CN103470291B - 一种大倾角机尾接架方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大倾角机尾接架方法，包括以下步骤：步骤一、加架前准备工作；步骤二、工作面机尾煤壁刷扩；步骤三、工作面机尾接架。本发明所述的大倾角机尾接架方法安全可靠，适用于复杂条件下大倾角综采工作面的机尾接架。

Description

一种大倾角机尾接架方法

技术领域

本发明涉及一种大倾角机尾接架方法，尤其适合25°～35°倾角的煤层的机尾接架。

背景技术

随着煤炭科技的快速发展，煤炭开采强度的不断增加，我国大部分开采条件好的煤层在较短的服务年限内接近枯竭，此时许多矿区的大倾角煤层开始被开采利用。但是由于许多矿区的大倾角工作面进行走向长壁采煤法时，由于煤层地质条件复杂、断层等地质构造较多等原因，造成工作面回采时，部分区段工作面沿倾向长度不一样，尤其是当工作面长度突然由短变长时，将造成工作面变长区域的顶板悬空，刮板机长度不够，将导致无法用采煤机进行变长段煤体的割煤工作，这将严重影响大倾角综采工作面的常规高效开采，同时工作面增长的区域需要人工操作风镐掘进，并采取架工字钢棚、单体支设的支护方式进行支护，但是有以下几个缺点：(1)支护效果一般，当工作面遇应力集中区、地质构造及周期来压等情况时，压力显现明显，增加支护难度，安全系数较低；(2)劳动强度大，耗费较多人力；(3)工字钢、单体等支护材料消耗量大，增加生产成本。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种大倾角机尾接架方法，可有效解决大倾角综采工作面长度由短变长的问题。

技术方案：本发明所介绍的一种大倾角机尾接架方法，包括以下步骤：

步骤一、机尾接架前准备工作：

101、首先对大倾角工作面进行现场勘查，并根据工作面参数，确定需要接的新液压支架的合适数目N；

102、在所述的大倾角工作面上部回风巷确定加架的位置，并保证加架区域顶板完整性好；

103、在所述的大倾角工作面确定的加架位置的巷道顶板中间处采用2～4组，每组2根矿用工字钢配合锚索加强支护，工字钢长度≥L₁；每组工字钢使用5～6组锚索固定在顶板，每组锚索2根，锚索长度≥6.5m、直径≥20mm、极限破断力不小于600KN、延伸率8％、预紧力为250～300KN·m；

104、在所述的大倾角工作面确定的加架位置的实体煤中开挖液压支架装载硐室，硐室的规格按照所需接的新液压支架的架数N及其长度L₁、宽度D₁、液压支柱收缩后的高度H₁，以及煤层的厚度H来确定，硐室的规格为≥长×宽×高＝L₁×(N-1)D₁×H，其中硐室可以采用工字钢棚加单体支柱进行支护；

105、对所述的液压支架装载硐室的进行两次导硐，第一次开挖硐室设计长度的L₁/2，每向煤体中开挖1000mm～1500mm施工一排挑棚，先将π型工字钢棚梁挑上，后栽上工字钢棚腿，并采用临时单体将棚梁支撑牢固，工字钢棚腿与地面倾角α为70°～80°，单体要均匀布置且支撑到位；等到开挖深度达到(N-1)D₁时，分别沿切眼方向距硐室两帮400～500mm架设铰接顶梁，采用单体支柱支撑铰接顶梁，单体排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体；

106、在所述的液压支架装载硐室二次扩面中，每开挖1000mm～1500mm施工一排挑棚，并在新扩的煤壁架设棚腿，相应拆除之前架设在未扩面时煤壁的棚腿，同时采用临时单体进行支护；等到开挖深度达到D₁时，在硐室中部及距新扩面端煤壁400～500mm架设铰接顶梁采用单体支柱支撑铰接顶梁，单体排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体；

