综放工作面仰角末采挂网新工艺

侯兰涛,张引祖,何新辉

(陕西彬长大佛寺有限公司,陕西 咸阳 713500)

综放工作面的末采快速回撤技术在彬长公司煤矿已经普及开来,但时代在进步,工艺技术也在日新月异,传统的末采挂网工艺要花费巨大的人力财力和时间去完成[1],隐患更大的是传统挂网工艺附带极大的危险性系数,已经不再适应彬长集团的生产技术要求和安全规范要求[2]。大佛寺煤矿是彬长集团第一家投产的综放工作面煤矿,大佛寺综采一队针对末采贯通技术中的关键和难点(初次挂网的时间和质量),在40202工作面进行了大胆的优化和创新,经历了从传统的全人工挂网工艺到40202工作面第一次采用高强度聚酯纤维网(以下简称柔性网)机械挂网新工艺技术[3],末采初次挂网用时仅仅5 h,完成了原来百人挂网24 h的效果[4],为后续快速回撤支架创造了良好的撤退条件,同时创造了大佛寺煤矿综放工作面末采挂网用时最短记录。笔者以40202综放工作面末采贯通为例,系统介绍了仰角末采挂网新工艺。

1 40202工作面概况

40202工作面设计长度为1 810 m,可采长度1 660 m,倾向200 m,整个工作面采用后退式走向长壁综采放顶煤采煤法。煤层平均厚度为12.4 m,掘进时为防止底鼓及软底影响回采安全,留设1.5 m底煤,故可采厚度为10.9 m。工作面采用采放比1:2进行放煤开采,即割煤高度3.6 m,放煤高度为7.3 m。煤层埋藏深度为地下510～560 m。工作面为402采区南翼首采工作面,周边具体情况良好。地表位于彬县永平塬,整体地形为沟壑地貌,北部是较为宽缓的黄土台塬,地表最大标高1 148.9 m,最低标高965.8 m；东侧为401采区与402采区边界实体煤,南侧为蒋家河井田,西侧为40204设计工作面实体煤,北侧为4煤西部4条大巷。工作面顶底板情况如表1所示,工作面布置图如图1所示。

表1 煤层顶底板情况表Fig.1 Roof-floor situation of coal seam

图1 工作面布置图Fig.1 Layout of working face

2 仰角末采挂网新工艺

2.1 铺网长度确定

根据工作面支架尺寸前梁长1 500 mm、顶梁长3 700 mm、掩护梁长2 400 mm、尾梁及插板伸出总长2 300 mm、插板距巷道底板1 000 mm、回撤通道宽度4 600 mm,老塘侧矸石埋压长度取2 000 mm、回撤通道帮部取2 500 mm,拟定铺网长度为20 m。工作面长度为200 m,故采取聚酯纤维网规格:长×宽=208 m×20 m,铺设时长边平行于工作面铺设,短边沿工作面走向铺设。推采过程中每推采一茬沿工作面走向将柔性网短边与两顺槽顶帮部金属网进行联网,联网呈“三花眼”布置[5],联网间距200 mm;当铺设第一茬柔性网时需采用Φ18 mm×1 600 mm锚杆配合1.6 m桁架固定在巷道顶板上(具体工艺见2.3),从而达到固定柔性网的目的,铺设平面图如图2所示。工作面前后端头柔性网网边的固定,采用在工作面切眼沿走向打设固定锚杆对网边进行固定[6],锚杆间距800 mm。

图2 挂设柔性网平面图Fig.2 Hanging flexible net

2.2 挂网前准备工作

在挂设柔性网前期应对工作面每台液压支架前立柱安装一部手动绞盘,选择合适尺寸的抱箍及Φ16 mm螺栓将手动绞盘底座与立柱固定牢固,然后手动绞盘缠绕Φ6 mm钢丝绳30 m,并在钢丝绳末端用Φ6 mm钢丝绳卡子打设100 mm长的连接环,每个连接环打设绳卡子数不得少于2道,煤机需停在机头正道处。

柔性网运输工作。柔性网从地面运输至工作面,从2#辅运大巷把柔性网运输至回顺巷道,回顺运输利用DBT叉车将柔性网运输至前部装载机机尾处。利用手拉葫芦将柔性网摆设整齐捋顺;工作面运输利用前部刮板输送机低速牵引运输,溜子上运输时将柔性网前段5 m处向后折叠并捆紧,确认摆放好后低速开动溜子将网运输至工作面。[7]

2.3 初次铺网操作

初次铺网时,分为四个步骤:

