空巷支護設(shè)備及綜采工作面過空巷的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空巷支護設(shè)備，包括金屬網(wǎng)、鋼帶、防護網(wǎng)、支護錨索、吊掛支護錨索、錨桿和液壓支架，所述鋼帶通過多根所述吊掛支護錨索安裝在空巷的頂板上，且位于所述鋼帶兩端的所述吊掛支護錨索與所述頂板之間具有一夾角α，所述金屬網(wǎng)通過所述吊掛支護錨索和所述支護錨索固定在所述頂板的下方，所述鋼帶位于所述金屬網(wǎng)的下方，所述頂板上位于所述空巷的中心線上安裝有多根支護錨索，所述垛式液壓支架位于所述空巷內(nèi)，所述垛式液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板上，所述防護網(wǎng)通過所述錨桿安裝在所述空巷的巷幫上。本發(fā)明還公開了一種綜采工作面過空巷的施工方法。
【專利說明】空巷支護設(shè)備及綜采工作面過空巷的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采煤過程中空巷支護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種空巷支護設(shè)備及綜采工作面過空巷的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空巷是小煤窯無序開采或由于綜采工作面設(shè)計方案改變在回采區(qū)域內(nèi)留下的巷道。綜采工作面在回采過程中，由于受開采和超前壓力的影響，空巷內(nèi)的頂板容易下沉，當(dāng)綜采工作面與空巷貫通，容易發(fā)生大面積的冒頂，壓垮支架影響安全生產(chǎn)。若不開采空巷區(qū)域的煤層，又會造成資源浪費。國內(nèi)外傳統(tǒng)的綜采工作面過空巷方法有:跳采繞過空巷，重新開切眼布置工作面；將空巷用煤塊或膏體填充，采煤機切割充填體過空巷。以上傳統(tǒng)的過空巷的方法由于經(jīng)濟效益差或安全得不到保障，都不能保證綜采工作面快速通過大斷面空巷。綜采工作面過空巷一直是煤礦開采沒有解決好的技術(shù)難題，并且也沒有專門針對空巷提供補強支護設(shè)備來幫助綜采工作面過空巷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠?qū)障锾峁娪辛Φ闹ёo，保證綜采工作面能夠順利通過空巷的空巷支護設(shè)備及綜采工作面過空巷的施工方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種空巷支護設(shè)備，包括金屬網(wǎng)、鋼帶、防護網(wǎng)、支護錨索、吊掛支護錨索、錨桿和垛式液壓支架，所述鋼帶通過多根所述吊掛支護錨索安裝在空巷的頂板上，且位于所述鋼帶兩端的所述吊掛支護錨索與所述頂板之間具有一夾角α，所述金屬網(wǎng)通過所述吊掛支護錨索和所述支護錨索固定在所述頂板的下方，所述鋼帶位于所述金屬網(wǎng)的下方，所述頂板上位于所述空巷的中心線上安裝有多根支護錨索，所述垛式液壓支架位于所述空巷內(nèi)，所述垛式液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板上，所述防護網(wǎng)通過所述錨桿安裝在所述空巷的巷幫上。
[0005]進一步地，所述空巷內(nèi)還具有液壓支架，所述液壓支架的抵頂在所述頂板的下方。
[0006]進一步地，所述夾角α為75°。
[0007]進一步地，所述鋼帶為W形鋼帶或工字形鋼帶。
[0008]進一步地，所述防護網(wǎng)為塑料網(wǎng)，所述錨桿為玻璃錨桿，所述塑料網(wǎng)通過多根所述玻璃錨桿固定在所述巷幫上。
