钢丝绳在工作面回撤期间代替锚杆索的应用研究

周正兵

【摘 要】 综放工作面末采阶段牵涉到诸多工程问题，特别是拉架通道的支护和撤面工艺的安全工作非常重要。10101工作面拉架通道顶板采用锚网支护，其余均采用挂金属网护顶并用钢丝绳掩护，代替末采阶段传统的顶板管理方式，从而实现了工作面安全、快速、高效回撤，取得了较好的技术经济效益。

【关键词】 工作面回撤;钢丝绳;顶板管理;施工工艺;应用研究

【中图分类号】 TD355 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）02-0013-03

1概述

综采放顶煤工作面末采撤面期间牵涉到诸多工程问题，它是一项重要的系统工程。选择合理的停采线位置是增加煤炭回收率的关键，矿压分析表明，综采放顶煤工作面的周期来压表现得更加剧烈，一般顶板的极限垮距较大，导致工作面两巷原支护极易出现大网兜，甚至造成锚杆、锚索断裂，给工作面回撤工作的安全带来巨大隐患。

工作面末采回撤期间，由于回撤拉架道受超前矿压的影响，巷道收缩变形量明显、顶板离层加剧，从而使巷道围岩弱化，原支护部分受损。工作面回撤期间顶板管理有多种方式，其中采用高强聚酯纤维柔性网护顶方式效果不错，但成本相对较高、推广性差。

本10101工作面采用末采阶段拉架通道顶板采用锚网支护，其余均采用挂金属网护顶并用钢丝绳掩护，代替末采阶段传统的顶板管理方式，从而可实现工作面安全、快速、高效回撤。

2工作面回撤与施工方案

2.1工程概况

山西吕梁中阳付家焉煤业有限公司是晋煤重组的整合矿井。主体企业为山西大土河焦化有限责任公司，井田面积9.1156km2，批准开采4-10号煤层，设计可采储量3582.4万吨，设计生产能力120万吨/年，服务年限23年。属高瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量46.7m3/min，相对涌出量12.2m3/t，煤层经鉴定为Ⅱ级自燃，煤尘具有爆炸危险性。矿井水文地质类型为中等。

10101工作面为付家焉煤业有限公司10号煤层第一个综合机械化放顶煤回采工作面，其倾斜长度150m，煤层厚度6.54m，机采高度3m，放顶煤高度3.54m。工作面老顶为中粒砂岩，厚度7m;直接顶为细砂岩，厚度1.8m;直接底为泥岩，厚度1.8m;老底为细砂岩，厚度2.93m（见图1所示）。

2.2工作面回撤与施工方案

考虑到我矿实际工作面周期来压在13-15m范围，结合10101综放工作面井下现场实际生产条件及状况，确定为10101综放工作面生产推进至距停采线13m处时进入末采阶段开始施工拉架通道;为保障回撤工作安全、顺利进行，必须对拉架道进行加强支护，10101工作面采用补打锚杆、锚索加强支护，支护示意图见图2、图3所示。

具体施工方案如下：

（1）当工作面回采至13m时，工作面开始铺网，第一排铁丝网采用20mm×2000mm的螺纹钢锚杆（间距3m）支护到顶板上。工作面在铺网前，先沿支架顶梁前铺设第一根钢丝绳，然后把铁丝网稳固在钢丝绳上，铁丝网一端固定到打好的螺纹钢锚杆上。

（2）工作面回采至停采线11m时拉第二根钢丝绳贯穿整个工作面固定铁丝网，回采至停采线10.4m时拉第三根钢丝绳贯穿整个工作面固定铁丝网，以后每推进0.6m拉一根钢丝绳贯穿整个工作面固定铁丝网。钢丝绳一直铺至拉架道处，钢丝绳在下，铁丝网在上。

（3）拉架道內，支护连续铺设铁丝网，采用锚杆、锚索加强支护。

（4）顶板支护完毕后，对工作面煤壁进行锚网支护，支护间排距为0.8×0.8m，即第一排距顶板0.2m处开始支护，第二排与第一排间距为0.8m，锚杆排距为0.8m。

3施工工艺

3.1铺网

铁丝网的规格：长×宽=1m×10m，用16#铁丝联网。

铁丝网的长边沿工作面方向铺设，短边沿工作面推进方向铺设，绑扎的间距为200mm。在挂第二茬以后的铁丝网时，下茬网与上茬网压茬长度不少于200mm，下茬网必须搭接在上茬网的上方，以防拉架时挂破网片。

铁丝网的连接采用16#铁丝双锁式扭接，锁扣间距为200mm，每扣扭3圈，其连接方式采用三角法连接。

铁丝网沿工作面方向一直铺设到胶带顺槽和轨道顺槽内，与胶带顺槽和轨道顺槽的铁丝网对接。

随着工作面的推进，当所铺网在液压支架顶梁前沿露头小于2m时，应及时接网，连网时要求网边对正，压茬整齐，左右接缝错开。

每次铺网后，将支架护帮板（编号为奇数架）打出，将金属网用铁丝固定在支架护帮板上，然后将护帮板收回，当采煤机通过后移架前，放下铁丝网，将偶数架的护帮板打出，以防移架时刮坏铁丝网;移架时支架要降至脱离铁丝网，严禁相邻两部支架同时移架。

3.2施工锚索

从铺网线开始算起，两巷设置15组点，要求每组点要设在两巷道内相同的尺点上，第一组间距为2m，以后每组间距为0.6m一组，用锚索钻机打钢丝绳吊挂眼，10101胶带顺槽打在靠10101胶带顺槽一侧的左边顶板上，10101轨道顺槽打在靠10101轨道一侧的右边顶板上，锚索要垂直顶板。眼位由技术人员提前用自喷漆标出，采用Φ15.24×8000mm锚索。用两根锚固剂搅拌均匀注实，要求锚索外露长度在200mm左右，便于紧固钢丝绳。

3.3穿钢丝绳

沿全工作面铺设一根Φ20mm的钢丝绳，两端绕在两巷顶板内预先打好的锚索上（一端两根锚索），并上紧托盘，每端再用3个钢丝绳卡子固定住。搭接时，将钢丝绳挑到支架顶梁上。

3.4拉架通道内，支护采用锚杆、锚索加强支护，锚杆间排距为0.8×0.8m，锚索间排距为1.6×1.2m，铁丝网搭接不得小于200mm，用双股16#铁丝每隔200mm进行一次绑接并且牢固可靠;进行锚索支护（即每支护一根锚杆支护一根锚索），拉架通道内锚索支护后呈二·一·二布置。

3.5顶锚杆锚固扭矩力达到100N·m，拉拔力不小于105kN;帮锚锚固扭矩力达到100N·m，拉拔力不小于70kN;锚索拉拔力为160kN;拉拔力不应小于设计值的90%;锚杆露出螺母长度10～50mm，锚索露出锁具长度150～250mm;每根锚杆使用两卷MSCK-2340锚固剂，锚索使用两卷MSCK-2360锚固剂。

3.6采高的控制的技术要求：为方便回撤的需要，当工作面回采至停采线18m时，应根据回撤支架需求的高度对工作面的采高进行控制，煤机司机在割煤过程中逐步增加工作面的采高，当工作面回采至13m时，要确保工作面采高达到3m左右。

4经济效益分析

随着工作面推进，液压支架前移，连续铺设铁丝网至停采线处，密集钢丝绳和铁丝网形成一道屏障，有效地阻挡采空区煤矸的涌出，安全性好。钢丝绳铺设方法简单快捷，施工容易，减少了工人的劳动强度，缩短了工期3天（见表1所示），保证了工作面末采时的推进度。钢丝绳为井下废旧钢丝绳，属于二次利用，节省了施工锚杆、锚索等所需要的材料及人工费309011元。

5结论

通过在10101工作面的实际应用表明，采用钢丝绳代替末采阶段传统的加强锚杆锚索支护的顶板管理方式是可行的。

工作面回撤期间，利用钢丝绳进行顶板管理的施工工艺简单，效果良好。

与传统锚杆锚索支护相比，采用废旧钢丝绳维护顶板，节省了锚杆锚索的成本，技术效益和经济效益明显。

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