一种采空区内煤层复采巷道掘进方法技术

本发明专利技术公开了一种采空区内煤层复采巷道掘进方法，其在现有技术已有的钢棚进行巷道顶板支护的基础上，将钢棚、前探梁和前探钢钎三者有机地结合起来，以实现：掘进过程中，对巷道顶板的超前支护；施工过程中，使用前探钢钎配合吊挂式前探梁进行顶板临时支护，较好地解决了采空区内复采巷道掘进爆破时，对巷道顶板有效支护的技术难题；保证了掘进工作面顶板的完整性，实现了采空区内煤层复采巷道掘进的快速性和安全性，降低了复采巷道的掘进成本。本发明专利技术所使用的组合工具结构简单、拆装简便、易于加工制作，其实用性好；本发明专利技术运行成本低、安全性好，具有良好的市场推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种巷道掘进及支护方法，尤其涉及一种煤矿采空区内煤层复采巷道掘进方法，属于煤炭开采

技术介绍
长期以来，我国煤炭资源开采中一直存在着回收率低、浪费严重的情况。原因在于，矿井开采初期，因为采煤技术落后，管理不善，大量煤炭资源被遗失在采空区中。在煤炭这种不可再生资源日益减少的形势下，回收采空区中剩余的煤炭资源势在必行。而采空区复采是提高煤炭资源回收率的重要途径之一，对于延长矿井的服务年限具有深远的现实意义。采空区残煤资源存在形态差异往往很大，赋存条件差、安全保障程度低和生产管理难等诸多问题，这是复采残煤的技术难题。并且，采空区内的煤与矸石经上覆岩层压紧和胶结作用，形成再生的岩体。岩体主要为散体及部分碎裂结构，整体硬度小。在爆破掘进巷道时，顶板、两帮容易破碎，支护难度大，掘进工作面顶板如果保护不好，易出现跨落。严重影响掘进速度，影响复采经济效益。为尽最大可能回收采空区残煤资源，实现安全复采，必须在巷道布置、采煤工艺、安全生产技术等多方面进行改进或探索。总之，采空区内煤层复采掘进和支护是一个复杂的系统工程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全性好，施工工艺简单的一种煤矿采空区内煤层复采巷道掘进施工方法。本专利技术为实现上述目的，需要解决的首要技术问题是，如何在爆破、掘进巷道时，对巷道顶板和两帮进行有效支护的技术问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种采空区内煤层复采巷道掘进方法，其特征在于：采用钢棚进行巷道支护；施工过程中，使用前探钢钎配合吊挂式前探梁进行顶板临时支护；所述钢棚为组合式结构，整体呈“∏”字形，数量为若干；每一架钢棚均包括两根棚腿和一根棚梁；其中，钢棚棚梁的上表面与巷道顶板接触，支撑住顶板；所述棚腿和棚梁均为工字钢，在每一根棚梁的下表面上，均设置有两个卡钳式吊挂器；所述前探梁为一π型钢梁，由前、后两个以上的卡钳式吊挂器吊挂在棚梁的下方，前探梁靠近掘进工作面的那一端端部与掘进工作面之间保留0.1-0.2米的间距；若干数量的钢棚成等间距的依次排列在掘进巷道内，并随着掘进工作面的向前掘进，不断在最靠近掘进工作面的那架钢棚的前方位置架设新的钢棚，如此往复循环进行；以与掘进工作面的相对距离远近为排序原则，最靠近掘进工作面的那架钢棚为第一架；所述第一架钢棚是随着掘进工作面的向前推进，不断地被新的钢棚取代的一个动态变化过程；上述第一架棚梁的腹板上，等间距开设有若干数量的通透圆孔，在掘进过程中只需要两根开设通透圆孔的棚梁即可；具体施工方法，包括以下步骤：第一步，在巷道内，掘进工作面前方0.1-0.2米处架设钢棚；第二步，使用煤电钻，保持其钻杆沿水平方向依次穿过上述各通透圆孔，在掘进工作面上打若干数量的钢钎眼；其中，钢钎眼眼深1.5-1.8米，前探钢钎长度1.8-2.0米，钢钎眼的数量与上述通透圆孔数量相等；然后，分别将若干数量的前探钢钎穿过与其对应的各通透圆孔，并钉入对应的钢钎眼内，以供爆破时对顶板起到支撑保护作用；第三步，在上述钢钎眼下方0.3-0.5米以外的区域内，打若干数量的炮眼，采用全断面一次打眼一次装药串联起爆成巷，炮眼眼距为0.3-0.5米、炮眼眼深1.2-1.4米，装填炸药后，引爆爆破；每爆破循环进尺1.0-1.1米，爆破完成后，经确认现场安全无危险后，抽出前