CN109869175A - 一种综采工作面混合式超前支护方法 - Google Patents
一种综采工作面混合式超前支护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109869175A CN109869175A CN201910199694.9A CN201910199694A CN109869175A CN 109869175 A CN109869175 A CN 109869175A CN 201910199694 A CN201910199694 A CN 201910199694A CN 109869175 A CN109869175 A CN 109869175A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forepoling
- support
- supporting
- range
- roof
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 15
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
Abstract
本发明公开了一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。该方法不仅显著提高支护强度，而且减少职工劳动强度，提高安全系数，压缩支护施工时间，进而提高劳动效率，同时简化支护体系，合理利用空间，减少掘进投资和回采期间的支护费用，使得采掘系统更加经济合理。
Description
技术领域
本发明属于矿山支护技术领域，具体涉及一种综采工作面混合式超前支护方法。
背景技术
随着煤矿开采深度的增加，矿山压力急剧增加。高地应力是冲击地压事故的诱因，而冲击地压灾害已经成为深井开采的重点灾害之一。在灾害防治理论中，强支护成为预防冲击地压灾害的重要手段。
《煤矿安全规程》第九十七条规定：采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m。工作面端头及两巷超前支护质量对于冲击地压的预防至关重要，因此各类预防措施中对端头及超前支护的强度及范围都进行了强化，力求以强支护抵御高地应力。
随着综采设备的发展，超前液压支架已普遍应用于综采工作面超前支护，对提高工作面装备水平、减少工人劳动强度，提高劳动效率和安全系数方面发挥着重要作用，取得良好效果。
综采工作面皮顺超前支护段布置有转载机和破碎机等大型综采设备，设备外形尺寸大。为了保证安全出口宽度和高度，以及设备安全间隙要求，若在转载机机头和破碎机位置处布置超前液压支架则需巷道断面较大，一方面大幅增加巷道掘进成本，另一方面大大增加了围岩控制和顶板管理难度，因此需满足巷道支护要求的前提下对超前支护方式方法进行优化设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综采工作面混合式超前支护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，所述支护分为上、中、下三路；
其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。
优选的，由工作面煤壁向外自破碎机处20m和40m范围内均为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，20m和40m范围内直接顶的作用力表达式均如下：
；
其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。
优选的，采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此20m和40m范围内超前支架的总体工作阻力分别为3100×6=18600 kN和3100×7=21700 kN；由于中路采用一路单体支护，柱距1m，因此20m和40m超前支架范围内分别有20棵单体和80棵单体；
支柱实际支撑能力为：；
其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。
优选的，20m和40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的实际总支撑强度的计算式均如下式：
；
其中，为20m和40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的总支撑强度；为20m或40m范围内超前支架的总体工作阻力；为20m或40m范围内的超前支架单体颗数。
优选的，由于采用工字钢棚支护，一梁三柱，柱距0.9m，因此此20m超前支架范围内有66棵单体。
优选的，考虑拉移超前支架为迈步式，因此拉移过程中始终会有一架超前支架处于降架状态，比较对应范围内超前支架与单体支柱对顶板的支撑强度与该范围内直接顶的作用力的大小，判断是否满足支护要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、根据超前矿压规律进行有针对性的支护强化，将超前支护20m范围内矿山压力高峰区采用超前液压支架支护，不仅显著提高支护强度，而且减少职工劳动强度，提高安全系数，压缩支护施工时间，进而提高劳动效率。
2、混合式超前支护可有效缩小巷道掘进断面，简化支护体系，合理利用空间，减少掘进投资和回采期间的支护费用，使得采掘系统更加经济合理。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；
其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。
由工作面煤壁向外自破碎机处20m范围内为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，20m范围内直接顶的作用力为：
=2.7*20*4.5*2.4*2.3*9.8=13145.3kN；
其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。
采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此20m范围内超前支架的总体工作阻力为3100×6=18600 kN；由于中路采用一路单体支护，柱距1m，因此20m超前支架范围内分别有20棵单体；
支柱实际支撑能力为：=0.8*0.9*300=216kN/棵；
其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。
此时20m围内超前支架与单体支柱对顶板的实际总支撑强度为：
=18600+216*20=22920kN；
其中，为20m范围内超前支架与单体支柱对顶板的实际总支撑强度；为20m范围内超前支架的总体工作阻力；为20m范围内的超前支架单体颗数。
