺网18 刀。收尾工艺参数如图1 所示。

图1 28202 综采工作面柔性网收尾工艺

28202 综采工作面柔性网收尾工艺工序步骤包括：

（1）工作面运网

在运输柔性网前，首先要保证柔性网在运至工作面铺开后方向正确，当柔性网运至机尾三角区域后，现场安设三根单体液压支柱作为拉网导向使用，以减少柔性网摩擦和防止刮坏柔性网。用钢丝绳将网和运输机进行连接，使运输机低速运行，开始拉网工作。网卷拉至靠近机头时，保证富裕量5 m 左右，停止拉运。降低支架，将网长边与支架顶梁前端采用14#铁丝进行联接固定，每隔一架固定一次，再升起支架，使柔性网展开[4]。

（2）展网

拉移第二卷网和第三卷网时，采用和第一卷拉移相同的方法，保证第一卷和第二卷、第二卷和第三卷的搭接长度均满足3～5 m 的搭接要求。将钢丝绳安装于各绞盘上，并于网片下面将钢丝绳与网边进行联接，要求展开柔性网时不能发生扭曲[5]。

（3）挂网、联网

工作面挂纤维网前，距停采线16 m 时，挂两道1.2 m×5 m 的金属菱形网，确保其长边沿工作面方向进行铺设。铺设金属网在顶梁压住网边后将柔性网和金属网联结后带动上网，将柔性网与金属网靠顶板侧进行联接固定，从而减轻首次联网时支架移架过程中对柔性网产生的向前摩擦搓网作用。通过液压支架的挑梁依次安设网片，在确保上网快速的同时，也要保证网片安设平整牢靠。挂网、联网现场如图2 所示。

图2 28202 综采工作面柔性网挂网、联网现场

（4）正常割煤、拉架

当柔性网挂网结束后，通过手动操作绞盘在工作面逐架将柔性网绞紧使其牢固悬吊于支架前梁的下方，然后开机扫底煤，推溜正常割煤。在采煤机割完煤后，在其前10 架范围内通过手动操作绞盘把网片收到支架顶梁的下方，再依次重复采煤机割煤、绞盘放网、推动运输机推溜、绞盘收网的工序，直至回采到工作面的回撤通道。

（5）铺网

除前两道金属网外，工作面共回采18 刀。在回采第1～8 刀时，工作面正常生产割煤，重复进行割煤、放网、移架、收网、割煤程序，直至回采至第9 刀。

工作面在回采第9～13 刀时，每刀在柔性网下加设一道φ21.5 钢丝绳贯通工作面。钢丝绳和柔性网之间通过双股型号为14#绑丝进行联接，其间距200 mm，要求确保所绑设钢丝绳同上一道工序所绑设的钢丝绳必须平行，避免发生钢丝绳打弯的情况，共计绑设5 道钢丝绳。铺网现场如图3所示。

图3 28202 综采工作面柔性网铺网现场

4 综采工作面柔性网收尾工艺实施效果

28202 工作面自开始收尾作业至回撤通道钢梁、单体加强支护完工的工期9 天，再至拆除设备完工，共计工期41 天。

4.1 技术效果

现场应用表明，通过柔性网铺网收尾工艺可简化工序、提高效率、确保安全，具有技术革新价值。在工作面安全、高效回撤过程中的作用具体表现为：

（1）可实现柔性网一次性铺设，避免出现频繁运输和联网作业，从而大幅度降低人工作业时间和劳动强度，确保现场安全施工作业。

（2）在工作面收尾过程中省去了顶网联接的工序，从而节省顶网联接工序时间，实现快速收尾回撤作业。

（3）柔性网收尾整体性好，柔性网安设到支架上及其向采空区的移动速度较快。

（4）柔性网的铺设同工作面采煤机割煤、推进运输机、支架移架之间可以实现协同作业，从而达到每一循环快速施工。

4.2 工效分析

挂金属网作业，每班配备挂网人员为10 人；挂聚脂纤维网作业，每班无需配备专门的挂网人员，支架工即可操作。

表1 纤维网与金属网挂网过程比较

4.3 社会效益

从社会效益来看，柔性网收尾工艺具有节省人力物力、施工安全高效等优点，对传统金属网收尾工艺进行了全面革新。有效减轻了金属网等材料的运网、搬送和联接等人工作业，达到了减轻人工作业强度的目的，同时可为工作面设备在回撤时提供顶板和工作面煤壁围岩的稳定，确保工作面设备在回撤期间进行安全快速拆除。实践证明，这一工艺在提高回撤通道施工进度和顶板控制管理方面具有较好的应用价值。

5 结语

结合前期现场调研和东曲矿实际情况，对大采高综采工作面收尾提出革新，全面应用聚酯纤维网进行支护，实践证明，这一工艺在提高回撤通道施工进度和顶板控制管理方面具有极高的应用价值，形成了适合东曲矿8#煤大采高综采工作面特有地质条件下的收尾模式。在东曲矿+860 m 水平二采区首采面28202 综采工作面成功应用聚酯纤维网后，可推广应用到之后的28804、28204、14216、28806、28206、28808、28208、28810、28210等工作面收尾当中，铺设金属网收尾工艺缩短工期30%～50%，大大提高了收尾效率，从而显著提高矿井的经济效益。