中厚煤层综采工作面快速收尾回撤技术研究与应用

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（河南能源化工集团永煤公司城郊煤矿，河南 永城 476600）

综采工作面收尾是工作面回采期间的一道关键工序，以往城郊煤矿综采工作面收尾主要采用塑编网配合钢丝绳防护顶板，回撤液压支架采用绞车磨架、排架。由于塑编网强度低，易出现烂网现象，且使用塑编网时，人员需要频繁进入机道联网、联绳作业，人工联网工作量大，工序复杂，职工劳动强度大，严重制约着工作面收尾效率。采用绞车运输系统在回撤通道底板拖移支架，回撤效率和安全系数低[1]。针对上述问题，在Z203 综采工作面自主研发、应用实施了柔性网代替传统的塑编网对顶板进行支护，通过锚杆固定首排柔性网网边，利用绞盘与滑轮配合在工作面实现一次性整体挂网并通过单轨吊机车回撤液压支架，简化了收尾工序，从而有效提高了工作面收尾、回撤作业的安全性和效率。

1 工程地质条件

Z203 综 采 工 作 面 北 沿21402 工 作 面（ 已采）、21403 工作面（已采）、21404 工作面（已采）、21406 对拉工作面（已采）停采线布置，南邻DWF10 断层，东、西均为实体煤。煤层倾角1°～12°，平均4°；煤层厚度0.70～3.40 m，平均2.80 m，以亮煤为主。工作面推进至停采线11 m 时，为保证工作面设备拆除工作安全顺利，确保顶板支护完好，在工作面收尾阶段对顶板铺设1 层柔性网、11～12 根钢丝绳，回撤通道顶板采用单体支柱配合π 型梁架走向棚支护，煤壁采用修复锚杆+木托盘+铁托盘+柔性网支护并对预留回撤通道顶板采用单体支柱配合π 型梁架倾向棚加固，对预留回撤通道外帮使用锚索配合12#槽钢和垫片加固。在保证回撤通道支护可靠的基础上，使用DLZ110F-Ⅱ型单轨吊机车回撤液压支架。

2 柔性网收尾关键技术

2.1 柔性网收尾施工流程

铺网前提前配备锚杆钻机、柔性网、14#联网铁丝、单体支柱等材料，并调整工作面达到“三直、两平、两畅通”标准，并预留回撤通道，保证工作面机头、机尾同时到达停采线位置。在运输顺槽内使用单轨吊机车将柔性网吊运至超前支护范围内，在机尾端头拐角处铺设旧皮带进行防护。使用手拉葫芦配合刮板运输机将柔性网拉入刮板运输机内，柔性网在工作面采用刮板机拉网进行牵引展开，同时进行网片搭接固定，柔性网沿工作面倾向搭接，初始上网时搭接长度不小于3 m。柔性网收尾施工流程如图1。采用刮板机拉网时，采用链条将网片一段固定好后，低速运输，将网片展开。柔性网的捆绑固定可选用链条、粗钢丝绳或安全带等强度较大工具捆绑，防止拉断；条件允许情况下尽量选用链条捆绑，避免倒车松绳。在工作面展开网片时必须注意：

图1 柔性网收尾施工流程

（1）确定好刮板运输机停机位置，保证网片按照设计预留两端长度。

（2）柔性网在运输过程中的沿途增设专人进行观察，防止损网。

（3）运网至三角区后，应采用增加单体支柱或定向滑轮等导向装置，防止柔性网磨损。

（4）若柔性网分两段或者两段以上运输时需要做好协调和现场安排。

（5）若柔性网分两段或者两段以上，在工作面展开时必须考虑停机位置，保证中间搭接段预留

2～3 m。

2.2 柔性网首排网边固定

当工作面距停采线12 m 时，为方便网片固定，采煤机割煤后不拉移支架，用伸缩梁支护新暴露的顶板。初次上网时需在顶板较好的情况下，每两液压支架伸缩梁间打注一根高强锚杆配合绞盘和托绳将柔性网网边固定在顶板上。顶板破碎时，可使用半圆木上网。锚杆打注、网片固定和上网以不小于10 架的间隔分段作业。首排挂网完成后，网卷在工作面要正确放置，确保网片无扭曲，可向支架侧打开，网片安装要平整、牢靠[2]。锚杆固定网边效果及方法如图2。

