CN110130926B - 一种煤矿综采工作面综合支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿综采工作面综合支护方法，所述方法包括：一方面采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网，采用加固装置对所述金属网进行加固处理；又一方面对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固；最后采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。通过采用支护顶板加固处理，超前注射化学加工料以及锚网支护三方面措施对煤矿综采工作面进行综合支护，能够有效的防止顶板冒漏事故，使得工作面安全高效的推进。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿支护技术领域，特别涉及一种煤矿顶板支护方法。
背景技术
综采工作面全称叫做综合机械化回采工作面。是指以拥有液压支架、大功率刮板输送机、双滚筒采煤机的回采工作面。其工序包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理、两端头的特殊支护等大部为机械化。采煤方法为走向长壁端头斜切进刀方式，当然也有极少数为倾斜长壁采煤方式，具体为：当双滚筒采煤机割煤时上行割煤或者下行割煤时，上滚筒割顶煤，下滚筒割底煤，上行割煤时下滚筒割底煤上滚筒割顶煤。
综采工作面受采动影响，风巷变形严重，巷道两帮煤体裂隙发育、较松散、易垮落，造成端头设备(刮板机机尾、端头支架)无法安全通过，而且机尾顶板破碎，及易发生顶板冒漏事故，严重制约工作面安全高效推进。因此加强综采工作面的综合支护迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种综采工作面的综合支护方法，防止顶板冒漏事故，使得工作面安全高效的推进。
为了解决上述技术问题本发明提供一种煤矿综采工作面综合支护方法，所述方法包括：
采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网；
采用加固装置对所述金属网进行加固处理；
对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固；
采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。
优选的，所述加固装置为半圆木，所述金属网为钢筋网，所述半圆木利用铆钉将所述钢筋网与顶板相固定，所述半圆木的长度小于所述金属网的宽度。
优选的，所述对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固包括：
在所述采煤机机尾相对应支架前距顶板1m处以45°仰角打第一注浆眼；
在风巷超前外5～6m处靠下帮打设第二注浆眼；
向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料。
优选的，所述第一注浆眼的深度为4米，所述第二注浆眼的深度为2m。
优选的，所述向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料的加固料注射量为20-30桶。
优选的，所述采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护包括：
风巷帮部挂多个菱形金属网，所述菱形金属网压于帮部锚杆下部，相邻两个所述菱形金属网之间通过铁丝扣相连接，所述菱形金属网和所述帮部锚杆之间还设置有托板。
优选的，所述帮部锚杆设置为两排，两排所述帮部锚杆的间距为900*900mm，所述帮部锚杆为φ16*1600mm圆钢锚杆。
优选的，所述托板为穹型木托板或穹型铁托板，所述托板的大小为150*150*10mm。
优选的，所述帮部锚杆内部充填两节Z2335树脂药卷，所述帮部锚杆的预紧力矩大于或等于200N*m。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果：煤矿综采工作面综合支护方法一方面采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网，采用加固装置对所述金属网进行加固处理；又一方面对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固；最后采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。通过采用支护顶板加固处理，超前注射化学加工料以及锚网支护三方面措施对煤矿综采工作面进行综合支护，能够有效的防止顶板冒漏事故，使得工作面安全高效的推进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的煤矿综采工作面综合支护方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的加固装置的主视示意图；
图3为本申请实施例提供的加固装置的俯视示意图；
图4为本申请实施例提供的利用超前注射化学加工料的方法进行加固的打眼主视示意图；
图5为本申请实施例提供的利用超前注射化学加工料的方法进行加固的打眼俯视示意图；
图6为本申请实施例提供的对截割后的煤帮进行锚网支护俯视示意图；
图7为本申请实施例提供的对截割后的煤帮进行锚网支护A向示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本申请实施例提供的煤矿综采工作面综合支护方法流程示意图。所述方法包括：
步骤S101：采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网；
步骤S102：采用加固装置对所述金属网进行加固处理。