探钢钎，并加固顶板支护，再进行找顶，并及时清除悬浮的危岩和活石；找顶完成后，铺联顶网；第四步，使用液压支柱配合长木料将联顶网顶起，液压支柱应戗向巷道掘进工作面方向，以保证联顶网能够封住顶板、裹住掘进工作面上部煤壁，然后向前推移两根前探梁直至其端部距爆破后形成的新的掘进工作面0.1～0.2米位置处，再在原第一架钢棚的前方、前探梁上，搁置另一根开设通透圆孔的棚梁，以着手支设一架新的钢棚；此时把原第一架钢棚中开设通透圆孔的棚梁替换成普通的棚梁，这样两根开设通透圆孔的棚梁交替使用，保证掘进过程中有两根开设通透圆孔的棚梁即可；在此作业之前和作业过程中，随时敲帮问顶，并根据需要，及时使用长柄工具处理掉可能存在的危岩或活石；待上述另一根棚梁搁置就位后，在该棚梁与前探梁的接触面打入木楔，以使该棚梁的上表面顶紧巷道顶板；然后，启动刮板输送机，由人工将垮落的煤和矸石分别铲至刮板输送机上，运出巷道；待垮落的煤和矸石清理干净后，进行上述的新钢棚的两根棚腿的安装，直至钢棚架设完毕，形成该巷道位置处的永久支护；第五步，重复上述第一步至第三步，直至整个巷道各位置处均形成永久支护。上述技术方案直接带来的技术效果是，将钢棚、前探梁和前探钢钎三者有机地结合起来，以实现掘进过程中对巷道顶板的超前支护；施工过程中，使用前探钢钎配合吊挂式前探梁进行顶板临时支护，较好地解决了采空区内复采巷道掘进爆破时，对巷道顶板有效支护的技术难题。为更好地理解这一“难题”的难点之所在，简要释明如下：采空区内的煤与矸石经上覆岩层压紧和胶结作用，形成再生的岩体。岩体主要为散体及部分碎裂结构，整体硬度小。在爆破掘进巷道时，顶板、两帮容易破碎，支护难度大，掘进工作面顶板如果保护不好，易出现跨落。并且，上述技术方案，施工操作简单、灵活，设备与工具投入少，掘进速度快，劳动效率高。优选为，上述的采空区内煤层复采巷道掘进施工方法，其特征在于，相邻的两个钢棚之间的间距为1-1.6米。该优选技术方案直接带来的技术效果是，相邻的两个钢棚(永久支护单元)之间的间距为1-1.6米，可以确保对顶板形成稳固、可靠的支护效果。进一步优选，上述的采空区内煤层复采巷道掘进施工方法，其特征在于，在倾斜巷道的条件下，前探梁的吊挂与移动过程中，还需要配合使用防滑绳将前探梁拴紧并固定在相应的棚梁上，以防止前探梁松脱滑落伤人。该优选技术方案直接带来的技术效果是，配合使用柔性的防滑绳将前探梁拴紧并固定在相应的棚梁上，可以起到更好的固定作用；并且，防滑绳使用上也十分简便，并可快速更换或拆卸至另一处使用。进一步优选，上述前探钢钎材质为合金钢。该优选技术方案直接带来的技术效果是，合金钢具有较高的硬度、刚度和良好的耐磨性。一方面，可以承受临时支护时可能需要承受的较大的剪切力；另一方面，可以增加有效地重复使用次数，延长使用寿命。进一步优选，上述通透圆孔的数量为5个以上。该优选技术方案直接带来的技术效果是，通常，巷道的宽度一般在2.4-2.6米，通透圆孔的数量为5个以上(亦即，前探钢钎之间的间距≤0.65米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采空区内煤层复采巷道掘进方法，其特征在于：采用钢棚进行巷道支护；施工过程中，使用前探钢钎配合吊挂式前探梁进行顶板临时支护；所述钢棚为组合式结构，整体呈“∏”字形，数量为若干；每一架钢棚均包括两根棚腿和一根棚梁；其中，钢棚棚梁的上表面与巷道顶板接触，支撑住顶板；所述棚腿和棚梁均为工字钢，在每一根棚梁的下表面上，均设置有两个卡钳式吊挂器；所述前探梁为一π型钢梁，由前、后两个以上的卡钳式吊挂器吊挂在棚梁的下方，前探梁靠近掘进工作面的那一端端部与掘进工作面之间保留0.1‑0.2米的间距；若干数量的钢棚成等间距的依次排列在掘进巷道内，并随着掘进工作面的向前掘进，不断在最靠近掘进工作面的那架钢棚的前方位置架设新的钢棚，如此往复循环进行；以与掘进工作面的相对距离远近为排序原则，最靠近掘进工作面的那架钢棚为第一架；所述第一架钢棚是随着掘进工作面的向前推进，不断地被新的钢棚取代的一个动态变化过程；上述第一架棚梁的腹板上，等间距开设有若干数量的通透圆孔，在掘进过程中只需要两根开设通透圆孔的棚梁即可；具体施工方法，包括以下步骤：第一步，在巷道内，掘进工作面前方0.1‑0.2米处架设钢棚；第二步，使用煤电钻，保持其钻杆沿水平方向依次穿过上述各通透圆孔，在掘进工作面上打若干数量的钢钎眼；其中，钢钎眼眼深1.5‑1.8米，前探钢钎长度1.8‑2.0米，钢钎眼的数量与上述通透圆孔数量相等；然后，分别将若干数量的前探钢钎穿过与其对应的各通透圆孔，并钉入对应的钢钎眼内，以供爆破时对顶板起到支撑保护作用；第三步，在上述钢钎眼下方0.3‑0.5米以外的区域内，打若干数量的炮眼，采用全断面一次打眼一次装药串联起爆成巷，炮眼眼距为0.3‑0.5米、炮眼眼深1.2‑1.4米，装填炸药后，引爆爆破；每爆破循环进尺1.0‑1.1米，爆破完成后，经确认现场安全无危险后，抽出前探钢钎，并加固顶板支护，再进行找顶，并及时清除悬浮的危岩和活石；找顶完成后，铺联顶网；第四步，使用液压支柱配合长木料将联顶网顶起，液压支柱应戗向巷道掘进工作面方向，以保证联顶网能够封住顶板、裹住掘进工作面上部煤壁，然后向前推移两根前探梁直至其端部距爆破后形成的新的掘进工作面0.1～0.2米位置处，再在原第一架钢棚的前方、前探梁上，搁置另一根开设通透圆孔的棚梁，以着手支设一架新的钢棚；此时把原第一架钢棚中开设通透圆孔的棚梁替换成普通的棚梁，这样两根开设通透圆孔的棚梁交替使用，保证掘进过程中有两根开设通透圆孔的棚梁即可；在此作业之前和作业过程中，随时敲帮问顶，并根据需要，及时使用长柄工具处理掉可能存在的危岩或活石；待上述另一根棚梁搁置就位后，在该棚梁与前探梁的接触面打入木楔，以使该棚梁的上表面顶紧巷道顶板；然后，启动刮板输送机，由人工将垮落的煤和矸石分别铲至刮板输送机上，运出巷道；待垮落的煤和矸石清理干净后，进行上述的新钢棚的两根棚腿的安装，直至钢棚架设完毕，形成该巷道位置处的永久支护；第五步，重复上述第一步至第三步，直至整个巷道各位置处均形成永久支护。...

【技术特征摘要】
1.一种采空区内煤层复采巷道掘进方法，其特征在于：采用钢棚进行巷道支护；施工过程中，
使用前探钢钎配合吊挂式前探梁进行顶板临时支护；
所述钢棚为组合式结构，整体呈“∏”字形，数量为若干；每一架钢棚均包括两根棚腿和
一根棚梁；其中，钢棚棚梁的上表面与巷道顶板接触，支撑住顶板；
所述棚腿和棚梁均为工字钢，在每一根棚梁的下表面上，均设置有两个卡钳式吊挂器；
所述前探梁为一π型钢梁，由前、后两个以上的卡钳式吊挂器吊挂在棚梁的下方，前探
梁靠近掘进工作面的那一端端部与掘进工作面之间保留0.1-0.2米的间距；
若干数量的钢棚成等间距的依次排列在掘进巷道内，并随着掘进工作面的向前掘进，不
断在最靠近掘进工作面的那架钢棚的前方位置架设新的钢棚，如此往复循环进行；
以与掘进工作面的相对距离远近为排序原则，最靠近掘进工作面的那架钢棚为第一架；
所述第一架钢棚是随着掘进工作面的向前推进，不断地被新的钢棚取代的一个动态变化过程；
上述第一架棚梁的腹板上，等间距开设有若干数量的通透圆孔，在掘进过程中只需要两
根开设通透圆孔的棚梁即可；
具体施工方法，包括以下步骤：
第一步，在巷道内，掘进工作面前方0.1-0.2米处架设钢棚；
第二步，使用煤电钻，保持其钻杆沿水平方向依次穿过上述各通透圆孔，在掘进工作面
上打若干数量的钢钎眼；
其中，钢钎眼眼深1.5-1.8米，前探钢钎长度1.8-2.0米，钢钎眼的数量与上述通透圆孔
数量相等；
然后，分别将若干数量的前探钢钎穿过与其对应的各通透圆孔，并钉入对应的钢钎眼内，
以供爆破时对顶板起到支撑保护作用；
第三步，在上述钢钎眼下方0.3-0.5米以外的区域内，打若干数量的炮眼，采用全断面一
次打眼一次装药串联起爆成巷，炮眼眼距为0.3-0.5米、炮眼眼深1.2-1.4米，装填炸药后，
引爆爆破；
每爆破循环进尺1.0-1.1米，爆破完成后，经确认现场安全无危险后，抽出前探钢钎，并
加固顶板支护，再进...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭忠平，王凯，段会强，张晓飞，牟文强，王玉成，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37