高强度聚酯纤维柔性网在综采工作面收尾中的运用

高强度聚酯纤维柔性网在综采工作面收尾中的运用

王帅

中煤集团大屯煤电公司姚桥煤矿    江苏 沛县   221611

摘要：煤矿综采工作面收尾过程中，传统利用金属网与木板梁、钢丝绳或锚杆相结合的护顶方式，存在支护难度大、作业周期长、施工成本高等弊端，而换用高强度聚酯纤维柔性网，则可增强顶板支护的稳定性、延缓软岩煤层顶板蠕变速度、降低综采工作面收尾工作的风险系数，具备较高的经济性与安全性优势。文章首先分析了以往综采设备回撤时的顶板控制方法，分析了其中存在的问题，并提出了基于高强度聚酯纤维的整体铺网回撤技术，而后结合姚桥煤矿7263工作面的收尾作业，从材料准备、技术控制、质量控制三个方面探讨了综采工作面收尾中高强度聚酯纤维柔性网的应用方法，旨在通过发挥此材料的应用价值，通过顶板的安全支护，保障综采工作面收尾质量及效率。

关键词：高强度聚酯纤维；柔性网；工作面收尾；煤矿综采

煤矿生产作业中，通常需要在工作面上拉设支护网以保障开采过程安全，然而受到井下环境特殊性影响，对支护网的要求相对较高。传统所应用的金属网、塑料网、塑编网以及塑钢网分别存在耐腐蚀性差、阻燃性低、贴顶效果不佳以及抗冲击能力不足等问题，并且强度低是这些支护网普遍存在的问题。近年来，煤矿综采工作面收尾过程中，逐步引入了强度高、模量大且蠕变较低的高强聚酯纤维柔性网，此材料具有网片面积大、柔韧性佳、自重小、抗拉力强、阻燃及抗静力能力高等优势，并且因其网孔较小，可有效避免漏矸、扯网现象，可制成多种不同强度及规格，具有较高的应用灵活性，在综采工作面收尾中应用价值显著。

1.综采设备回撤时常用顶板控制方法及存在问题

以往综采设备回撤时，主要是采用金属网加钢板梁、金属网加钢丝绳、金属网加钢丝绳及锚杆三种顶板控制方法。这三种操作方法较为相似，均需要在与停采线相距10至20m时，在工作面推进的同时进行双层金属顶网铺设，金融网需搭接成鱼鳞状，搭接宽度为0.3m。在金属网铺网时，运网、展网、挂网、联网及上网均需人工作业，作业效率低且作业难度大。运网过程中，需要采取人工方式，而金属网重约30kg/卷，整个工作面需要运送十几吨左右的金属网，完全依靠人工运送，工作量较大且工作效率相对较低。展网过程中，也需要由人工人员实施，工作人员需要在溜槽上拉拽蹬平金属网，拉开的网片需占用较大的施工场地。挂网作业时，需要多人配合，采用人工方式进行各网片的联结操作，工人作业强度较大，且需利用挂钩实施挂网作业，工作质量并不理想，因手工联网强度大、质量低，难以满足施工质量、效率及安全要求。上网过程中也需人工吊网，不仅操作过程复杂，且会耗费较多的上网时间。

2.基于高强度聚酯纤维柔性网的综采工作面整体铺网护顶回撤技术

煤矿综采工作面收尾阶段，整体铺网护顶回撤技术的应用可实现快速安全的回撤搬家，通过支架撤除期间的顶板管理，增强回撤过程的安全性、提升采区接续率。可利用整体的高强度聚酯纤维柔性网实施顶板支护，无需人工架前联网，可降低顶板压力，降低采空区的自燃风险，并能防止抽架时出现压架、窜矸及埋架等问题。柔性网铺设时可利用机械设备自动铺网，可简化收尾工序，降低末采用工数量，提高末采工作时效性。同时由于柔性网抗拉强度大，网孔较为均匀，具备较强的兜护能力及顶板控制效果，可通过一次性铺设，有效解决金属联网质量问题。高强聚酯纤维柔性网应用时，首先要根据需求确定加工尺寸，打卷包装后准备入井，而后在井下沿着工作面方向展开，利用煤机、刮板机实施展网作业，之后进行初吊作业。在割煤进刀之后，再开展推溜、移架及挑网循环施工，并实施架间网卷控制。此后，需利用钢丝绳、顶梁锚杆实施回撤通道顶板加强支护，在通道贯通或切割后，即可回撤支架，设置临时支护之后，整体护顶作业便完成。