考虑拉移超前支架为迈步式，拉移过程中始终会有一架超前支架处于降架状态，
3100*5+216*20=24140kN>F=13145.3kN；
综上所述：20m范围内超前支架与单体支柱对顶板的支撑强度大于该范围内直接顶的作用力的大小，满足支护要求。
实施例2
一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；
其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。
由工作面煤壁向外自破碎机处40m范围内为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，40m范围内直接顶的作用力为：
=2.7*40*4.5*2.4*2.3*9.8=26291kN；
其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。
采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此40m范围内超前支架的总体工作阻力为3100×7=21700kN；由于中路采用一路单体支护，柱距1m，因此40m超前支架范围内分别有80棵单体；
支柱实际支撑能力为：=0.8*0.9*300=216kN/棵；
其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。
此时40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的实际总支撑强度为：
=21700+216*80=38980kN>F=26291kN；
其中，为20m范围内超前支架与单体支柱对顶板的总支撑强度；为20m或40m范围内超前支架的总体工作阻力；为20m范围内的超前支架单体颗数。
考虑拉移超前支架为迈步式，拉移过程中始终会有一架超前支架处于降架状态，此时40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的总支撑强度为：
3100*6+216*80=35880kN>F=26291kN；
综上可知：40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的支撑强度大于该范围内直接顶的作用力的大小，满足支护要求。
实施例3
一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；
其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。
由工作面煤壁向外自破碎机处20m范围内为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，20m范围内直接顶的作用力为：
=2.7*20*4.5*2.4*2.3*9.8=13145.3kN；
其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。
采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此20m范围内超前支架的总体工作阻力为3100×6=18600 kN；由于采用工字钢棚支护，一梁三柱，柱距0.9m，因此此20m超前支架范围内有66棵单体；
支柱实际支撑能力为：=0.8*0.9*300=216kN/棵；
其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。
此时20m围内单体对顶板实际支撑能力为：
216*66=14252kN>13145.3kN；
其中，为20m范围内单体对顶板实际支撑能力；
综上所述：20m范围内单体对顶板实际支撑能力大于该范围内直接顶的作用力的大小，满足支护要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；
其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。
2.根据权利要求1所述的一种综采工作面混合式超前支护方法，其特征在于，由工作面煤壁向外自破碎机处20m和40m范围内均为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，20m和40m范围内直接顶的作用力表达式均如下：
；
其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。
3.根据权利要求2所述的一种综采工作面混合式超前支护方法，其特征在于，采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此20m和40m范围内超前支架的总体工作阻力分别为3100×6=18600 kN和3100×7=21700 kN；由于中路采用一路单体支护，柱距1m，因此20m和40m超前支架范围内分别有20棵单体和80棵单体；
支柱实际支撑能力为：；
其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。
4.根据权利要求3所述的一种综采工作面混合式超前支护方法，其特征在于，20m和40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的实际总支撑强度的计算式均如下式：
；
其中，为20m和40m范围内超前支架与单体支柱对顶板的总支撑强度；为20m或40m范围内超前支架的总体工作阻力；为20m或40m范围内的超前支架单体颗数。
5.根据权利要求4所述的一种综采工作面混合式超前支护方法，其特征在于，由于采用工字钢棚支护，一梁三柱，柱距0.9m，因此此20m超前支架范围内有66棵单体。
6.根据权利要求5所述的一种综采工作面混合式超前支护方法，其特征在于，考虑拉移超前支架为迈步式，因此拉移过程中始终会有一架超前支架处于降架状态，比较对应范围内超前支架与单体支柱对顶板的支撑强度与该范围内直接顶的作用力的大小，判断是否满足支护要求。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910199694.9A CN109869175A (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种综采工作面混合式超前支护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910199694.9A CN109869175A (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种综采工作面混合式超前支护方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109869175A true CN109869175A (zh) | 2019-06-11 |