107、当所述的液压支架装载硐室开挖完成后，在其正对应的巷道上帮煤柱内同样采用二次扩面的方法开挖同样规格的绞车硐室，并采用相同的方法进行支护；

108、在所述的液压支架装载硐室中，利用绞车将所需的新液压支架零部件运输到其中，并安装到位，并采用绞车将新液压支架移入装载硐室中，移动过程中依次对装载硐室中部的铰接顶梁及单体支柱进行拆除，并及时对空顶区域采用单体进行支护，等到液压支架全部安设到位时，将新液压支架顶梁升起，液压支架的支柱压力无需加到初撑力；

109、根据现场条件及采煤机割每刀煤的截深为D_c，确定在距液压支架装载硐室超前量为L_c＝10D_c～14D_c、距装载硐室需回采循环数N_c＝10～14的位置开始控制刮板输送机及液压支架的下滑量，直至回采至液压支架装载硐室时，刮板输送机机尾及液压支架下滑量为L_x≥ND₁，保证输送机机尾能通过装载硐室最下部支架下部边缘；

110、当所述的大倾角工作面回采至事先确定的加架位置时，开始控制刮板输送机及旧液压支架下滑量，工作面每割一刀煤并采取措施保证工作面刮板输送机及整个工作面的旧液压支架的总的下滑量为≥L_x/N_c，平均每架旧液压支架的下滑量为(L_x÷N_c)÷N_架，其中N_架为工作面原有的液压支架架数，采取的设备下滑措施有：(1)采用旧液压支架推移千斤顶反向推输送机溜槽、单向推输送机溜槽的方法，由工作面下部向上部依次拉旧液压支架，并由工作面上部向下部依次推输送机溜槽；(2)反装防滑千斤顶，使推输送机溜槽时溜槽增加向下的拉力，增加刮板输送机每个循环的下窜量；(3)单体辅助推输送机溜槽，推输送机溜槽时，采用单体液压支柱生根在液压支架底座上，另一端向下斜撑刮板输送机，增加其下滑量，刮板输送机上部采煤机未能割到实体煤人工进行开挖，同时回采过程中，旧液压支架及刮板输送机下滑所造成的空顶区后方采用木跺支护，并且不回收，而端头部分采用单体液压支柱加铰接顶梁支撑工字钢形成的超前棚进行支护，排距800mm，间距1000～1500mm；

111、当所述的大倾角工作面回采至液压支架装载硐室时，将旧液压支架装载硐室前方煤壁及后方老塘区的支护材料撤除；

步骤二、工作面机尾煤壁刷扩：

201、当所述的大倾角工作面回采至装载硐室下端时，在新液压支架前方刷帮深度需略大于溜槽宽度与铲煤板宽度之和；

202、当所述的大倾角工作面煤壁刷帮后，采用木板贴住顶板，并立即打开液压支架护帮板，卡住木板，并采用一排单体支柱，靠近煤壁支撑住木板，并在单体与煤壁支架塞木棍，防止刷帮区片帮冒顶，使用乳化液泵对单体进行加压，初撑力不小于8MPa；

步骤三、工作面机尾接架：

301、在所述的绞车硐室内利用绞车将新液压支架均匀下放，逐步完成与其他液压支架的对接；

302、在N架所述的新液压支架前方，安装与新液压支架长度相同的输送机溜槽并依次下移与原来的输送机溜槽连接；

303、将所述新液压支架通过连接头与刮板输送机溜槽连接，组成完整系统，之后割煤，移架，并将工作面机尾刷帮区的单体支柱移除。

附图说明

图1为本发明短面阶段回采时工作面接架准备平面图；

图2为本发明长面阶段回采时工作面接架准备平面图；

图3为本发明工作面进行加架但未到达液压支架装载硐室平面图；

图4为本发明工作面进行加架到达液压支架装载硐室但是未加架的平面图；

图5为本发明工作面加架完成的平面图；

图6为本发明绞车硐室及装载硐室二次扩面后断面支护示意图；

图7为本发明绞车硐室及装载硐室间巷道支护平面示意图。

图中标号：1大倾角工作面；11工作面上部回风巷；12工作面下部运输巷；13大倾角工作面上部煤柱；14大倾角工作面下部煤柱；15锚索加工字钢加强支护；151锚索；152方形垫片；153工字钢；2新液压支架；3液压支架装载硐室；4绞车硐室；5旧液压支架；6刮板输送机；7木垛；8工作面超前棚支护；9工作面后方采空区；31单体支柱；32工字钢棚腿；33π型工字钢钢梁；34铰接顶梁