[0009]進一步地，所述液壓支架上安設(shè)有用于監(jiān)測所述頂板的壓力的壓力傳感器。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種綜采工作面過空巷的施工方法，其包括如下步驟:步驟1:對空巷進行補強支護，具體為，在所述空巷的頂板上安裝金屬網(wǎng)，在所述金屬網(wǎng)的下方安裝鋼帶，并在所述頂板上位于所述空巷的中心線上安裝有多根支護錨索，通過吊掛支護錨索和所述支護錨索將所述金屬網(wǎng)安裝在所述頂板的下方，通過所述吊掛支護錨索將所述鋼帶安裝在所述金屬網(wǎng)的下方，并使位于所述鋼帶兩端的所述吊掛支護錨索與所述頂板之間呈一夾角α，在所述空巷內(nèi)布置垛式液壓支架，并使得所述垛式液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板上，在所述空巷的兩側(cè)的巷幫上安裝防護網(wǎng)，通過錨桿將所述防護網(wǎng)支護在所述巷幫上；步驟2:在綜采工作面距離所述空巷200m時，開始觀測所述綜采工作面上的液壓支架上的壓力傳感器顯示的礦壓數(shù)據(jù)，并分析周期來壓的步距、強度和所述頂板的下沉量；當(dāng)所述綜采工作面在推進過程中遇到周期來壓時，則通過降低所述綜采工作面的采高、調(diào)整所述綜采工作面的推進速度或調(diào)斜所述綜采工作面來避開所述周期來壓；步驟3:當(dāng)所述綜采工作面推進距離所述空巷5m時，如果沒有遇到所述周期來壓，則快速推進過所述空巷；如果遇到所述周期來壓，則所述綜采工作面停止推進，進行讓壓；在讓壓結(jié)束后，則快速推進過所述空巷。
[0011 ] 進一步地，在所述綜采工作面快速推進時，將所述綜采工作面調(diào)斜。
[0012]進一步地，在所述綜采工作面向所述空巷推進的過程中，如遇到所述周期來壓，在所述頂板的下沉量大時，所述綜采工作面上的采煤機連續(xù)不斷割底操作。
[0013]采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0014]通過在空巷內(nèi)設(shè)置空巷支護設(shè)備，提高了支護強度，減少因空巷支護強度低造成的巷道冒頂事故。綜采工作面能夠過空巷提高了資源回收率。綜采工作面過空巷時通過調(diào)壓、讓壓方法可確保綜采工作面過空巷期間避開頂板周期來壓，降低發(fā)生冒頂事故的發(fā)生，并降低過空巷期間的勞動強度和支護成本，縮短過空巷時間，提高安全保障系數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為空巷與綜采工作面的示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明提供的空巷支護設(shè)備安裝在空巷內(nèi)的示意圖；
[0017]圖3為圖2的俯視圖；
[0018]圖4為空巷的巷幫上安裝有保護網(wǎng)的示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記對照表:
[0020]1-綜采工作面； 101-采空區(qū)；102-回風(fēng)順槽；
[0021]103-運輸順槽； 104-主回撤通道；105-輔回撤通道；
[0022]106-主運輸大巷；107-輔運輸大巷；108-回風(fēng)大巷；
[0023]2-空巷； 21-頂板；22-巷幫；
[0024]3-金屬網(wǎng)； 4-鋼帶；5-支護錨索；
[0025]6-吊掛支護錨索；7-液壓支架；71-頂梁；
[0026]72-壓力傳感器；8-垛式液壓支架；81-頂梁；
[0027]9-防護網(wǎng)；10-錨桿。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖來進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0029]空巷為采煤過程中回采工作面中部留下的巷道。綜采工作面為煤礦井下裝備綜合機械化設(shè)備的回采工作面，采煤設(shè)備為采煤機，工作面運輸設(shè)備為可彎曲刮板輸送機，工作面頂板支護采用液壓支架，順槽裝備帶式輸送機。
[0030]如圖1所示，綜采工作面I沿著箭頭方向推進至空巷2處，以將空巷2區(qū)域的煤層開采，最大限度的開采煤炭，避免資源浪費。箭頭左側(cè)或綜采工作面I推過后的地方為采空區(qū)101，采煤巷道上還布置有回風(fēng)順槽102、運輸順槽103、主回撤通道104、輔回撤通道105、主運輸大巷106、輔運輸大巷107、回風(fēng)大巷108，以配合采煤或運輸或回撤。
[0031]如圖2-4所示，本發(fā)明提供的空巷支護設(shè)備，包括金屬網(wǎng)3、鋼帶4、防護網(wǎng)9、支護錨索5、吊掛支護錨索6、錨桿10和垛式液壓支架8，鋼帶4通過多根吊掛支護錨索6安裝在空巷2的頂板21上，且位于鋼帶4兩端的吊掛支護錨索6與頂板21之間具有一夾角α，金屬網(wǎng)3通過吊掛支護錨索6和支護錨索5固定在頂板21的下方，鋼帶4位于金屬網(wǎng)3的下方，頂板21上位于空巷2的中心線上安裝有多根支護錨索5，垛式液壓支架8位于空巷2內(nèi)，垛式液壓支架8的頂梁81抵頂在頂板21上，防護網(wǎng)9通過錨桿10安裝在空巷2的巷幫22上。
[0032]S卩，該空巷支護設(shè)備通過在頂板21的下方設(shè)置金屬網(wǎng)3包住頂板21，避免頂板冒頂時，帶入空巷2內(nèi)雜物。在金屬網(wǎng)3的下方設(shè)置鋼帶4，鋼帶4將金屬網(wǎng)3支撐住，并提高頂板21的強度。鋼帶4通過多根吊掛支護錨索6安裝在頂板21上，并位于金屬網(wǎng)3的下方，并且鋼帶4兩端的兩根吊掛支護錨索6與頂板21之間具有一夾角α，利于將頂板21和鋼帶4掛住，提高了兩者之間的連接強度，增強了頂板21的穩(wěn)定性。
[0033]在空巷2的中心線上打一排支護錨索5，支護錨索5連接在頂板21上，用于提高對頂板21的支護強度。
[0034]通過支護錨索5和吊掛支護錨索6將金屬網(wǎng)3安裝在頂板21的下方。該支護錨索5和吊掛支護錨索6可為同種錨索。
[0035]在巷幫22上通過錨桿10安裝保護網(wǎng)9，防止片幫。
[0036]在空巷2內(nèi)安裝垛式液壓支架8，其頂梁81抵頂在頂板21上，進一步提高頂板21的支護強度。
[0037]綜采工作面I如要過空巷2，需對空巷2進行補強支護，才能保證頂板21不冒頂、塌陷。頂板21采取“全斷面金屬網(wǎng)3+鋼帶4+錨桿10+錨索(支護錨索5和吊掛支護錨索6)”聯(lián)合支護。四根吊掛支護錨索6吊掛一根W型鋼帶4。位于鋼帶4端頭的吊掛支護錨索6距巷幫22約400mm，并與頂板21呈75°角。吊掛支護錨索6的間距1400mm。兩排鋼帶4的排距為875mm。另在空巷2或巷道的中心線打一排支護錨索5，其間距約為2000mm。
[0038]為防止錨索上的托盤等鐵器進入主運系統(tǒng)，在鋼帶4下面鋪一層塑料防護網(wǎng)，塑料防護網(wǎng)用鉛絲捆綁在頂層的金屬網(wǎng)3上。為了防止片幫，在空巷2及聯(lián)巷的兩巷幫22上掛防護網(wǎng)9，通過錨桿10固定。
[0039]通過在空巷2內(nèi)設(shè)置空巷支護設(shè)備，提高了支護強度，減少因空巷支護強度低造成的巷道冒頂事故，并可以使得綜采工作面I過空巷2，尤其能夠過寬超過5m的空巷。