图2 锚杆固定网边效果及方法

2.3 柔性网铺网工艺

柔性网铺网工艺如图3，上网要在推移支架、护帮的过程中进行挑网、压网边和吊挂等，支架推移后，用绞盘摇起网片，重复割煤—放网—推溜—移架—收网—割煤程序[3]。当铺网达3.5 m 长时，采煤机割煤完毕后，将采煤机和刮板输送机停电闭锁，将钢丝绳一端固定在运输顺槽合适的顶锚（索）、帮锚（索）或钢筋梯上，用铁托盘及螺母（或索具）锁紧。从机头往机尾方向依次逐段铺设拉直钢丝绳，确保钢丝绳拉直后与工作面倾向平行。钢丝绳拉直后，将钢丝绳另一端固定在回风顺槽合适的顶锚（索）或帮锚（索）上。

图3 柔性网铺网工艺

3 回撤通道支护与提前加固

在工作面停采线位置施工回撤通道，回撤通道走向与停采线平行，沿工作面顶板将柔性网铺至回撤通道煤壁。回撤通道顶板采用单体支柱配合π型梁架走向棚支护。回撤通道煤壁采用修复锚杆+木托盘+铁托盘+柔性网支护。回撤通道如图4 所示，支架伸缩梁完全收回状态下，伸缩梁头距贴帮柱净宽不小于1.8 m，支架底座前沿距贴帮柱净宽不小于3. 8m，π 型梁下方净高不小于3.0 m。预留回撤通道宽度控制在3.6～4.2 m，顶板采用Φ20 mm×2200 mm 型高强锚杆+1000 mm×2400 mm型平焊网+BHW-220-2.75 型钢带+120 mm×240 mm×10 mm 型W 托盘支护。沿工作面倾向采用29U 型钢锚索梁加固，一梁三索。巷道帮部采用锚网支护。为保证收尾期间预留回撤通道支护可靠，方便停采后工作面设备正常回撤，在收尾前必须提前采取措施对预留回撤通道进行加固。在预留回撤通道进入超前采动影响范围前，需要使用π 型梁配合单体柱架棚加固顶板[4]，使用锚索配合12#槽钢和垫片加固外帮，避免收尾期间工作面矿压显现异常，出现回撤通道不平整，局部回撤通道高度不符合要求等问题。

图4 回撤通道支护示意图

4 单轨吊机车回撤液压支架关键技术

4.1 单轨吊机车回撤对回撤通道规格要求

根据DLZ110F-Ⅱ型单轨吊机车尺寸、支架尺寸及运输安全距离要求，支架顶梁距通道煤壁净宽不小于1.6 m（单轨吊梁距离贴帮柱距离不小于1.1 m，距离支架伸缩梁头不小于0.4 m），回撤通道顶板距底板净高不得低于3.0 m（单轨吊梁面以下不小于2.5 m）。回撤通道底板平整，无超过0.1 m 的台阶，回撤通道内无明显倾斜，无过陡、过急坡度。

4.2 单轨吊机车回撤对回撤通道抹角要求

为保证单轨吊机车运输支架在拐弯处不蹭帮，需对回撤通道拐角处进行抹角。根据单轨吊机车尺寸、支架尺寸及安全距离要求，进行轨迹模拟[5]。根据轨迹模拟结果，结合现场回撤实际，抹角倾向长不小于2.0 m，走向长不小于1.5 m，净高不得低于3.0 m。抹角位置走向和倾向开口位置，使用锚索梁一梁三索加固顶板，顶板及煤壁进行锚网支护[6-7]。单轨吊运输支架拐弯轨迹模拟示意图如图5。

图5 单轨吊运输支架拐弯轨迹模拟示意图

5 结论

（1）柔性网整体性好，坚固柔软，抗拉强度高，重量轻，可一次性整体挂网，割煤、放网、推溜、移架、收网等工序平行进行，工作面推进和进网速度快。

（2）使用柔性网收尾可有效降低职工劳动强度。首次铺网后，收尾过程中不再运网、联网作业，减少了施工人员频繁进入煤墙侧联网作业；在收尾割煤阶段，通过利用绞盘与滑轮配合升降柔性网，现场操作更加标准、高效。

（3）工作面回撤通道顶板采用单体支柱配合π 型梁架棚支护和提前加固，大大减少了锚杆等支护材料消耗，且回撤通道宽度和高度均符合规定，确保后期液压支架回撤作业安全、高效。

（4）单轨吊机车回撤液压支架工效比绞车运输系统工效提升约33%。较以往收尾方式，整个收尾工期只用8.5 d，缩短3 d 以上时间，提高收尾施工效率。