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5所示的一种大倾角机尾接架方法，包括以下步骤：

步骤一、机尾接架前准备工作：

101、首先对某矿煤层倾角为30°大倾角工作面(1)进行现场勘查，并根据工作面参数，工作面原切眼总长138m，后切眼变长为145m，工作面使用ZZ7200/22/45型液压支架(6)，液压支架宽度为1.5m，液压支架(6)长度为7m，确定需要接的新液压支架(6)的合适数为4架，工作面旧液压支架(6)数目为92架；

102、在所述的大倾角工作面(1)上部回风巷(11)确定加架的位置，并保证加架区域顶板完整性好；

103、如图7所示，在所述的工作面(1)确定加架位置的巷道顶板中间处采用2组，每组2根的长度为7.5m的11#矿用工字钢配合锚索加强支护，每组工字钢使用5组锚索，每组2根Φ21.8*6.5m的锚索，所述的锚索的极限破断力为608KN，延伸率为8％，预紧力为250KN·m；

104、在所述的加架位置的实体煤中开挖液压支架装载硐室(3)，装载硐室(3)的规格为长×宽×高＝7m×4.5m×3.1m，其中硐室采用工字钢棚加单体支柱进行支护；

105、对所述的液压支架装载硐室(3)的进行两次导硐，第一次开挖硐室长度为3.5m，每向煤体中开挖1500mm施工一排挑棚，先将π型工字钢棚梁(33)挑上，后栽上工字钢棚腿(32)，并采用临时单体支柱将工字钢棚梁(32)支撑牢固，工字钢棚腿(32)与地面倾角α为75°，单体支柱(31)要均匀布置且支撑到位；等到开挖深度达到4.5m时，分别沿切眼方向距硐室两帮400mm架设铰接顶梁(34)，采用单体支柱(31)支撑铰接顶梁(34)，单体支柱(31)排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体支柱(31)；

106、如图6所示，在所述的液压支架装载硐室(3)二次扩面中，每开挖1500mm施工一排挑棚，并在新扩的煤壁架设工字钢棚腿(32)，相应拆除之前架设在未扩面时煤壁的工字钢棚腿(32)，同时采用临时单体支柱进行支护；等到开挖深度达到4.5m时，在硐室中部及距新扩面端煤壁400mm架设铰接顶梁(34)采用单体支柱(31)支撑铰接顶梁(34)，单体支柱(31)排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体支柱；

107、当所述的液压支架装载硐室(3)开挖完成后，在其正对应的巷道上帮煤柱内同样采用二次扩面的方法开挖同样规格的绞车硐室(4)，并采用相同的方法进行支护；

108、在所述的液压支架装载硐室(3)中，利用绞车将所需新液压支架(2)零部件运输到其中，并安装到位，并采用绞车将新液压支架(2)移入装载硐室(3)中，移动过程中依次对装载硐室(3)中部的铰接顶梁(34)及单体支柱(31)进行拆除，并及时对空顶区域采用单体进行支护，等到液压支架全部安设到位时，将新液压支架(2)顶梁升起，新液压支架(2)的支柱压力无需加到初撑力；

109、根据现场条件及采煤机割每刀煤的截深为800mm，确定在距液压支架装载硐室(3)超前量为8m、距装载硐室(3)需回采循环数10的位置开始控制刮板输送机(6)及工作面旧液压支架(5)的下滑量，直至回采至液压支架装载硐室(3)时，刮板输送机(6)机尾及旧液压支架(5)下滑量为7.5m，保证刮板输送机(6)机尾能通过装载硐室(3)最下部支架下部边缘；

