CN206280089U - 大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，设置在炮采转综采开切眼内，锚索在开切眼顶板上布置3排，锚杆在开切眼顶板上布置11排，开切眼上帮布置4排锚杆，在锚索及锚杆尾端连接钢带并固定金属网。在开切眼内设置有两排顶梁与单体液压支柱构成的临时支护。在开切眼下帮设置木垛支护。本技术能有效控制开切眼的顶板下沉量和煤壁变形量，从而限制了开切眼内的应力集中效应，保障了开切眼的稳定性。本技术的开切眼，不需留设安全煤柱，大幅度的提高了煤炭资料的回收率，较重新掘开切眼减少煤柱损失20米以上，多回收煤炭1.0万吨以上，直接创效350万元以上。

Description

大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施

技术领域

本实用新型涉及到一种煤矿开采技术领域，尤其是在大倾角煤层破碎顶板带条件下的炮采转综采工艺过程中，对于开切眼的支护布置设置。

背景技术

综采技术是煤炭开采的发展方向，综采技术的发展意味着落煤、装煤、运煤和顶板支护的机械化的发展，综采能显著的提高生产效率，明显改善安全状态。但是随着综采综掘机械化水平的逐步提高，综采采煤工作面布置困难，采煤工作面走向短，搬家次数频繁的弊端也日益凸显。

目前，在国内的煤矿开采条件下，因受到设备的定购、调配等一系统原因，综采支架及配套设备均不能按时到达开采区域，根据这一现实和生产需要，在这种机械化大生产的时代背景下，为了满足社会对能源的迫切需求，以及自身对生产力、科学技术提升的需要，同时为了保障生产的连续性，进行了炮采转综采技术的工艺研究，即在采煤工作面先进行传统的炮采多个月后，再沿炮采采煤工作面进行扩大转为综采设备安装开切眼，而在传统炮采的这多个月期间，可多生产煤炭万余吨。

传统的炮采转综采技术大都通过留煤柱，在实体煤中掘开切眼的工艺方法，因开切眼的施工在一个相对稳定的岩层赋存条件下进行，对于开切眼支护的要求相对较低，国内外有很多成功例子可供参考，但存在如下几个问题：

(1)开切眼在炮采采煤工作面全部撤出后进行开展，浪费大量的人力物力，同时没有保证生产的连续性。

(2)在能源日益紧张的今天，另掘开切眼不仅仅是降低了生产效益，更浪费了资源。

(3)随着生产的进行，残留煤柱将留下安全隐患，影响生产。

但是，在已有巷道内且在不中断生产的情况下开设开切眼，存在着如下技术问题：

(1)巷道顶板大面积悬空,增加了顶板断裂、垮落的危险性，为巷道支护带来了困难。

(2)在作开切眼前采用炮采，炮采冲击扰动作用强烈，加大了顶板破碎程度，顶板极难管理，再次增加了顶板断裂、垮落的危险性。

(3)开切眼空间内的顶板成为大跨度的悬臂顶板，且悬臂长度远远大于一般的沿空巷道，巷道断面中部易出现断裂；上、下位岩体的不同步运动造成的离层现象；煤壁处由于应力的集中造成围岩的塑性破坏的问题。

(4)综采技术的应用需要开切眼为沿倾向方向真倾斜巷道，选择合适的炮采工艺是开切眼工程的前提。

因此，如果能解决开切眼的支护问题，可以有效突破传统炮采无缝过度到机械化综合开采的难题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施。

本实用新型的开切眼支护设施设置在炮采转综采开切眼内，由锚网、临时支护、木垛支护构成；所述的锚网由锚杆4、锚索3、钢带、金属网构成。

所述的锚索在开切眼顶板2上布置2-4排，垂直于开切眼顶板，分布方式为排距为1.2-1.7m，锚索间距为1.8-2.3m。

锚杆4在开切眼顶板上布置10-13排，分布方式为间距0.5-1m，排距0.8-1.2m，其中在开切眼上帮5与顶板2转角处的锚杆倾斜布置，向开切眼上帮5侧倾斜8-13度；其余垂直于开切眼顶板；所述的开切眼上帮布置3-5排锚杆，分布方式为间距0.5-1m，0.8-1.2m，其中中部的两排锚杆垂直于开切眼上帮设置，下部的一排锚杆向下倾斜23-27度，上部的一排锚杆向上倾斜23-27度。

在锚索及锚杆尾端连接钢带，并固定金属网。

临时支护由顶梁与单体液压支柱6配合构成；在开切眼内设置有两排临时支护，排距为0.8-1.2m，其中单体液压支柱的间距0.5-0.9m。

在开切眼下帮设置木垛支护。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，所述的锚索在开切眼顶板上布置3排，分布方式为排距为1.52m，间距为2m。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，所述的锚杆在开切眼顶板上布置11排，分布方式为间距0.76m，排距1m，开切眼上帮与顶板转角处的锚杆向开切眼上帮侧倾斜8-13度；所述的开切眼上帮布置4排锚杆，分布方式为间距0.76m，排距1m，其中下部的一排锚杆向下倾斜25度，上部的一排锚杆向上倾斜25度。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，两排临时支护的排距为1.0m，其中单体液压支柱的间距0.7m。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，所述的锚杆采用直径0.02m、长度2.5m的树脂锚杆。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，所述的锚索直径0.018m、长度8m。

如上所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，更进一步说明为，所述的木垛1采用新鲜方木，方木规格为0.2×0.2m。

有益效果

本技术从矿压、裂隙分布、围岩移动的角度分析并采用预应力锚杆、锚索、支柱联合支护技术，控制开切眼的顶板下沉量和煤壁变形量，从而限制了开切眼内的应力集中效应，保障了开切眼的稳定性。

本技术的开切眼，不需留设安全煤柱，大幅度的提高了煤炭资料的回收率，较重新掘开切眼减少煤柱损失20米以上，多回收煤炭1.0万吨以上，直接创效350万元以上。

四是缩短了综采系统准备的时间，较重新掘开切眼缩短了近1个月的时间和人工、材料费用投入20多万元。

采用本技术，可以在原炮采采煤工作面直接扩为综采开切眼，减少回撤炮采采煤工作面和重新掘开切眼导硐所需时间为1个月，为矿综采生产多争取了一个月的时间。

附图说明

图1是开切眼支护结构图。

图中标号所示：1-木垛；2-开切眼顶板；3-锚索；4-锚杆；5-开切眼上帮；6-单体液压支柱。

具体实施方式

实施例一。

采煤矿山条件：该采面煤层为大倾角中厚煤层，倾角为34°～48°，平均为40°。为大倾角煤层破碎顶板带。

设置开采参数如下：

为保证安全生产和提高单产，确定本采煤工作面采用俯伪斜走向长壁分段密集采煤方法，考虑到中期开切眼施工，选择采煤工作面伪倾角为5°，基本呈现真倾斜状态；分段密集间距(伪斜距)3.0m，密集柱距0.3m，密集垫层高0.5米，厚0.5m，密集爬坡度(上仰角)5～10°。

炮采工艺阶段：

采煤工作面平均采高为2.65m。循环进度：1.0m。采用放炮落煤。

炮采转机械综采工艺阶段。

施工工序：扩帮→液压支柱支护→锚网索支护。

选择开切眼处，然后在已选择的开切眼处进行扩帮。

开切眼处进行扩帮施工方法：

1、扩帮采用钻孔放炮方法法，使用MZ-1.2型煤电钻打眼，1～5段毫秒延期电雷管和煤矿安全乳化炸药爆破落煤。

2、选择巷道的采煤工作面侧的巷道上帮进行扩帮。刷帮顺序：由上向下刷至预设断面，每次刷帮后，已刷帮断面下部与煤壁成45度夹角，以便溜煤。每一次刷帮长度不得大于1.2m，只有将已刷帮断面支护完毕后方可进行下一次刷帮工作。

支护方案：

1、采用单体液压支柱配合顶梁进行支护，并在顶板上铺金属网，单体液压支柱的间距0.7m、排距为×1.0m。

(1)按8倍采高计算支护强度：

①支护强度：P＝8mr＝8×2.65×25＝530(kN/m2)。式中：P为支护强度(单位kN/m2)，m为采煤工作面平均采高(单位m)，r为直接顶容重，取25kN/m3。

②开切眼支护荷载：Q＝P*S＝530*(95*8.4)＝422940(kN)。式中：P为支护强度(单位kN/m2)，S为采煤工作面面积(单位：平方米)。

③采煤工作面荷载由密集支护与煤壁共同承担，因而密集支护荷载为：

Q1＝Q/2＝422940/2＝211470(kN)。

④密集支柱根数计算：n＝Q1/R＝211470/294＝719.286(式中，R为支柱额定工作阻力，为294KN/根)。

⑤采煤工作面密集支柱的排距为1.0m，则基本支柱柱距：

d＝1/(720/95/2)＝1/3.79＝0.264m。

(2)按冒落高度计算：

①冒落高度估算：H＝M/(K-1)＝2.65/(1.35-1)＝7.57m。式中：H为采煤工作面冒落高度(单位m)，K为岩石碎胀系数，取1.35。

②支护强度：P＝H×r＝7.57×25＝189.25(kN/m2)。式中：P为支护强度(单位kN/m2)；H为采煤工作面冒落高度(单位m)，r为直接顶容重，取25kN/m3。

