大采高綜采工作面收尾技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐　　

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大興礦 ? 鞏紅林　　

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摘要 鐵煤集團(tuán)大興煤礦開采厚煤層已有10余年時(shí)間，累計(jì)回采煤炭2000余萬噸。從2008年N₂903首個(gè)大采高工作面開采至今，經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，克服了厚煤層開采的一系列難題，尤其是對(duì)大采高綜采工作面收尾期間的回采工藝、層位管理、幫頂支護(hù)、安全措施及設(shè)備回撤等方面，積累了豐富的開采經(jīng)驗(yàn)。極大綜短了工作面收尾工程時(shí)間，滿足了采空區(qū)防火要求，實(shí)現(xiàn)了工作面安全回撤。　　

關(guān)鍵詞 大采高? 鋪網(wǎng)? 劈幫? 頂板支護(hù)? 煤層　　

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1. 概況　　

S₂905 工作面煤層厚度在4.50～6.80米之間，平均煤厚4.80米，儲(chǔ)量140.12萬噸。煤層呈黑色，塊狀構(gòu)造，質(zhì)較純，以長焰煤為主，煤層傾角12～20?。工作面煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾石 0 ～6層，夾石厚度在0.07～0.77米之間，以粉砂巖和細(xì)砂巖為主，硬度小。直接頂為粉砂巖和細(xì)砂巖，厚度5.86m，灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，硬度為4，局部有火成巖發(fā)育。老頂為粗砂巖和中砂巖，厚度11.14m，灰白色，成份以石英為主，砂質(zhì)膠結(jié)，硬度為5。底板以粉砂巖為主，厚度4m，灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，硬度為4。工作面“陷落柱”構(gòu)造較發(fā)育，主要為沉積角礫巖塊、煤塊、火成巖塊組成，大小不一，規(guī)模為3～20米寬不規(guī)則的圓形，形成無煤區(qū)，對(duì)工作面的回采有一定影響。 　 　

2. 設(shè)備選型　　

大興煤礦開采厚煤層工作面已有十幾年回采歷史，經(jīng)過多年的探索實(shí)踐，在大采高工作面綜機(jī)設(shè)備選型及配套方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，綜機(jī)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性得到了顯著的提升，實(shí)現(xiàn)了工作面安全高效回采，以下是S₂905大采高工作面的配套的綜機(jī)設(shè)備： 　 　

MG650/1620/3.3 型采煤機(jī) , 裝機(jī)總功率1620kv,切割電機(jī)功率650kv，滾筒直徑2.7m，采高范圍3.2～5.13m；SGZ1000/2?855/3.3型刮板輸送機(jī), 裝機(jī)功率2*855KW（雙速）；PCM250型破碎機(jī)，功率250KW； SZZ1000/525型轉(zhuǎn)載機(jī)，功率525/263KW。電器設(shè)備電壓等級(jí)均為3300V。ZY10000/27/56 型掩護(hù)式液壓支架， 中心距1.75m,初撐力達(dá)到7726～8041KN，支撐高度2.7/5.6m（最低/最高）；ZZD25000-25/50型端頭液壓支架 , 支撐高度2.5/5m（最低/最高）；ZT-9200/23/47型替棚支架，支撐高度2.3/4.7m（最低/最高）。 　 　

3. 收尾準(zhǔn)備工作　　

3.1 層位管理　　

3.1.1 大采高工作面正常回采時(shí)采高在5.1m,距采止線30m時(shí)，調(diào)整工作面層位，沿煤層頂板回采，采取抬底留底煤措施，采高降低到3.8m，為引網(wǎng)創(chuàng)造條件。 　 　

3.1.2 工作面遇有斷層地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，以正斷層為例：斷層上、下盤層位按下盤頂板回采，破上盤頂板巖石過渡，過渡長度根據(jù)斷層落差決定，保證相鄰液壓支架頂梁高差不超過2/3。 　 　

3.1.3 大采高工作面順槽高度受工作面動(dòng)壓影響，因此要考慮頂?shù)装逑鲁恋坠牧?，提前補(bǔ)強(qiáng)拉底，保證工作面前后端頭高度不低于3.5m。 　 　

3.2 頂板管理　　

3.2.1 引網(wǎng)前調(diào)整液壓支架狀態(tài)，保證支架接頂嚴(yán)密并達(dá)到初撐力，充分利用液壓支架伸縮梁和護(hù)幫板，避免空幫空頂，提前處理液壓支架頂梁背貨隱患，確保引網(wǎng)時(shí)頂板完整。 　 　

3.2.2 兩順動(dòng)壓影響區(qū)域提前采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在距采止線20m開始補(bǔ)打 Ф28.6? 6 200 mm 錨索，間排距視頂板狀況而定。頂板壓力大且破碎時(shí)，提前在端頭架停移位置頂板穿插梁棚，間距0.8-1m，鋼梁長度不小于4.2m，梁端靠近順槽上幫側(cè)，搭在過渡架頂梁上，確保端頭液壓支架回撤頂板安全。 　 　

