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摘要:為克服大采高工作面設備尺寸大、礦山壓力顯現(xiàn)明顯、安全風險點多等難題，實現(xiàn)高效安全閉采，黃陵二號煤礦416工作面在閉采施工期間將智能化系統(tǒng)與移架工藝進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)并實踐應用。在明確工程背景和閉采工藝流程后，重點介紹了實際停采位置及采高的確定、柔性聚酯纖維網(wǎng)的設計、智能化與閉采工藝的融合、錨索施工順序優(yōu)化等工藝;詳述了頂板控制、片幫及單體滑移預防等安全措施，并分析了閉采過程中存在的主要問題及改進措施。416大采高智能化工作面閉采作業(yè)取得了采高最大、質(zhì)量最佳、周期較短的成績，可為同類型智能化工作面閉采作業(yè)提供借鑒。

關鍵詞:大采高;智能化工作面;閉采工藝;安全措施

0引言

大采高工作面因其設備尺寸大、礦山壓力明顯、安全風險點多等因素［1－3］，閉采作業(yè)施工難度較大;另一方面，為實現(xiàn)高效安全閉采，陜西黃陵二號煤礦416智能化工作面閉采期間將智能化融入其中，對閉采施工提出了更高的要求。通過實踐，416大采高智能化工作面閉采突破部分技術和安全管理難題，取得了較為理想的效果。

1工程概況

1．1工作面概況

陜西黃陵二號煤礦有限公司416大采高智能化工作面所采煤層為侏羅系中統(tǒng)延安組2號煤層，煤層具有自燃傾向性，屬高瓦斯工作面。工作面范圍內(nèi)煤層厚度5．6～5．8m，一次采全高，煤層傾角0°～2°，平均0．5°，工作面長300．5m，設計停采線為250m，直接頂為細粒砂巖，厚度1．1～6m，老頂為粉砂巖，厚度9～14．15m，周期來壓步距約15．6m，來壓顯現(xiàn)強烈。工作面布置ZY10800/28/63D型支撐掩護式液壓支架及配套端頭支架175臺，選用MG900/2210－GWD型電牽引采煤機往復割煤。

1．2閉采工藝簡述

使用柔性聚酯纖維網(wǎng)隔絕頂部矸石，距停采線18m時，將柔性聚酯纖維網(wǎng)網(wǎng)邊固定于頂板上，正常推采16．2m至采空區(qū)冒落的矸石將網(wǎng)邊壓實，使柔性聚酯纖維網(wǎng)全斷面包圍液壓支架。隨后停止拉移支架，使用運輸機配合煤機擴刷4．1m的回撤通道，擴刷期間使用錨網(wǎng)索支護通道頂板及煤幫，為工作面回撤奠定基礎。

