本發(fā)明涉及一種巷道變形的鉆采卸壓控制方法，特別是一種長(zhǎng)壁工作面回采巷道超前支護(hù)段變形的鉆采卸壓控制方法。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)壁工作面回采巷道受到超前支承壓力作用后，圍巖往往會(huì)產(chǎn)生大的收斂變形，影響其正常使用，而該段巷道又是工作面生產(chǎn)各系統(tǒng)的搭接點(diǎn)，生產(chǎn)工序多，設(shè)備多，作業(yè)人員多，工藝復(fù)雜，確保該區(qū)域巷道的圍巖穩(wěn)定，保證足夠的工作空間成為工作面礦壓控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，回采巷道在超前支承壓力影響區(qū)主要采用密集支柱進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，該支護(hù)方式可以防止巷道頂板冒落，往往無法有效控制圍巖的變形，特別是在高應(yīng)力作用下圍巖的軟化變形問題，這種情況下，需要邊回采邊在端頭區(qū)對(duì)巷道進(jìn)行擴(kuò)幫、挑頂和拉底。支柱的移設(shè)與巷道變形后的處理成為提高工作面效率的主要制約環(huán)節(jié)。

近年來，為了適應(yīng)綜采工作面快速推進(jìn)需要，開始研制相應(yīng)的端頭與超前自移式液壓支架，采用自移式液壓支架后，使該范圍內(nèi)支護(hù)強(qiáng)度獲得進(jìn)一步提高，并降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了該區(qū)域設(shè)備的前移速度，實(shí)現(xiàn)了減員增效。但端頭與超前液壓支架對(duì)巷道圍巖變形適應(yīng)性差，較大的巷道變形將影響支架的正常推移，進(jìn)而影響工作面的正常生產(chǎn)。

工作面超前支護(hù)問題的根源在于超前支承壓力造成的巷道圍巖變形，目前的解決方法是通過提高支護(hù)強(qiáng)度以適應(yīng)高應(yīng)力的圍巖環(huán)境，但無法有效控制軟弱圍巖和高應(yīng)力導(dǎo)致的圍巖軟化變形。如果采取一定技術(shù)手段，降低該區(qū)域圍巖內(nèi)的應(yīng)力水平，或控制支承壓力的增高程度，將從根本上解決相應(yīng)的礦壓控制問題。

目前適用于回采巷道的圍巖卸壓方法有兩種，包括開槽卸壓和松動(dòng)爆破卸壓。對(duì)于開槽卸壓，目前尚無合適的開槽機(jī)具，常用成排的大直徑鉆孔來替代。由于成排鉆孔方式大多難以形成連續(xù)卸壓帶，孔間形成的應(yīng)力集中，影響了圍巖應(yīng)力向深部的轉(zhuǎn)移。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)利用鉆孔底藥壺爆破法進(jìn)行限制性爆破，形成一個(gè)連續(xù)的松散、破碎帶，將支承壓力峰值轉(zhuǎn)移到圍巖深部，形成松動(dòng)爆破卸壓。成排鉆孔卸壓的一個(gè)重要問題是高密度的鉆孔施工中，頻繁移動(dòng)鉆機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。采用爆破進(jìn)行輔助卸壓時(shí)，除爆破活動(dòng)本身的安全問題外，會(huì)使圍巖擴(kuò)容膨脹變形明顯增大，增大巷道的收斂變形。

螺旋鉆采煤機(jī)是適用于薄煤層開采條件的一種采煤設(shè)備，適用于產(chǎn)量較小，特別是衰老礦井中的極薄煤層的開采。螺旋鉆采煤機(jī)可同時(shí)鉆出連續(xù)鉆采孔，形成一個(gè)寬槽，自然形成了具有卸壓效果的卸壓槽。并且螺旋鉆采煤機(jī)具有配套的行走機(jī)構(gòu)與運(yùn)輸系統(tǒng)，機(jī)械化水平高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，可以快速高效的用于卸壓施工，適應(yīng)了超前支承壓力隨工作面生產(chǎn)動(dòng)態(tài)前移的特點(diǎn)，又可以對(duì)超前段巷道圍巖進(jìn)行有效卸壓，減少圍巖變形，降低端頭和超前區(qū)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高整個(gè)工作面的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種長(zhǎng)壁工作面回采巷道超前支護(hù)段變形的鉆采卸壓控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)超前段巷道圍巖進(jìn)行有效卸壓，減少圍巖變形，降低端頭和超前區(qū)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高整個(gè)工作面的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：該鉆采卸壓方法是在巷道煤幫設(shè)計(jì)三花眼鉆孔，根據(jù)巷道斷面尺寸與煤體物理力學(xué)參數(shù)，確定鉆孔的深度和相鄰鉆孔間水平與垂直距離，巷道內(nèi)布置螺旋鉆采煤生產(chǎn)系統(tǒng)，在靠近超前支承壓力影響區(qū)位置施工卸壓鉆孔，并隨工作面的推進(jìn)，不斷前移鉆采設(shè)備；