110、当所述的大倾角工作面(1)回采至事先确定的加架位置时，开始控制刮板输送机(6)及旧液压支架(5)下滑量，工作面每割一刀煤并采取措施保证工作面刮板输送机(6)及整个工作面的旧液压支架(5)的总的下滑量为7.5m，平均每架液压支架的下滑量为8.3mm，采取的设备下滑措施有：(1)采用旧液压支架(5)推移千斤顶反向推刮板输送机(6)溜槽、单向推刮板输送机(6)溜槽的方法，由工作面下部向上部依次拉旧液压支架(5)，并由工作面上部向下部依次推刮板输送机(6)溜槽；(2)反装防滑千斤顶，使推刮板输送机(6)溜槽时溜槽增加向下的拉力，增加刮板输送机(6)每个循环的下窜量；(3)单体辅助推刮板输送机(6)溜槽，推输送机溜槽时，采用单体液压支柱生根在旧液压支架(5)底座上，另一端向下斜撑刮板输送机(6)，增加其下滑量，刮板输送机(6)上部采煤机未能割到实体煤人工进行开挖，同时回采过程中，旧液压支架(5)及刮板输送机(6)下滑所造成的空顶区后方采用木跺(7)支护，并且不回收，而端头部分采用单体液压支柱加铰接顶梁支撑工字钢形成的工作面超前棚(8)进行支护，排距800mm，间距1500mm；

111、当所述的大倾角工作面(1)回采至液压支架装载硐室(3)时，将液压支架装载硐室(3)前方煤壁及后方老塘区的支护材料撤除；

步骤二、工作面机尾煤壁刷扩：

201、当所述的大倾角工作面(1)回采至液压支架装载硐室下部(3)时，在新液压支架(2)前方刷帮深度需略大于溜槽宽度与铲煤板宽度之和；

202、当所述的大倾角工作面煤壁刷帮后，采用木板贴住顶板，并立即打开液压支架护帮板，卡住木板，并采用一排单体支柱，靠近煤壁支撑住木板，并在单体与煤壁支架塞木棍，防止刷帮区片帮冒顶，使用乳化液泵对单体进行加压，初撑力不小于8MPa；

步骤三、工作面机尾接架：

301、在所述的绞车硐室(4)内利用绞车将液压支架均匀下放，逐步完成与其他液压支架的对接；

302、在所述的4架新液压支架(2)前方，安装与新液压支架(2)长度相同的输送机溜槽并依次下移与原来的刮板输送机(6)溜槽连接；

303、将所述新液压支架(2)通过连接头与刮板输送机(6)溜槽连接，组成完整系统，之后割煤，移架，并将工作面机尾刷帮区的单体支柱移除。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单的修改、变更以及等效结构替换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种大倾角机尾接架方法，其特征在于包括以下几个步骤：

步骤一、机尾接架前准备工作：

101、首先对大倾角工作面进行现场勘查，并根据工作面参数，确定需要接的新液压支架的合适数目N；

102、在所述的大倾角工作面上部回风巷确定加架的位置，并保证加架区域顶板完整性好；

103、在所述的大倾角工作面确定的加架位置的巷道顶板中间处采用2～4组，每组2根矿用工字钢配合锚索加强支护，工字钢长度≥L₁；每组工字钢使用5～6组锚索固定在顶板，每组锚索2根，锚索长度≥6.5m、直径≥20mm、极限破断力不小于600KN、延伸率8％、预紧力为250～300KN·m；

104、在所述的大倾角工作面确定的加架位置的实体煤中开挖液压支架装载硐室，硐室的规格按照所需接的新液压支架的架数N及其长度L₁、宽度D₁、液压支柱收缩后的高度H₁，以及煤层的厚度H来确定，硐室的规格为≥长×宽×高＝L₁×(N-1)D₁×H，其中硐室可以采用工字钢棚加单体支柱进行支护；

105、对所述的液压支架装载硐室的进行两次导硐，第一次开挖硐室设计长度的L₁/2，每向煤体中开挖1000mm～1500mm施工一排挑棚，先将π型工字钢棚梁挑上，后栽上工字钢棚腿，并采用临时单体将棚梁支撑牢固，工字钢棚腿与地面倾角α为70°～80°，单体要均匀布置且支撑到位；等到开挖深度达到(N-1)D₁时，分别沿切眼方向距硐室两帮400～500mm架设铰接顶梁，采用单体支柱支撑铰接顶梁，单体排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体；