3.综采工作面收尾中应用高强度聚酯纤维柔性网的应用要点

姚桥煤矿7263工作面收面施工时，为提高收面质量、保障收面作业过程安全，应用了基于高强度聚酯纤维柔性网的整体铺网护顶回撤技术实施收面作业，此材料应用时，需要严格把控技术应用的各个环节，需要做好材料准备、严格把控各技术应用要点，并加强安全管控，通过高强度聚酯纤维柔性网的科学应用，保障煤矿综采工作面收尾作业的顺利完成。

3.1做好前期材料准备

7263工作面收尾过程中，需要结合具体的收面作业要求，根据该工作面的实际情况提前准备数量、规格契合收面工作需求的材料。需要准备300片长4m、宽1.5m的金属网及2片长140m、宽15m的高强度聚酯纤维柔性网。并要准备13根规格为Ф21.5mm×280m的钢丝绳、150套绞盘、60根DW45-250单体、80块4.0m大板、10个2t手拉葫芦，并需准备好端头打眼且一头有牙口的11#工字钢，其中，4.8m及4m长度应分别准备2根与4根，另需准备30根端头未打眼且无牙口的11#工字钢。

3.2严格把控工作面调整过程

3.2.1调面参数

为提高综采区的回采率，应根据工作面机头比机尾超前距离大这一特性，在工作面机头与停采线之间相距20m时实施调面，应遵循上窜下滑原则确定调面方式并控制调面程度，以免溜子机头出现撞帮问题。在工作面开始推采后，但还未挂网之前，需要按照5:1的比例旋转调采机尾，即每个调采循环中，机尾应进入五次，机头进入一次。机尾调采时由机尾侧部作为进刀点，利用工程线实施支架拉茬作业，并对各循环进尺进行确定。机尾割完后再对机头割一个通刀，以调直工作面。

3.2.2支架拉移

拉移机尾支架时，安排两人利用千斤顶调整支架，应在顶板完整区域作为煤机进刀位置，以避免由于未及时支护引发的工作面漏顶问题。调采时，需及时移动超前架。工作面调整应在收面之前完成，要控制好刮板输送机前进及支架前移的平直性。工作面溜子道与停采线之间相距25m时，煤机司机需要沿顶回采，割平顶板及底板后，按照3.8m至4.0m高度实施回采作业。针对严重性顶板破碎及煤壁片帮问题，应压注加固材料，割煤速度要缓慢，且应快速及时移动支架，应避免出现撕网及顶网现象。

3.3规范实施金属网及柔性网挂网作业

3.3.1金属网铺设

综采工作面收面前，应提前两日在液压支架立柱上固定手动绞盘，以半圆形卡箍作为固定物，并于液压支架顶梁之下悬挂导向滑轮，各支架上只安装一个手动绞盘即可，但要旋紧绞盘螺丝。在机头推采至与停采线之间相距19m时，可将单层金属网悬挂于支架顶梁上方。先利用铁丝将金属网固定在大板上，利用采煤机及施工人员辅助将大板放在支架上，再通过支架前梁伸缩将大板托起。上网时，应停止所有刮板输送机及煤机，并停电闭锁。由专人监督整个顶板作业过程，生根网铺设完成后，再移动支架并挂好绞盘，之后继续实施割煤、上网及移架工序。采用压茬式搭接方法，将新金属网搭在之前铺好的旧网上，压茬宽度应高于0.2m，并利用弹簧穿条连接压茬处。

3.3.2高强度聚酯纤维柔性网铺设

3.3.2.1柔性网运输

运送柔性网之前，应先将皮带铺垫于材料道托网运输路线上，防止柔性网运输时受损，应将两个单体支柱设置于工作面刮板输送机机尾之前2m位置处，以之作为柔性网拖拽的抗柱。先利用专用车辆向无极绳绞盘车尾轮处运送柔性网，而后再利用气动式单轨吊将柔性网吊送至工作面机尾处。在刮板输送机机尾链条处安装规格为φ12.5mm的钢丝绳，将绳的另一端连接在机尾侧的柔性网上，在与机尾距离30m处捆绑一根钢丝绳，再将单轨吊挂钩挂在此绳上，之后启动刮板输送机、单轨吊进行柔性网拖拽作业，在二者配合下向工作面运送柔性网。柔性网铺设前，需在80#架机尾侧面放置采煤机，在机头侧面柔性网连接至金属网上之后，再向机头侧移动采煤机，以免柔性网铺挂受到影响。铺设金属网之前，采煤机返刀时无需移动运输机，以便留出充足的空间。柔性网运输至刮板输送机机头处后，应关闭刮板输送机，切断煤机电源及隔离开关，停止刮板输送机输电并闭锁。

3.3.2.2柔性网展放与联结

在工作面内展开高强度聚酯纤维柔性网时，需要沿顺时针方向展网，并利用支架立柱上悬挂的手动绞盘、定滑轮，在钢丝绳辅助下将柔性网吊放至支架顶梁前部区域，再利用扎丝将之连接于金属网上，二者之间的搭接长度应高于50cm，并且需要使用三排联网扎丝进行连接，网扣之间应留出10至20cm距离。联网后，应旋转绞盘，进而逐步托起柔性网。之后，再用同样方法向工作面中运送第二片柔性网，并将柔性网连接到机头侧面，连接两片柔性网时二者之间搭接长度应高于2m，且网扣排距应控制在50cm之内，网扣之间的距离均应保持在10至20cm左右。最后，需将两根锚杆锚固于工作面两端，选择非工作面帮作为锚固位置，将手拉葫芦一端固定在此处，另一端连接于柔性网上，通过手拉葫芦控制柔性网的平直性，避免柔性网弯曲下垂。完成联网之后，确保柔性网与金属网牢固连接后，利用手动绞盘吊起柔性网网卷，之后便可实施割煤作业。

3.4工作面收尾中柔性网的质量安全管理

3.4.1控制好钢丝绳铺设质量

为保障综采工作面收尾过程中高强度聚酯纤维柔性网的应用质量，需要加强钢丝绳铺设质量控制。不可应用遭到锈蚀或不顺直的钢丝绳，应平行铺设钢丝强绳，7分或8分钢丝绳的铺设间距应控制在1m左右，从工作面一侧开始，逐一将钢丝绳连接于柔性网之上。因钢丝绳长度不足而采取续接措施时，应将搭接长度控制在1m以上，且需利用至少6个绳卡卡住接头，要均匀分布绳卡。应沿柔性网倾斜方向，按照30至40cm的间距，利用扎丝绑扎钢丝绳及柔性网，各架上柔性网及钢丝绳的连接扎丝应为两扣以上，且应均匀控制绳距，一般为1m间隔。钢丝绳两端要留出5m以上距离，并在钢带梁上利用铁丝固定其余钢丝绳，铁丝之间间距应控制为20cm，每个工作面上铺设的钢丝绳应为14根。

3.4.2严格遵循临时支护要求

综采工作面收尾阶段，临时支护作业实施时，需要严格遵循支护要求而开展。进入煤壁侧作业之前，需要在煤壁上支设一级及二级护帮板，且要确保二者的支撑强度符合规定要求。联网施工前，需要先收回联网处设置的支架护帮板，以邻架护帮板作为掩护，在煤壁侧支设临时性撑杆，采用斜撑方式，并确保撑杆稳固设于支撑点处，临时支护完成后方可实施联网作业。回收护帮板时，每次只能收回一架，且收回后应立即实施联网，联网完成后应及时伸出护帮板。煤壁侧作业时，应安排专人负责支架闭锁工作，每10台支架设一名看护人员，应在作业人员撤出后再实施支护操作。工作面上可采取分段联网作业方式，分段间距最多不能超过20台支架。

3.4.3加强绞盘联网作业控制

联网作业时需在护帮板支护的前提下实施高强度聚酯纤维挂网作业，此时需要严格把控绞盘应用过程，以提高挂网施工的质量。一要在金属网铺设完成后将之卷起，再利用吊钩将之钩住，通过绞盘转动吊起金属网，要控制好金属网的松紧度，确保煤机能够一次性通过。二是柔性网铺设完成后，应捆好剩余柔性网，并将之挂在吊网钩上，以免柔性网散开而影响工作面收尾作业。支架移动前，需先将绞盘钢丝绳放松，确保余网长度足够后再移动支架，以免柔性网拉紧后出现脱钩或网被拉断现象。支架移动后，应立即缠紧绞盘，并拉紧余网，防止煤机通过时与柔性网相互碰撞。三是应用绞盘时要控制好钢丝绳，转动时不可与钢丝绳、轮鼓盘接触，且轮鼓上钢丝绳应大于5圈，二者要缠绕均匀。应及时更换受损的绞盘用钢丝绳，确保钢丝绳干净、无打结，并将之吊挂整齐。

结语：煤矿综采作业中，利用高强度聚酯纤维柔性网实施工作面收尾，能够简化收尾作业流程，节约收尾总体时间，同时也可减少收尾作业时的用工量、加快收尾工作进度。基于高强度聚酯纤维柔性网的整体铺网顶护回撤作业，能够保障顶板支护效果，节约顶板支护成本，进而确保工作面收尾工作的安全性、低成本开展。综采工作面收尾中高强度聚酯纤维柔性网的应用，需要做好前期材料准备、严格把控工作面调整过程、规范实施金属网及柔性网挂网作业，同时还要控制好钢丝绳铺设质量、严格遵循临时支护要求、加强绞盘联网作业控制，通过技术要点、安全质量双重控制保障综采工作面收尾工作的高质效开展。

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