③开切眼支护荷载：Q＝P*S＝189.25*(95*8.4)＝151021.5(kN)。

式中：P为支护强度(单位kN/m2)，S为采煤工作面面积(单位：平方米)。

④采煤工作面荷载由密集支护与煤壁共同承担，因而密集支护荷载为：

Q1＝Q/2＝151021.5/2＝75511(kN)。

⑤密集支柱根数计算：n＝Q1/R＝75511/294＝257(根)，式中R为支柱额定工作阻力，为294KN/根。

⑥采煤工作面密集支柱的排距为1.0m，则基本支柱柱距：

d＝1/(257/95/2)＝1/1.353＝0.739m。

(3)按周期来压步距计算。

根据以上计算、综合相关经验：开切眼内采用锚杆、锚索、金属网、钢带联合支护，能够满足支护要求。

3、支护参数

(1)每次刷帮后，必须及时进行支护，严格执行刷一排支一排，单体液压支柱6必须迎山有力、安全可靠，而且单体液压支柱6必须与采煤工作面基本柱保持横、纵成一条直线。

(2)开切眼内的顶板2采用φ＝20mm、L＝2.5m的树脂锚杆、金属网、锚索3进行永久支护，锚杆4间距为0.76、排距为1.0m。

(3)锚索3采用L＝8m，φ＝17.80mm，布置三排，排距为1.52米，间距2米。

(4)木垛1采用新鲜方木，方木规格为0.2×0.2米，木垛1架设必须迎山有力，与顶板2空隙处必须用木楔楔紧，木垛必须用抓钉连接好。

锚杆安装工艺：锚杆间、排距必须严格按规程规定布置，眼位偏差不得大于100mm。锚杆设计锚固力为50kN,其锚固力不得低于设计值的90％，预紧力不得小于30kN。锚杆孔直径为28mm，深度为2400mm，锚杆外露长度不得小于10mm，不得超过50mm，三径要求必须匹配。锚杆安装应与岩面垂直，与巷道岩面夹角应大于75度。

锚索安装工艺：锚索锚固力不低于200kN，锚索外露长度不得小于150mm，不得大于250mm。

锚杆、锚索、金属网、钢带联合支护完毕，木垛支护完毕后，撤下单位液压支柱6与顶梁支护。

上述实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，设置在炮采转综采开切眼内，其特征在于，由锚网、临时支护、木垛支护构成；所述的锚网由锚杆、锚索、钢带、金属网构成；

所述的锚索在开切眼顶板上布置2-4排，垂直于开切眼顶板，分布方式为排距为1.2-1.7m，锚索间距为1.8-2.3m；锚杆在开切眼顶板上布置10-13排，分布方式为间距0.5-1m，排距0.8-1.2m，其中在开切眼上帮与顶板转角处的锚杆倾斜布置，向开切眼上帮侧倾斜8-13度；其余垂直于开切眼顶板；所述的开切眼上帮布置3-5排锚杆，分布方式为间距0.5-1m，0.8-1.2m，其中中部的两排锚杆垂直于开切眼上帮设置，下部的一排锚杆向下倾斜23-27度，上部的一排锚杆向上倾斜23-27度；在锚索及锚杆尾端连接钢带，并固定金属网；

临时支护由顶梁与单体液压支柱配合构成；在开切眼内设置有两排临时支护，排距为0.8-1.2m，其中单体液压支柱的间距0.5-0.9m；

在开切眼下帮设置木垛支护。

2.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，所述的锚索在开切眼顶板上布置3排，分布方式为排距为1.52m，间距为2m。

3.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，所述的锚杆在开切眼顶板上布置11排，分布方式为间距0.76m，排距1m，开切眼上帮与顶板转角处的锚杆向开切眼上帮侧倾斜8-13度；所述的开切眼上帮布置4排锚杆，分布方式为间距0.76m，排距1m，其中下部的一排锚杆向下倾斜25度，上部的一排锚杆向上倾斜25度。

4.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，两排临时支护的排距为1.0m，其中单体液压支柱的间距0.7m。

5.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，所述的锚杆采用直径0.02m、长度2.5m的树脂锚杆。

6.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，所述的锚索直径0.018m、长度8m。

7.如权利要求1所述的大倾角煤层炮采转综采开切眼支护设施，其特征在于，所述的木垛采用新鲜方木，方木规格为0.2×0.2m。