步骤S101和步骤S102属于对顶板直接的加强支护。采煤机机尾每前进一刀指的是采煤机机尾每进一个循环工作面加要向前推进0.865m，机尾段顶板破碎，被采煤机割过之后更加容易发生冒漏，因此通过步骤S101和步骤S102的对顶板进行直接的加强支护能过有效的防止冒漏的发生。具体的，如图2所示，所述加固装置为半圆木，所述金属网为钢筋网，所述半圆木利用铆钉将所述钢筋网与顶板相固定，所述半圆木的长度小于所述金属网的宽度。
顶板的类型可以分为：伪顶、直接顶、老顶，顶板常见的支护方式包括：单体支护、摩擦金属支护、液压支架支护。采煤机机尾有相对应的支架，如图3的134#和135#支架，本实施例的支架采用金属可伸缩性支架，与其他材料的支架相比，金属支架承载能力较强。在实际矿井巷道支护工作中，矿井巷道的内部构造和矿层地质活动都是影响金属支架承载能力的主要因素，金属支架承载能力的变化会使巷道顶板支护的其中一个部位受力集中，如果支架弹性不能满足要求，就会致使巷道支护部分承载力较大，甚至会出现支护板件坍塌等事故的出现。因此本申请实施例通过在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网，并通过加固装置对金属网进行加固处理，一方面铺设金属网能够增加支架相对于巷道顶部的受力面积，不仅可以对巷道顶部起支撑作用还能减小巷道金属支架的承载力，另一方面增加的半圆木能够进一步的固定金属网，防止金属网脱落。
步骤S103：对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固。
具体的，如图4和图5所示，所述对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固包括：在所述采煤机机尾相对应支架前距顶板1m处以45°仰角打第一注浆眼；在风巷超前外5～6m处靠下帮打设第二注浆眼；向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料。其中，所述第一注浆眼的深度为4米，所述第二注浆眼的深度为2m。从所述第一注浆眼和第二注浆眼注射加固料之后，经过试验，通过在所述采煤机机尾相对应支架前距顶板1m处以45°仰角打第一注浆眼以及在风巷超前外5～6m处靠下帮打设第二注浆眼，两处的注浆眼注射加固料之后，再加上注浆的扩散半径为2m，两处的注浆眼注射的加固料扩散之后能够覆盖所述采煤机机尾和风巷的所有范围，有效的对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板进行加固，防止破碎顶板冒漏的发生。
另外，所述向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料的加固料注射量为20-30桶。加固料注射量并不是越多越好，加固料过多对于顶板会增加顶板和支架的承载力，加固料过少对于顶板的加固效果不明显，因此可以根据顶板破碎情况适当增加或减少注浆量，有效维护顶板。
步骤S104：采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。
具体的，如图6和图7所示，所述采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护包括：
风巷帮部挂多个菱形金属网即所述采煤机截割风巷上帮区域挂多个菱形金属网，所述菱形金属网压于帮部锚杆下部，相邻两个所述菱形金属网之间通过14#铁丝扣相连接，所述菱形金属网和所述帮部锚杆之间还设置有托板。其中，所述帮部锚杆可以设置为两排，两排所述帮部锚杆的间距可以为900*900mm，所述帮部锚杆可以为φ16*1600mm圆钢锚杆。所述托板可以为穹型木托板或穹型铁托板，所述托板的大小可以为150*150*10mm。所述帮部锚杆内部充填两节Z2335树脂药卷，所述帮部锚杆的预紧力矩大于或等于200N*m。
本申请的煤矿综采工作面综合支护方法一方面采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网，采用加固装置对所述金属网进行加固处理；又一方面对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固；最后采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。通过采用支护顶板加固处理，超前注射化学加工料以及锚网支护三方面措施对煤矿综采工作面进行综合支护，能够有效的防止顶板冒漏事故，使得工作面安全高效的推进。
下面结合具体的应用案例对本申请的煤矿综采工作面综合支护方法的实施效果做进一步的说明。
具体的，根据本申请的方法步骤对综采工作面进行综合支护：
步骤S101：采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网；
步骤S102：采用加固装置对所述金属网进行加固处理。其中，加固装置采用半圆木。
步骤S103：对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固。其中，具体包括：在所述采煤机机尾相对应支架前距顶板1m处以45°仰角打第一注浆眼；在风巷超前外5～6m处靠下帮打设第二注浆眼；向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料。所述第一注浆眼的深度为4米，所述第二注浆眼的深度为2m。
步骤S104：采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护。其中，具体包括：风巷帮部挂多个菱形金属网，所述菱形金属网压于帮部锚杆下部，相邻两个所述菱形金属网之间通过铁丝扣相连接，所述菱形金属网和所述帮部锚杆之间还设置有托板。所述帮部锚杆设置为两排，两排所述帮部锚杆的间距为900*900mm，所述帮部锚杆为φ16*1600mm圆钢锚杆。
根据本申请方法步骤对综采工作面进行综合支护之前的综采工作面机尾冒漏次数统计如表1所示：
表1冒漏次数统计