106、在所述的液压支架装载硐室二次扩面中，每开挖1000mm～1500mm施工一排挑棚，并在新扩的煤壁架设棚腿，相应拆除之前架设在未扩面时煤壁的棚腿，同时采用临时单体进行支护；等到开挖深度达到D₁时，在硐室中部及距新扩面端煤壁400～500mm架设铰接顶梁采用单体支柱支撑铰接顶梁，单体排距为800mm，使用乳化液泵加压，初撑力不小于8MPa并拆除临时单体；

107、当所述的液压支架装载硐室开挖完成后，在其正对应的巷道上帮煤柱内同样采用二次扩面的方法开挖同样规格的绞车硐室，并采用相同的方法进行支护；

108、在所述的液压支架装载硐室中，利用绞车将所需的新液压支架零部件运输到其中，并安装到位，并采用绞车将新液压支架移入装载硐室中，移动过程中依次对装载硐室中部的铰接顶梁及单体支柱进行拆除，并及时对空顶区域采用单体进行支护，等到新液压支架全部安设到位时，将新液压支架顶梁升起，新液压支架的支柱压力无需加到初撑力；

109、根据现场条件及采煤机割每刀煤的截深为D_c，确定在距液压支架装载硐室超前量为L_c＝10D_c～14D_c、距装载硐室需回采循环数Nc＝10～14的位置开始控制刮板输送机及旧液压支架的下滑量，直至回采至液压支架装载硐室时，刮板输送机机尾及旧液压支架下滑量为L_x≥ND₁，保证输送机机尾能通过装载硐室最下部支架下部边缘；

110、当所述的大倾角工作面回采至事先确定的加架位置时，开始控制刮板输送机及旧液压支架下滑量，工作面每割一刀煤并采取措施保证工作面刮板输送机及整个工作面的旧液压支架的总的下滑量为≥L_x/N_c，平均每架旧液压支架的下滑量为(L_x÷N_c)÷N架，其中N架为工作面原有的液压支架架数，采取的设备下滑措施有：(1)采用旧液压支架推移千斤顶反向推刮板输送机溜槽、单向推刮板输送机溜槽的方法，由工作面下部向上部依次拉液压支架，并由工作面上部向下部依次推刮板输送机溜槽；(2)反装防滑千斤顶，使推输送机溜槽时溜槽增加向下的拉力，增加刮板输送机每个循环的下窜量；(3)单体辅助推刮板输送机溜槽，推刮板输送机溜槽时，采用单体液压支柱生根在旧液压支架底座上，另一端向下斜撑刮板输送机，增加其下滑量，刮板输送机上部采煤机未能割到实体煤人工进行开挖，同时回采过程中，旧液压支架及刮板输送机下滑所造成的空顶区后方采用木跺支护，并且不回收，而端头部分采用单体液压支柱加铰接顶梁支撑工字钢形成的超前棚进行支护，排距800mm，间距1000～1500mm；

111、当所述的大倾角工作面回采至液压支架装载硐室时，将液压支架装载硐室前方煤壁及后方老塘区的支护材料撤除；

步骤二、工作面机尾煤壁刷扩：

201、当所述的大倾角工作面回采至装载硐室下端时，在新液压支架前方刷帮深度需略大于溜槽宽度与铲煤板宽度之和；

202、当所述的大倾角工作面煤壁刷帮后，采用木板贴住顶板，并立即打开液压支架护帮板，卡住木板，并采用一排单体支柱，靠近煤壁支撑住木板，并在单体与煤壁支架塞木棍，防止刷帮区片帮冒顶，使用乳化液泵对单体进行加压，初撑力不小于8MPa；

步骤三、工作面机尾接架：

301、在所述的绞车硐室内利用绞车将新液压支架均匀下放，逐步完成与其他旧液压支架的对接；

302、在N架所述的新液压支架前方，安装与新液压支架长度相同的刮板输送机溜槽并依次下移与原来的刮板输送机溜槽连接；

303、将所述新液压支架通过连接头与刮板输送机溜槽连接，组成完整系统，之后割煤，移架，并将工作面机尾刷帮区的单体支柱移除。