2重點工藝及安全措施

2．1重點工藝

實際停采位置的確定:保護煤柱的留設主要預防動壓對大巷造成破壞，設計停采線僅作為參考數(shù)值，工作面實際停采位置應根據(jù)周期來壓、頂?shù)装迩闆r、工程質(zhì)量及其他實際情況調(diào)整［8－10］，以滿足閉采需要。根據(jù)二號煤礦經(jīng)驗，416大采高工作面設計停采線300m，但由于生產(chǎn)接續(xù)緊張，第一次將停采線調(diào)整至250m，并提前對大巷進行加強支護。當推采臨近250m線時，因未能有效避開周期來壓，第二次對停采位置進行微調(diào)，最終按照238m停采位置實施，經(jīng)后期觀測及采后評價，停采距離基本滿足大巷保護需求。柔性聚酯纖維網(wǎng)的設計:①柔性聚酯纖維網(wǎng)的特點。柔性聚酯纖維網(wǎng)具有高強度、高延展性特點，近年來在各閉采工作面廣泛應用，網(wǎng)片設計尺寸、強度綜合需考慮工作面頂?shù)装鍘r性、采高、重量、支架規(guī)格及回撤通道寬度等綜合因素;②柔性聚酯纖維網(wǎng)的選擇。416工作面液壓支架頂梁+掩護梁+掩護梁距地高度(閉采采高5m)11．8m，采空區(qū)壓網(wǎng)長度3m，回撤通道4．1m，故柔性聚酯纖維網(wǎng)最小寬度18．9m，鑒于壓網(wǎng)時網(wǎng)片可能破損，需富裕一定量的網(wǎng)片以便網(wǎng)片破損后能繼續(xù)推采壓網(wǎng)，故本工作面網(wǎng)片寬度選22m;416工作面寬度300．5m，兩順槽總寬10m，網(wǎng)長至少310．5m，考慮推采過程中網(wǎng)片向中部緊縮及頂板不平網(wǎng)片消耗，按照314m設計，由于網(wǎng)片過重，運網(wǎng)、展網(wǎng)等工序困難，采取兩張柔性網(wǎng)搭接使用的方式減輕單張網(wǎng)片重量，網(wǎng)片搭接4m，最終本工作面選用兩張22m×159m的聚酯柔性網(wǎng);③尺寸及鋼絲繩布置。因回撤期間采空區(qū)大塊煤矸對柔性聚酯纖維網(wǎng)沖擊力較大，為防止網(wǎng)片破損矸石竄出，沿柔性網(wǎng)緯向布置27道21．5mm的鋼絲繩，增加柔性網(wǎng)強度。閉采采高的確定:大采高工作面采高具有較大的可調(diào)性，但需兼顧采煤機通行最小高度、人員掛網(wǎng)作業(yè)難易程度、錨索施工時鉆機的伸縮高度等因素。416工作面正常推采期間平均采高5．8m，采煤機頂面線高2．8m，初期柔性網(wǎng)堆疊直徑約1m，采煤機機面上方支架側(cè)護板最大厚度1．2m，故采高至少保證在5m，方能保證煤機正常穿梭。但此閉采高度高于鉆機最大支護高度，且對掛網(wǎng)作業(yè)帶來不便。為解決這一矛盾，416工作面采取“單向割煤、底部留臺”的作業(yè)方式降低作業(yè)困難程度，即掛網(wǎng)、支護作業(yè)前一循環(huán)，采煤機割頂不割底，底部留設0．9m(采煤機一個截深)×1．6m的煤臺，人員搭設腳手架作業(yè)，具體如圖3所示。智能化與閉采工藝的融合:液壓支架自動跟機作業(yè)可減少人員作業(yè)強度，且可靠程度高，416工作面閉采期間，二號煤礦將智能化與閉采工藝進行糅合，對電液控參數(shù)進行修改使之滿足閉采需要。①增大了支架自動降架高度。掛網(wǎng)后，柔性網(wǎng)鋪設在頂板上，適當增大降架高度防止頂梁刮扯網(wǎng)片，設置支架移架前降架時間不少于5s，降架高度500mm以上;②修改支架動作順序。正常推采時，液壓支架依次按照收護幫→降架→抬起架→移架→伸護幫的順序動作，閉采作業(yè)中，因使用臨架護幫板將柔性網(wǎng)提前挑起，需人工配合支架共同完成，其工藝如下:超前采煤機前滾筒3架使用手動絞盤將柔性網(wǎng)起吊至頂梁下(人工)→臨架伸護幫板將網(wǎng)片挑起(自動)→臨架伸護幫板將網(wǎng)片挑起(自動)→本架收護幫(自動)→本架降架(自動)→本架抬起架(自動)→本架移架(自動)→本架伸護幫(自動)→臨架收護幫板→滯后采煤機后滾筒3架使用手動絞盤將柔性網(wǎng)放下(人工);③屏蔽自動推移運輸機功能。因部分施工環(huán)節(jié)需留設煤臺，屏蔽自動推移運輸機功能，防止損壞設備。錨索施工順序優(yōu)化:416工作面回撤通道頂板采用“錨網(wǎng)索”聯(lián)合支護，通道支護圖如圖4所示。由于“一梁兩索”需滯后一個步距方可張緊，為防止頂板離層后注錨困難，在本刀煤割過后，要求“一梁兩索”前部錨索必須施工完畢，待后部錨索施工完畢后即可張緊，提高注錨成功率。

2．2安全措施

防滅火管理:由于2號煤層具有自燃傾向性，自然發(fā)火周期約55d，閉采期間工作面推采速度放緩加之回撤周期較長，采空區(qū)可能出現(xiàn)自然發(fā)火，閉采前，距停采線500m時在進回風巷向采空區(qū)各延伸一趟光纜監(jiān)測采空區(qū)溫度分布，同時，采取在采空區(qū)噴灑阻化劑并增加架前及架間工業(yè)鹽的使用量，清理工作面浮煤，封堵上下隅角等措施，防止采空區(qū)自然發(fā)火。頂板控制:閉采的安全順利實施直接取決于頂板完整性，若閉采掛網(wǎng)及停架前頂板切頂?shù)繇?、離層，一方面人員進入機道作業(yè)，安全無法有效保證;另一方面，頂板離層，回撤通道支護困難，形成惡性循環(huán)。416工作面閉采前，收集了大量現(xiàn)場頂板數(shù)據(jù)，統(tǒng)計掌握周期來壓步距，并在頂板來壓后，立即實施掛網(wǎng)作業(yè)，將閉采放在兩次來壓間;另外，掛網(wǎng)及停架前，在部分切頂區(qū)域支架架間施工21．8mm×6300mm錨索加強支護，有效控制頂板下沉離層，工作面閉采期間，未出現(xiàn)大面積的離層情況，保證人員作業(yè)安全和通道支護的順利完成。片幫預防:通過分析全國同種閉采工藝的安全事故可知，82%的閉采安全事故主要發(fā)生于煤墻片幫傷人和停架后推移運輸機時的單體崩飛傷人。因閉采期間工作面斷面大，控頂距離成倍增加，礦壓顯現(xiàn)較為明顯，頂幫圍巖變形劇烈，但閉采期間仍需人員進入機道掛網(wǎng)及支護，突出特征為人員勞動密集，風險系數(shù)高，制定針對性的防片幫安全技術方案具有重要意義。二號煤礦根據(jù)自身特點，主要采取以下措施:①留設煤臺以減小下部煤幫壓力，降低上部煤墻片幫危害;②停架后，支架護幫板無法有效護幫，故在支架架間施工貼幫單體液壓支柱護幫;③分段作業(yè)，少割快打。為防止頂板空頂時間過長，回撤通道支護時，嚴格執(zhí)行單次割煤不超過50架，待區(qū)段支護完畢后，方可繼續(xù)割煤進入下一支護循環(huán)，保證頂幫完整;④加強支架檢修，投入一定的人力、物力支架杜絕自降，防止后期支架自降導致頂板支護強度不足。單體滑移預防:停架后，需將支架與運輸機分離，采用單體液壓支柱將運輸機推移一定步距，因支柱兩端無插銷固定，易側(cè)滑崩飛，此項作業(yè)安全隱患高，風險大。本次閉采作業(yè)中，特加工制作單體推移防滑裝置，該裝置為一套狀中空結(jié)構(gòu)，一端與運輸機推移桿連接，另一端將單體卡緊，推移過程中，單體始終禁錮在內(nèi)，與推移框架桿連為一體，閉采期間，未發(fā)生一起單體滑移的涉險事故，保證作業(yè)安全。

2．3存在的主要問題及改進

掛網(wǎng)、吊網(wǎng)困難:416工作面使用的柔性網(wǎng)尺寸及卷入鋼絲繩的數(shù)量超過同類型工作面所使用的柔性網(wǎng)，聚酯柔性纖維網(wǎng)過重，掛網(wǎng)作業(yè)消耗過多人力、物力，且初期人工起吊網(wǎng)片困難，推采速度緩慢。加強閉采工程質(zhì)量管理，可減少柔性網(wǎng)3m富余長度和鋼絲繩數(shù)量，另外因回撤通道使用錨索支護，通道內(nèi)頂板鋼絲繩承力較小，根據(jù)回撤期間現(xiàn)場觀測，柔性網(wǎng)強度可滿足要求，可取消敷設的鋼絲繩，416工作面回撤通道4．1m，合計可減少鋼絲繩10根。閉采期間工程質(zhì)量波動:作為對閉采施工影響最大的因素，工作面工程質(zhì)量對展網(wǎng)質(zhì)量、頂幫完整情況等影響較大，間接影響施工安全和強度。本工作面閉采期間因調(diào)整工作面采高過于急切，致使工作面頂板切頂?shù)繇烦霈F(xiàn)，導致后期工作面重新提高采高，頂板切頂，迫使施工補強錨索，增加了工程量。故在閉采作業(yè)前，必須加強工程質(zhì)量管理，保證閉采期間工程質(zhì)量平穩(wěn)。

3結(jié)語

閉采施工是一項系統(tǒng)工程，作業(yè)時間緊湊，各工序銜接緊密，工藝復雜，需綜合考慮各項影響因素方能有條不紊。416大采高智能化工作面閉采作業(yè)歷時10d，取得了采高最大、質(zhì)量最佳、周期較短的成績，可為后續(xù)推廣智能化的同類型工作面閉采作業(yè)提供經(jīng)驗。

作者:肖曲 曹哲哲 單位:陜西黃陵二號煤礦有限公司