| 月份 | 7月份 | 8月份 | 9月份 | 每月平均 |
| 冒漏次数 | 4 | 6 | 7 | 5.6 |
一、综采工作面自今年6月初开始回采，工作面埋深较深，采动压力大，7-9月份，平均每月因机尾顶板破碎发生漏顶事故5.6次，严重制约工作面快速推进。
漏顶事故给工作面安全高效回采造成的影响主要有以下几个方面：
1、工作面通风断面减小，影响工作面通风安全，存在安全隐患；
2、处理漏顶作业时，人员需进入煤壁侧作业，危险系数高，安全隐患较大；
3、处理漏顶作业平均每次需注射约20吨加固料对顶板进行加固，平均每月多产生材料费用约为144万元，造成生产成本过大。
二、风巷受采动影响变形严重，帮鼓、底鼓、顶板下沉现象严重，为确保机尾设备顺利通过，需利用采煤机截割风巷上帮，上帮煤体松散、易脱落，造成机尾架前堆煤较多，移架困难，且存在片帮伤人的安全隐患。
三、采煤机截割风巷煤帮时，存在桁架、锚索、钢带等铁器进入煤流线卡堵刮板机现象，造成长时间停机，而此时机窝未施工完毕，机尾顶板也处于长时间空顶状态，增加了安全隐患。
四、生产过程中，机尾液压支架因老化存在动作不灵敏、延迟现象，移架时造成顶板进一步破碎。
五、受采动影响机窝段煤体裂隙较发育，煤壁易片帮、顶板较破碎，采煤机施工机窝需多次清理底板浮煤，且顶板破碎时需停机移架，相应顶板空顶时间长，增加安全隐患。对照综采工作面施工日志发现，平均每循环施工机窝用时在30分钟以上，严重影响生产。
根据本申请方法步骤对综采工作面进行综合支护之后的效果：
1、对机尾破碎顶板采取支设钢筋网及半圆木和超前注浆加固后，消除了机尾破碎顶板冒漏现象，确保了工作面的快速推进，平均每循环节约用时20分钟左右，每天可增加2-3个循环，有效的提高了工作面设备开机率。
2、有效防止了漏顶现象，减少了人员进入顶板破碎区域作业的安全隐患，提高了安全系数。
综采工作面消灭了漏顶事故的发生后，增加了员工作业时的安全系数，节省了每次处理漏顶所使用的化学加固材料。平均每月5.6次漏顶，每次处理漏顶平均使用化学加固材料20吨，化学加固料12900元/吨，费用为144.4万元，现采取超前预注浆的方式维护破碎顶板，每个月仅消耗30吨化学加固材料，费用为38.7万元，每月可节省材料费144.4-38.7＝105.7万元。通过对机尾顶板和截割后风巷上帮采取综合支护措施后，综采工作面消灭了漏顶事故的发生，大幅缩减了每循环用时，平均每天完成循环数由2-3个增加至4-5个，每天可多生产原煤2700吨，每月可多生产原煤8.1万吨。我矿成品煤吨煤单价为大块735元/吨，中块730/吨，小块606元/吨，选末煤400元/吨，完全成本为159.47元/吨。经济效益＝循环数×循环产量×(吨煤单价-完全成本)。块煤吨煤单价取平均值690元/吨，块煤率为30％，经计算，块煤每天增加经济效益为：2×1350×(690-159.47)×0.3＝43万元，末煤每天增加经济效益为：2×1350×(400-159.47)×0.6＝39万元；每月增加经济效益为：每天增加经济效益×27＝(43+39)×27＝2214万元。实现了采煤工作面在大动压条件下的安全高效开采，通过采用本申请的支护顶板加固处理，超前注射化学加工料以及锚网支护三方面措施对煤矿综采工作面进行综合支护，不仅能够有效的防止顶板冒漏事故，使得工作面安全高效的推进，还提高原煤产量，降低材料消耗，显著增加经济效益。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述方法包括：
采煤机机尾每前进一刀，在所述采煤机机尾相对应的支架前梁上铺设金属网，其中支架为金属可伸缩性支架；
采用加固装置对所述金属网进行加固处理；
对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固；
采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护；
所述对所述采煤机机尾和风巷范围内的顶板利用超前注射化学加工料的方法进行加固包括：
在所述采煤机机尾相对应支架前距顶板1m处以45°仰角打第一注浆眼；
在风巷超前外5～6m处靠下帮打设第二注浆眼；
向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料；
所述第一注浆眼的深度为4米，所述第二注浆眼的深度为2m。
2.如权利要求1所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述加固装置为半圆木，所述金属网为钢筋网，所述半圆木利用铆钉将所述钢筋网与顶板相固定，所述半圆木的长度小于所述金属网的宽度。
3.如权利要求1所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述向所述第一注浆眼和所述第二注浆眼注射加固料的加固料注射量为20-30桶。
4.如权利要求1所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述采煤机截割风巷上帮后，对截割后的煤帮进行锚网支护包括：
风巷帮部挂多个菱形金属网，所述菱形金属网压于帮部锚杆下部，相邻两个所述菱形金属网之间通过铁丝扣相连接，所述菱形金属网和所述帮部锚杆之间还设置有托板。
5.如权利要求4所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述帮部锚杆设置为两排，两排所述帮部锚杆的间距为900*900mm，所述帮部锚杆为φ16*1600mm圆钢锚杆。
6.如权利要求4所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述托板为穹型木托板或穹型铁托板，所述托板的大小为150*150*10mm。
7.如权利要求4所述的煤矿综采工作面综合支护方法，其特征在于，所述帮部锚杆内部充填两节Z2335树脂药卷，所述帮部锚杆的预紧力矩大于或等于200N*m。
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