具體步驟如下：

a、在長(zhǎng)壁工作面超前支承壓力影響區(qū)外，沿巷道煤幫向煤體內(nèi)鉆孔，利用超前支承壓力對(duì)鉆采后的煤體進(jìn)行松動(dòng)；

b、采用螺旋鉆采煤機(jī)施工工作面回采巷道超前支護(hù)段卸壓鉆孔；

c、卸壓鉆孔采用三花孔布置方式。

所述的卸壓鉆孔深度不小于15m。

相鄰鉆孔間垂直距離與水平距離的比值大于其中為煤體的內(nèi)摩擦角。

有益效果及優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)長(zhǎng)壁工作面超前支承壓力影響區(qū)卸壓工程的工作環(huán)境，給出采用螺旋鉆采煤機(jī)進(jìn)行鉆采卸壓的技術(shù)方法，滿足工作面不斷推進(jìn)需要。采用三花眼卸壓鉆孔的布置與施工方式，并根據(jù)煤體的剪切破壞強(qiáng)度，確定鉆采孔間的相對(duì)位置參數(shù)，提高了鉆采后集中應(yīng)力對(duì)巷道兩幫煤體的壓裂效果。

通過卸壓使高應(yīng)力區(qū)向圍巖深部轉(zhuǎn)移，可降低或消除高應(yīng)力導(dǎo)致的回采巷道圍巖的軟化變形，提高回采工作面超前支護(hù)的技術(shù)效果。螺旋鉆采煤機(jī)鉆采可同時(shí)鉆出連續(xù)鉆采孔，能形成有利于圍巖變形卸壓的寬槽，鉆采機(jī)械化水平高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，并能適應(yīng)回采工作面生產(chǎn)動(dòng)態(tài)前移的特點(diǎn)。鉆孔采用三花眼布置，有利于孔間煤體的剪切破壞，增加圍巖的松動(dòng)變形，提高卸壓效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的長(zhǎng)壁工作面超前支護(hù)段鉆采卸壓平面布置示意圖

圖2為本發(fā)明的長(zhǎng)壁工作面超前支護(hù)段鉆采卸壓鉆孔布置示意圖。

圖中：1、采煤工作面；2、回采巷道；3、采空區(qū)；4、鉆孔；5、鉆孔深度；6、螺旋鉆采煤機(jī)；7、刮板輸送機(jī)；8、轉(zhuǎn)載機(jī)；9、運(yùn)煤設(shè)備；10、煤層；11、頂板；12、底板；13、巷道高度；14、孔間水平距離；15、孔間垂直距離。

具體實(shí)施方式

該鉆采卸壓方法是在巷道煤幫設(shè)計(jì)三花眼布置的鉆孔，根據(jù)巷道斷面尺寸與煤體物理力學(xué)參數(shù)，確定鉆孔的深度和相鄰鉆孔間水平與垂直距離，巷道內(nèi)布置螺旋鉆采煤生產(chǎn)系統(tǒng)，在靠近超前支承壓力影響區(qū)位置施工卸壓鉆孔，并隨工作面的推進(jìn)，不斷前移鉆采設(shè)備；

具體步驟如下：

a、在長(zhǎng)壁工作面超前支承壓力影響區(qū)外，沿巷道煤幫向煤體內(nèi)鉆孔，利用超前支承壓力對(duì)鉆采后的煤體進(jìn)行松動(dòng)；

b、采用螺旋鉆采煤機(jī)施工工作面回采巷道超前支護(hù)段卸壓鉆孔；

c、卸壓鉆孔采用三花孔布置方式。

所述的卸壓鉆孔深度不小于15m。

相鄰鉆孔間垂直距離與水平距離的比值大于其中為煤體的內(nèi)摩擦角。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施過程作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1：本發(fā)明長(zhǎng)壁工作面回采巷道超前支護(hù)段變形的鉆采卸壓控制方法，實(shí)施過程主要包括三個(gè)方面：鉆孔參數(shù)的設(shè)計(jì)，鉆采系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備的選型，以及鉆采工藝設(shè)計(jì)與施工。

鉆孔參數(shù)的設(shè)計(jì)：根據(jù)煤層10條件和巷道2設(shè)計(jì)參數(shù)，確定鉆孔4的深度d 5、鉆孔的水平距離w 14和鉆孔間垂直距離h 15。

鉆采系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備的選型：根據(jù)巷道2斷面尺寸與底板12條件，確定鉆采的運(yùn)煤系統(tǒng)組成和螺旋鉆采煤機(jī)6、刮板輸送機(jī)7和轉(zhuǎn)載機(jī)9等設(shè)備的參數(shù)與型號(hào)。

鉆采工藝設(shè)計(jì)與施工：設(shè)計(jì)各生產(chǎn)設(shè)備的布置、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的配合及生產(chǎn)系統(tǒng)的沿巷道的向前推移過程。

本發(fā)明長(zhǎng)壁工作面回采巷道超前支護(hù)段變形的鉆采卸壓控制方法具體操作步驟如下：

首先要根據(jù)巷道尺寸，要求鉆孔深度5一般在15m以上，根據(jù)巷道高度，要求鉆孔高度16與巷道高度13滿足鉆孔間的水平距離14和垂直距離15應(yīng)試滿足其中，為巖體的內(nèi)摩擦角。

選擇滿足鉆孔尺寸要求的螺旋鉆采煤機(jī)6，選擇與螺旋鉆機(jī)煤機(jī)能力相配套的刮板輸送機(jī)7和轉(zhuǎn)載機(jī)8，要求刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力大于螺旋鉆采煤鉆采能力的1.2倍。輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車的礦井，運(yùn)煤設(shè)備9可選用梭車運(yùn)煤，其它輔助運(yùn)輸方式時(shí)，運(yùn)煤設(shè)備9選用皮帶運(yùn)輸機(jī)，選用皮帶運(yùn)輸機(jī)時(shí)，要求其運(yùn)輸能力大于螺旋鉆采煤機(jī)鉆采能力的1.2倍。

鉆采施工安置在超前支承壓力影響范圍以外，設(shè)備布置到位后，螺旋鉆采煤機(jī)水平鉆采，鉆頭割煤，螺旋鉆桿掏煤，煤出鉆孔后直接裝入刮板輸送機(jī)，轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)載機(jī)，裝入運(yùn)煤梭車或皮帶輸送機(jī)。鉆采到設(shè)計(jì)深度5時(shí)，退出鉆桿，螺旋鉆采煤機(jī)整體前移，前移距離為設(shè)計(jì)孔間水平距離14。鉆機(jī)移到位后，調(diào)整鉆機(jī)高度，使鉆孔間垂直距離為設(shè)計(jì)值15，開始下一循環(huán)鉆采。隨工作面1的推進(jìn)，鉆采區(qū)巷道進(jìn)入超前支承壓力作用下，巷道淺部圍巖因鉆采而易于松動(dòng)破壞，導(dǎo)致支承壓力升高區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移，從而減小巷道收斂變形，為工作面的正常生產(chǎn)提供足夠勞動(dòng)空間。

以上具體描述本發(fā)明的實(shí)施方案，除圖中標(biāo)示的說明外，方案中所述巖體內(nèi)摩擦角、輔助運(yùn)輸、無軌膠輪車、皮帶運(yùn)輸機(jī)和支承壓力升高區(qū)等為本領(lǐng)域常用概念與設(shè)備，所述具體實(shí)施過程必能被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式及所運(yùn)用的技術(shù)原理，其體現(xiàn)的采用卸壓原理控制長(zhǎng)壁工作面回采巷道超前支護(hù)段圍巖變形的技術(shù)思想也屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。