4. 鋪網(wǎng)技術(shù)管理　　　

4.1 準(zhǔn)備工作　　

4.1.1 工作面回采到預(yù)定鋪網(wǎng)位置，液壓支架拉齊成線，如幫頂狀態(tài)較好時(shí)，不拉超前架。 　 　

4.1.2 頂板破碎支架前梁無法嚴(yán)密接頂時(shí)，引網(wǎng)前在支架頂梁前端施工頂錨桿，錨桿規(guī)格Φ22?1600mm全螺紋等強(qiáng)錨桿，并上好托盤螺母，每1～2架布置1根。 　 　

4.1.3 工作面 3.8m采高對(duì)引網(wǎng)作業(yè)造成一定困難，另外3.8m采高容易片幫造成空頂，因此，引網(wǎng)前采煤機(jī)在割最后一遍煤幫時(shí)，只割頂?shù)?，留底刀，在煤幫?span lang="EN-US">1.2m臺(tái)階。 　 　

4.2 技術(shù)參數(shù)　　

4.2.1 鋪網(wǎng)長度為工作面全長（包括兩順槽寬度），寬度為液壓支架長度和網(wǎng)落采空區(qū)矸石壓網(wǎng)的寬度，共計(jì)10.4m。 　 　

4.2.2 鋪網(wǎng)采用柔性菱形金屬網(wǎng)并用鋼絲繩對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。金屬網(wǎng)的規(guī)格為10?1.8m，金屬網(wǎng)兩端與兩順槽下幫側(cè)幫網(wǎng)連接。金屬網(wǎng)上鋪11道鋼絲繩：液壓支架頂梁6道，尾梁5道，每道間距均為600mm（見圖1）。鋼絲繩規(guī)格為φ21.5mm，鋼絲繩兩端與兩順槽下幫側(cè)頂端幫錨桿固定。 　 　

4.2.3 引網(wǎng)為單層金屬網(wǎng)，為確保設(shè)備拆除時(shí)支護(hù)效果，從第二片金屬網(wǎng)中間位置開始之后均為雙層網(wǎng)。金屬網(wǎng)單層網(wǎng)橫向搭接0.2m，雙層網(wǎng)橫向搭接0.1m，單、雙層網(wǎng)縱向搭接均為0.2m。金屬網(wǎng)扣間距0.2m，鋼絲繩網(wǎng)扣間距0.5m，鏈網(wǎng)均采用12^#鐵線。 　 　

4.3 引網(wǎng)、鋪網(wǎng)　　

4.3.1 工作面較長，引網(wǎng)可分組作業(yè)。引網(wǎng)采取調(diào)整支架平衡缸和收伸縮梁方式，具體步驟：調(diào)整支架平衡缸（使支架頂梁前端與頂板形成0.2m縫隙）→收支架伸縮梁→將金屬網(wǎng)拽上支架頂梁→金屬網(wǎng)固定在架前頂板錨桿上（如頂板破碎則在距金屬網(wǎng)頭0.3m位置捆綁1排2寸鐵管）→打出支架伸縮梁→調(diào)整支架平衡缸并升實(shí)支架→同理依次完成引網(wǎng)工作。 　 　

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圖1? 工作面鋪網(wǎng)劈幫示意圖（單位：mm）　　

4.3.2 引網(wǎng)結(jié)束，鏈接第二、第三片金屬網(wǎng)。鏈接網(wǎng)寬度要適中，過寬影響割煤移架，過窄影響鏈接下一片金屬網(wǎng)。 　 　

4.3.3 鏈網(wǎng)結(jié)束，打出支架護(hù)幫板并收回伸縮梁，將金屬網(wǎng)用鐵線與支架護(hù)幫板起吊眼固定，收回支架護(hù)幫板，采煤機(jī)開始割煤。如煤幫片幫超過0.8m，且長度超過5組支架，必須超前移架。采煤機(jī)割煤后，距離后滾筒3組支架剪斷吊網(wǎng)鐵線，正常移架。 　 　

4.3.4 鋪網(wǎng)過程中，遇頂板破碎支架頂梁背貨多或局部掉頂支架無法充分接頂時(shí)，在支架頂梁與金屬網(wǎng)之間鋪4寸鐵管或18kg鐵道，鐵管或鐵道與金屬網(wǎng)用鐵線連接，排數(shù)根據(jù)頂板狀況而定，排距0.8 m，長度4m。 　 　

5. 劈幫技術(shù)管理和支護(hù)設(shè)計(jì)　　

5.1 劈幫工藝　　

5.1.1 金屬網(wǎng)從液壓支架尾梁落下并被采空區(qū)冒落矸石壓住網(wǎng)頭，工作面液壓支架拉直成線，前后端頭液壓支架超前0.8 m，移架停止開始劈幫。根據(jù)液壓支架拆除及運(yùn)輸要求，工作面劈幫寬度為4 m，運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾抹角長度為7 m，寬度為1.4 m。 　 　

5.1.2 每遍劈幫長度根據(jù)工作面頂板巖性、幫板狀況、支護(hù)進(jìn)度以及施工單位支護(hù)作業(yè)人員而定，如支護(hù)作業(yè)人員充足且?guī)晚斖旰?，每遍幫劈幫長度可以是工作面全長。 　 　

5.1.3 根據(jù)液壓支架拆除要求，工作面劈幫高度保證在4 m，如工作面頂板壓力大，底鼓量大，適當(dāng)增大采高。 　 　

5.1.4 劈幫采高4m，為避免片幫造成空頂，采取單向割煤工藝。劈幫時(shí)割每遍幫，只割頂?shù)?，不割底刀，煤幫?span lang="EN-US">1.3 m臺(tái)階，此舉措也便于安設(shè)支護(hù)作業(yè)平臺(tái)，待支護(hù)作業(yè)結(jié)束，再割底刀，進(jìn)行下一循環(huán)劈幫作業(yè)。 　 　

5.2 劈幫支護(hù)設(shè)計(jì)　　

5.2.1 工作面劈幫正常支護(hù)參數(shù)如表1 　 　

表1? 工作面劈幫支護(hù)參數(shù)（單位：mm）　　

5.2.2 劈幫特殊支護(hù)方式；劈幫作業(yè)受頂板巖性、煤柱變小及空頂空幫影響，工作面頂板容易出現(xiàn)局部抽條和掉頂隱患。對(duì)于掉頂范圍小且高度小于2m，直接采取加密錨索布置的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式。如掉頂范圍較大，高度超過2m，采取施工懸臂梁的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式，懸臂梁采用4m工字鋼（在懸臂梁一端0.5米位置制作φ24mm固定錨索孔），懸臂梁一端直接搭在液壓支架頂梁上，另一端與施工45?幫錨索固定，懸臂梁間距為0.8～1m，懸臂梁上使用木拌鋪嚴(yán)，防止頂板冒落漏貨。 　 　

5.3.1 抹角支護(hù)方式：抹角位置在巷道三角區(qū)域，頂板暴露面積大，壓力集中，需采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。 　 　

5.3.1.1 頂板完整，采取加密錨索布置的補(bǔ)強(qiáng)方式，錨索間排距均為1m。如錨索強(qiáng)度不足，則改用φ28.6?8300 mm高強(qiáng)度錨索。 　 　

5.3.1.2 頂板壓力較大，原有支護(hù)無法滿足支護(hù)強(qiáng)度時(shí)，采取懸臂梁補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，梁間距為1m，懸臂梁長4～5.5m（在懸臂梁上均勻制作φ24mm固定錨索孔），梁一端搭在支架頂梁上，另一端通過頂錨索固定在頂板下。 　 　

6. 取得成果及技術(shù)創(chuàng)新措施　　

6.1 取得成果　　

6.1.1 通過采取有效的措施，極大縮短了大采高綜采工作面鋪網(wǎng)劈幫收尾工程時(shí)間，190 m工作面收尾工程僅用10～12個(gè)原班完成。 　 　

6.1.2 大興煤礦煤炭自燃發(fā)火期極短，縮短大采高工作面收尾工程時(shí)間，不僅給綜機(jī)設(shè)備安全拆除贏得了時(shí)間，也滿足了采空區(qū)防火要求。 　 　

6.1.3 通過多年的探索和實(shí)踐，制定并完善了大采高綜采工作面鋪網(wǎng)劈幫安全技術(shù)措施。從2008年至今大興煤礦已開采10余個(gè)大采高工作面，未發(fā)生1起安全事故，實(shí)現(xiàn)了大采高綜采工作面安全收尾。 　 　

6.2 技術(shù)創(chuàng)新　　

6.2.1 大采高綜采工作面影響收尾工程進(jìn)度和安全工作的關(guān)鍵是工作面幫頂狀態(tài)。為有效控制幫頂完整，采取單向割煤工藝，鋪網(wǎng)劈幫時(shí)采煤機(jī)只割頂?shù)叮桓畹椎?，煤幫?span lang="EN-US">1 m臺(tái)階，避免了片幫空頂隱患，也給引網(wǎng)鏈網(wǎng)及支護(hù)作業(yè)創(chuàng)造了條件。 　 　

6.2.2 工作面引網(wǎng)作業(yè)極易造成頂板抽條及液壓支架不接頂問題，影響引網(wǎng)安全和引網(wǎng)效果。采取在液壓支架頂梁前端打錨桿的方式，通過主動(dòng)支護(hù)解決了頂板隱患，同時(shí)將網(wǎng)頭固定在錨桿上，避免了移架時(shí)由于液壓支架接頂不嚴(yán)導(dǎo)致金屬網(wǎng)隨支架前移吃網(wǎng)困難的問題。 　 　

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作者簡介： 鞏紅林（ 1976- ），男，工程師。2007年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在鐵煤集團(tuán)大興煤礦綜采二隊(duì)從事采煤技術(shù)工作。曾在國家、省級(jí)刊物上發(fā)表論文10余篇。聯(lián)系電話：76844125-8330。 　 　

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