[0040]較佳地，如圖1所示，空巷2內(nèi)還具有液壓支架7，液壓支架7的頂梁71抵頂在頂板21的下方，以進一步提高對頂板21的支護。液壓支架7為綜采工作面I上的設(shè)備，當(dāng)綜采工作面I進入空巷2內(nèi)時，液壓支架7進入空巷2，并通過液壓支架頂梁71抵頂在頂板21。
[0041]鋼帶4可為W形鋼帶或工字形鋼帶，以提高受力面積，不易折斷，增了強支撐強度。
[0042]防護網(wǎng)9可以為塑料網(wǎng)，錨桿10可以為玻璃錨桿，塑料網(wǎng)通過多根玻璃錨桿固定在巷幫22上，每排三根，矩型布置，防止片幫。[0043]如圖1所示，液壓支架7上安設(shè)有用于監(jiān)測頂板21的壓力的壓力傳感器72。周期壓力是指在開采過程中在空巷2的外側(cè)爆破時對空巷2或巷道的頂板21的壓力，這種壓力具有一定周期規(guī)律性，稱之為周期壓力。通過設(shè)置壓力傳感器72可以監(jiān)測綜采工作面I上覆頂板21的壓力，通過該壓力傳感器72，可以觀測周期壓力，以決定是否推進綜采工作面1，提高了施工安全。
[0044]該空巷支護設(shè)備的理論支護強度為:P= (4?8) MXr
[0045]式中:M—采高，約為4m ;r—直接頂巖層容重，在2.19?2.42T/m3間，取平均值
2.31T/m3。
[0046]頂板21的實際支護強度:P=空巷的支護強度/空巷的空頂面積；
[0047]空巷的支護強度=空巷里支護的錨索總數(shù)X錨索的錨固合力+垛式液壓支架個數(shù)X每臺跺式支架的工作阻力+液壓支架個數(shù)X每臺液壓支架支護力；空巷的空頂面積=空巷的長度X空巷的寬度。頂板21的實際支護強度要達(dá)到理論支護強度的70%以上。
[0048]本發(fā)明還提供了一種綜采工作面過空巷的施工方法，結(jié)合圖1-4所示，其包括如下步驟:
[0049]步驟1:對空巷2進行補強支護，具體為，在空巷2的頂板21上安裝金屬網(wǎng)3，在金屬網(wǎng)3的下方安裝鋼帶4，并在頂板21上位于空巷2的中心線上安裝有多根支護錨索5，通過吊掛支護錨索6和支護錨索5將金屬網(wǎng)3安裝在頂板21的下方，通過吊掛支護錨索6將鋼帶4安裝在金屬網(wǎng)3的下方，并使位于鋼帶4兩端的吊掛支護錨索6與頂板之間呈一夾角α，在空巷2內(nèi)布置垛式液壓支架8，并使得垛式液壓支架8的頂梁81抵頂在頂板21上，在空巷2的兩側(cè)的巷幫22上安裝防護網(wǎng)9，通過錨桿10將防護網(wǎng)9支護在巷幫22上。
[0050]當(dāng)綜采工作面I進入空巷2處時，綜采工作面I上的液壓支架7進入空巷2內(nèi)，其液壓支架頂梁71抵頂在頂板21上，提高支護強度。
[0051]步驟2:在綜采工作面I距離所述空巷200m左右時，開始觀測綜采工作面I上的液壓支架7的壓力傳感器72顯示的礦壓數(shù)據(jù)，并分析周期來壓的步距、強度和所述頂板的
下沉量。
[0052]當(dāng)綜采工作面I在推進過程中遇到周期來壓時，則通過降低綜采工作面I的采高、調(diào)整綜采工作面I的推進速度或調(diào)斜綜采工作面I來避開周期來壓。調(diào)斜為:讓綜采工作面I的機頭超前或滯后機尾一定距離，讓綜采工作面I逐步揭露空巷2，避開周期來壓。
[0053]步驟3:當(dāng)綜采工作面I推進距離空巷5m左右時，如果沒有遇到周期來壓，則快速推進過空巷2 ;如果遇到周期來壓，則綜采工作面I停止推進，進行讓壓；在讓壓結(jié)束后，則快速推進過空巷2。
[0054]當(dāng)綜采工作面I距離空巷5m左右時，如果沒有周期來壓，即可快速的向空巷2快速推進。如果綜采工作面I逐步開始來壓，如果壓力不劇烈時，綜采工作面I還可向前推進Im左右，當(dāng)綜采工作面I和空巷2的兩巷幫22開始出現(xiàn)炸幫、放煤炮聲響劇烈時，綜采工作面I開始停止生產(chǎn)推進，讓綜采工作面I上面頂板21的壓力充分進行釋放讓壓。在6-10個小時之后，待綜采工作面I和空巷2的兩巷幫22的炸幫、放煤炮聲響緩和時，綜采工作面I讓壓結(jié)束，快速向前推進過空巷2。
[0055]步驟2中還包括:在綜采工作面I距離空巷IOOm時，根據(jù)已掌握的周期來壓步距大小預(yù)測綜采工作面I過空巷2期間的周期來壓影響范圍，綜采工作面I每推進IOm預(yù)測一次。當(dāng)綜采工作面I距離空巷15-20m時，綜采工作面I及整個主運輸系統(tǒng)要進行一次全面系統(tǒng)的檢修，為綜采工作面I過空巷2做好充分準(zhǔn)備，防至因為過空巷2期間設(shè)備損壞影響推進速度，造成頂板21下沉或冒頂事故的發(fā)生。
[0056]較佳地，在綜采工作面I快速推進時，將綜采工作面I調(diào)斜。調(diào)斜為讓綜采工作面I的機頭超前或滯后機尾一定距離，讓綜采工作面I逐步揭露空巷2。綜采工作面I向空巷2快速推進時，可將綜采工作面I調(diào)斜，根據(jù)綜采工作面I或空巷2的頂板21上壓力情況和變化趨勢，采取連續(xù)地加刀或連續(xù)地甩刀推進綜采工作面I的機頭段或機尾段，讓綜采工作面I逐步揭露空巷2，防止空巷2 —下全部揭露空頂過大造成漏矸冒頂事故。
[0057]較佳地，在綜采工作面I向空巷2推進的過程中，如遇到周期來壓，在頂板21的下沉量大時，綜采工作面2上的采煤機連續(xù)不斷割底操作。綜采工作面I在向空巷2推進過程中，空巷2的頂板21會下沉，液壓支架7的立柱的有效行程將逐漸縮小，此時，綜采工作面I上的采煤機要連續(xù)不斷的進行割底操作，以此來增加液壓支架7的空間和行程，以保證液壓支架7不會被下沉的頂板21壓死。割底操作為采煤機連續(xù)切割液壓支架7的下方的底板，以增加液壓支架7所處的空間和行程。頂板21的下沉量大時，是指頂板21下沉壓縮液壓支架7的立柱的有效行程時。
[0058]當(dāng)綜采工作面I通過第一條空巷2以后，上覆巖層經(jīng)過一次充分的垮落，原有的周期來壓規(guī)律會改變，再次對頂板21周期來壓步距、強度和范圍進行統(tǒng)計分析，預(yù)測綜采工作面I過第二條空巷2期間的周期來壓情況。當(dāng)綜采工作面I順利通過第一條空巷2，立即調(diào)整其工作面，對綜采設(shè)備和主運輸系統(tǒng)進行系統(tǒng)的檢修，為第二條空巷做好充分的準(zhǔn)備工作。重復(fù)上述步驟，使綜采工作面通過第二條空巷。
[0059]該綜采工作面過空巷的施工方法，能夠過空巷進行煤炭開采，提高了資源回收率。綜采工作面過空巷時通過調(diào)壓、讓壓方法可確保綜采工作面過空巷期間避開頂板周期來壓，降低發(fā)生冒頂事故的發(fā)生，并降低過空巷期間的勞動強度和支護成本，縮短過空巷時間，提高安全保障系數(shù)。
[0060]根據(jù)需要，可以將上述各技術(shù)方案進行結(jié)合，以達(dá)到最佳技術(shù)效果。
[0061]以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實施例。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明原理的基礎(chǔ)上，還可以做出若干其它變型，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種空巷支護設(shè)備，其特征在于，包括金屬網(wǎng)、鋼帶、防護網(wǎng)、支護錨索、吊掛支護錨索、錨桿和垛式液壓支架， 所述鋼帶通過多根所述吊掛支護錨索安裝在空巷的頂板上，且位于所述鋼帶兩端的所述吊掛支護錨索與所述頂板之間具有一夾角α， 所述金屬網(wǎng)通過所述吊掛支護錨索和所述支護錨索固定在所述頂板的下方，所述鋼帶位于所述金屬網(wǎng)的下方， 所述頂板上位于所述空巷的中心線上安裝有多根支護錨索， 所述垛式液壓支架位于所述空巷內(nèi)，所述垛式液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板上， 所述防護網(wǎng)通過所述錨桿安裝在所述空巷的巷幫上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空巷支護設(shè)備，其特征在于，所述空巷內(nèi)還具有液壓支架，所述液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空巷支護設(shè)備，其特征在于，所述夾角α為75°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空巷支護設(shè)備，其特征在于，所述鋼帶為W形鋼帶或工字形鋼帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空巷支護設(shè)備，其特征在于，所述防護網(wǎng)為塑料網(wǎng)，所述錨桿為玻璃錨桿，所述塑料網(wǎng)通過多根所述玻璃錨桿固定在所述巷幫上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空巷支護設(shè)備，其特征在于，所述液壓支架上安設(shè)有用于監(jiān)測所述頂板的壓力的壓力傳感器。
7.一種綜采工作面過空巷的施工方法，其包括如下步驟: 步驟1:對空巷進行補強支護，具體為，在所述空巷的頂板上安裝金屬網(wǎng)，在所述金屬網(wǎng)的下方安裝鋼帶，并在所述頂板上位于所述空巷的中心線上安裝有多根支護錨索，通過吊掛支護錨索和所述支護錨索將所述金屬網(wǎng)安裝在所述頂板的下方，通過所述吊掛支護錨索將所述鋼帶安裝在所述金屬網(wǎng)的下方，并使位于所述鋼帶兩端的所述吊掛支護錨索與所述頂板之間呈一夾角α， 在所述空巷內(nèi)布置垛式液壓支架，并使得所述垛式液壓支架的頂梁抵頂在所述頂板上， 在所述空巷的兩側(cè)的巷幫上安裝防護網(wǎng)，通過錨桿將所述防護網(wǎng)支護在所述巷幫上；步驟2:在綜采工作面距離所述空巷200m時，開始觀測綜采工作面上的液壓支架上的壓力傳感器上顯示的礦壓數(shù)據(jù)，并分析周期來壓的步距、強度和所述頂板的下沉量； 當(dāng)所述綜采工作面在推進過程中遇到周期來壓時，則通過降低所述綜采工作面的采高、調(diào)整所述綜采工作面的推進速度或調(diào)斜所述綜采工作面來避開所述周期來壓； 步驟3:當(dāng)所述綜采工作面推進距離所述空巷5m時，如果沒有遇到所述周期來壓，則快速推進過所述空巷；如果遇到所述周期來壓，則所述綜采工作面停止推進，進行讓壓；在讓壓結(jié)束后，則快速推進過所述空巷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于，在所述綜采工作面快速推進時，將所述綜采工作面調(diào)斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于，在所述綜采工作面向所述空巷推進的過程中，如遇到所述周期來壓，在所述頂板的下沉量大時，所述綜采工作面上的采煤機連續(xù)不斷割底操作。
【文檔編號】E21D15/46GK103696788SQ201310694496
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】周海豐, 田臣, 劉英杰 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團有限責(zé)任公司