1)进入末采阶段后,当推采至距停采线17.5 m时沿倾向施工一茬固网锚杆,锚杆尺寸选用Φ18 mm×1 600 mm锚杆,打设完毕后锚杆露丝长度不少于3丝。锚杆打设位置为每两架液压支架前梁空隙处。

2)柔性网由前部刮板输送机拉运到位,均匀摆放在煤墙后方,将捆绑绳解开。在固网锚杆上固定好滑轮,把绞盘钢丝绳穿过滑轮,柔性网初始端需提前预留10个网格长度,翻折方向为朝向液压支架端,便于后续用托盘固定柔性网,用网钩将钢丝绳穿入柔性网,并绑扎牢固,具体如图3-a所示。

3)挂设柔性网结束后,需同时多人配合,通过绞盘将整个柔性网提升,提升高度为距离固网锚杆300 mm处停止提升,如图3-b所示。

4)提升柔性网到固定高度后,从机头机尾同时作业,逐架拆除滑轮并进行固网作业,用锚杆铁托盘安装牢固柔性网折叠部分。固网时,每10 m用1根3 m长的板梁对煤墙进行支护,片帮严重区域,每米1根板梁支护。需登高作业区域,固网梯子一端悬挂于柔性网上,另一端固定于电缆架上,用螺栓固定牢靠。最后将钢丝绳从柔性网底部绕过并固定于固网锚杆上,钢丝绳需留设不少于6 m的富余长度,缠绕在绞盘上。

此时柔性网已全部挂设完毕,操作手动绞盘进行铺网作业,当采煤机割煤时收回支架护帮板并将柔性网收起防止滚筒损坏柔性网,如图3-c所示。当采煤机割过后及时伸出护帮板并将柔性网放下,如图3-d所示,及时将支架拉移到位。在进行绞盘收网、放网时必须多人配合操作到位,才能及时完整地保护柔性网不受到损坏。

3-a 挂设柔性网

3-b 提升柔性网

3-c 割煤时状态

3-d 放网时状态图3 铺网工艺图Fig.3 Net hanging technology

2.4 铺网流程

工作面按照采煤机在机头正道为例[8]:收机头1#-30#架网→采煤机向机头割煤过程中,支架工逐步放网,并从30#架向机头交错伸支架护帮→拉架至机头→采煤机割至机头,停机、闭锁→降支架前梁上前30#架半圆木→收前30#架网→采煤机空刀返回30#架→从机头推溜→收30#架至机尾的网,采煤机向机尾割煤→放30#架至95#架网,并从30#架向95#架交错伸支架护帮→拉架至95#架,从30#架推溜至95#架→采煤机割至机尾,停机、闭锁→放95#架至117#架网,并从95#架向117#架交错伸支架护帮→拉架至机尾→降支架前梁上30#架至机尾半圆木→收117#架至95#架网→采煤机返回95#架上机尾正道→溜子从95#架推溜机尾。

3 新工艺应用效果

原传统综放回撤挂网工艺需全部人工进行作业,每割1刀煤铺1次网,每班大约需100人参加挂网作业,大量人员在刮板输送机刮槽内作业,登高作业时间久,存在冒顶片帮伤人隐患,安全危险性系数极大。

40202工作面采用新工艺铺网技术相比传统工艺主要有以下几个方面提升:

1)有效减少了工作面人员数量,挂网期间使用绞盘滑轮代替之前人工进行柔性网挂设工作,使当班工作人员数量减少至一半,同时也有效保护了柔性网整体性不被破坏,一次性挂设整个工作面煤壁。

2)有效保证了施工人员的人身安全。该工作面为仰角末采,在进行初次上网期间煤壁侧浮煤极易脱落砸伤工作人员。采用新工艺在进行提升柔性网后,能够在施工人员和煤壁之间形成一道天然屏障,避免落煤以及煤灰对施工人员造成的危害。同时利用绞盘提升柔性网大大减少了登高作业次数,也就降低了员工在进行施工作业时的危险系数。

3)有效减少挂网作业时间,采用新工艺技术挂网方法,仅仅花费不到5 h时间就完成了整个工作面的铺网工作,速度相比之前提高了3倍。

4 结束语

在40202工作面首次进行仰角末采挂网新工艺,取得了良好的实施效果。得益于初次挂网的快速性安全性,整个末采贯通过程中无施工人员受伤,并且末采回撤时间也大大减少,铺网效果良好,为后续液压支架的回撤做出了巨大保障。该仰角末采挂网新工艺也为其他煤矿综放工作面顺利贯通回撤提供了借鉴。