Family
ID=66920559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910199694.9A Pending CN109869175A (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 一种综采工作面混合式超前支护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109869175A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1512001A (en) * | 1974-01-19 | 1978-05-24 | Dowty Mining Equipment Ltd | Mine roof support |
| CN101191419A (zh) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | 兖州煤业股份有限公司 | 综放工作面轨顺端头支架 |
| CN202882972U (zh) * | 2012-09-15 | 2013-04-17 | 中国煤炭科工集团太原研究院 | 顺槽迈步分体式超前液压支架组 |
| CN104314594A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-28 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 快速掘进超前支架 |
| CN104948213A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-30 | 杭州金培科技有限公司 | 一种用于远程遥控采煤的沿空留巷方法 |
| CN106703856A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-05-24 | 张路征 | 一种带排钻的棚式迈步组合支架 |
-
2019
- 2019-03-15 CN CN201910199694.9A patent/CN109869175A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1512001A (en) * | 1974-01-19 | 1978-05-24 | Dowty Mining Equipment Ltd | Mine roof support |
| CN101191419A (zh) * | 2006-11-30 | 2008-06-04 | 兖州煤业股份有限公司 | 综放工作面轨顺端头支架 |
| CN202882972U (zh) * | 2012-09-15 | 2013-04-17 | 中国煤炭科工集团太原研究院 | 顺槽迈步分体式超前液压支架组 |
| CN104314594A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-28 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 快速掘进超前支架 |
| CN104948213A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-30 | 杭州金培科技有限公司 | 一种用于远程遥控采煤的沿空留巷方法 |
| CN106703856A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-05-24 | 张路征 | 一种带排钻的棚式迈步组合支架 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 谢秀成等: "冲击地压工作面巷道支架与单体支柱混合使用实践", 《山东煤炭科技》 * |
| 马陈社: "大采高综采工作面架前漏顶的处理措施", 《山西煤炭》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102296976B (zh) | 大倾角煤层异形回采巷道非对称锚网索组合支护方法 | |
| CN105003288B (zh) | 一种中厚煤层沿空留巷的方法和支护系统 | |
| CN105370299B (zh) | 千米深埋厚煤层窄煤柱沿空护巷工艺 | |
| CN105909289B (zh) | 一种深部三软煤层非对称巷道支护结构 | |
| CN206625858U (zh) | 一种带侧护板的自移式超前支护液压支架 | |
| CN101503959A (zh) | 沿空留巷支护方法 | |
| CN111734466B (zh) | 一种三软煤层无煤柱开采沿空留巷巷道支护系统及方法 | |
| CN104061001A (zh) | 沿空留巷开采支护工艺方法 | |
| CN101775991A (zh) | 综采工作面沿空留巷巷道大缩量支架支护方法 | |
| CN104863588A (zh) | 超前预设墩柱沿空留巷方法 | |
| CN106089234B (zh) | 一种长距离辅巷多通道快速回撤综采工作面的方法 | |
| CN109763861A (zh) | 一种切眼内断层破碎带冒顶处理方法 | |
| CN109779652A (zh) | 一种煤矿软岩工作面回风巷扩修和支护方法 | |
| CN204984458U (zh) | 一种中厚煤层沿空留巷的支护系统 | |
| CN105221185A (zh) | 一种采煤工艺 | |
| CN105736027A (zh) | 沿空留巷支架组 | |
| CN206129303U (zh) | 一种大采高煤壁片帮加固装置 | |
| CN109869175A (zh) | 一种综采工作面混合式超前支护方法 | |
| CN106761874A (zh) | 一种带侧护板的自移式超前支护液压支架 | |
| CN111828072A (zh) | 一种煤矿沿空留巷弓形柔性掩护支架及系统 | |
| CN205400744U (zh) | 利用沿空护巷实现近距离煤层开采的支护结构 | |
| CN202645606U (zh) | 一种悬臂式掘进机随车配套支锚系统 | |
| CN105626095A (zh) | 煤层群开采坚硬顶板条件下小煤柱护巷围岩支护方法 | |
| CN105937401B (zh) | 一种u型通风一次掘进留设双巷的支护方法 | |
| CN210068219U (zh) | 一种用于沿空留巷工艺中维护充填墙的防护支架 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190611 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |