综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式制造技术

本发明专利技术公开了综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，属于煤矿开采技术领域，包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部与煤层底板的下部相接触，U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。本支护方式适用于特厚极松软煤层综采放顶煤开采工作面巷道布置和支护方式，掘进速度快，支护效果好，安全可靠性高，有效保障安全高效开采。

【技术实现步骤摘要】
综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式
本专利技术涉及煤矿开采综采放顶煤工作面，具体地说，本专利技术涉及一种综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式。
技术介绍
煤矿矿区煤层地质条件极复杂，其中以主采煤层煤为代表的极松软特厚煤层，开采工艺以综采放顶煤工艺为主，煤层厚度8~15m、硬度系数f≤0.3。这类煤层特点是特厚、极松软，全煤掘进时顶煤控难度大，掘进单进效率低。根据工艺需要巷道布置目前采用的方式是沿底在全煤中布置，采用U型钢棚支护，在井下高地应力环境下，在煤层中掘进和支护十分困难，而且严重制约综采面安全高效开采。现有技术的主要难点和弊端在于：1、顶板难以控制，由于煤层特厚松软，极易冒漏，巷道掘进时只能采取小循环、小棚档架设U型钢棚支护形式，且必须采取注水、打撞楔等超前护顶措施，顶板安全威胁大。2、支护十分困难，由于煤层松软锚杆支护难以成孔，可锚极差，且围岩松动圈大，采取半圆拱U型钢棚这种被动支护方式，支护效果差，巷道变形量大，往往前掘后修、返修复修。3、掘进进度慢，由于松软煤顶控制难度大，架棚支护劳动强度高，掘进进度缓慢，导致“采的快，掘的慢”，采掘不平衡，影响生产正常接续。4、不利高效回采，一方面是U型钢棚维护量，综采面两巷超前管理时，工作量大，用工多，劳动强度大，同时由于半圆拱U型钢棚断面，不利于综采超前支架应用，不利于综采面两巷设备标配，制约安全高效回采。5、治灾难度增加，在全煤中掘进巷道，发生片帮冒顶几率大，不仅是顶板安全威胁大，而且易发生瓦斯超限和冒顶区自燃发火等隐患。随着综采装备升级发展和厚煤层安全高效开采需要，亟待破解综采放顶煤工作面煤顶下掘进和支护难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于特厚极松软煤层综采放顶煤开采工作面巷道布置和支护方式，掘进速度快，支护效果好，安全可靠性高，有效保障安全高效开采。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部与煤层底板的下部相接触，所述U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，所述锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。优选的，所述U型棚腿与水平面的夹角为78°至79°。一种实施方式为，综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部伸入煤层内部与煤层相接触，所述U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，所述锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。一种实施方式为，综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部与煤层底板之间间隔一定距离，所述U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，所述锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。采用本专利技术的技术方案，能得到以下的有益效果：（1）巷道层位优化，实现了顶板安全。巷道布置在岩层中，避免了在极松软煤层中施工，频繁发生的片帮冒顶现象，有利于顶板安全管理，同时避免了因煤层片帮冒顶，造成瓦斯大量涌出等灾害威胁。（2）支护工艺改进，实现了稳定支护。利用锚索梁和锁腿锚杆提高U型钢棚支护强度，解决了极软软煤层松动圈大，压力显现强烈，支架易变形的难题，同时充分利用岩石的稳定性和自承能力，提高支护效果。（3）断面形式优化，为综采面装备标配和高效回采创造条件。巷道断面能很好的适应综采放顶煤工作面超前支架、端头支架等新装备安装，简化两巷超前管理工序，减轻了职工劳动强度，同时工作面推进速度快，回采效率高，单产提升明显，实现了安全高效回采。（4）掘进工艺简化，提高了单进效率。极松软煤层煤顶下掘进原采用炮掘工艺施工，层位优化后，采用综掘工艺施工，同时由于片帮冒顶现象减少，不再频繁采用人工超前打撞楔临时支护，循环进度提高1倍，单进效率提高30%以上。附图说明下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：图1为托煤顶全岩布置巷道断面图；图2为托煤顶全岩布置巷道沿走向剖面图；图3为托煤顶半煤岩布置巷道断面图；图4为托煤顶半煤岩布置巷道沿走向剖面图；图5为留柱全岩布置巷道断面图；图6为留柱全岩布置巷道沿走向剖面图；上述图中的标记均为：1、煤层；2、煤层底板；3、煤层顶板；4、U型棚梁；5、U型棚腿；6、锚索；7、锚索梁；8、锁腿锚杆；9、锁腿梁。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。如图1、2所示，为托煤顶全岩布置，即巷道在煤层底板2岩层中施工，巷道顶板见煤，托煤顶施工，U型棚梁4顶部与煤层底板2相接触，U型棚梁4顶部通过多根锚索6固定在煤层上，U型棚腿5通过锁腿锚杆8固定在巷道边的岩石上，巷道两帮和掘进迎头端面均为岩石，有利于防片帮和因片帮导致的冒顶，同时由于在岩层中，围岩松动圈小，有利于稳定支护，U型棚腿5与水平面的夹角为78°至79°。如图3、4所示，为托煤顶半煤岩布置，即U型棚梁4顶部位于巷道断面内上部1/3~1/2在煤层中，下半部在煤层底板岩层中，U型棚梁4顶部通过多根锚索6固定在煤层上，U型棚腿5通过锁腿锚杆8固定在巷道边的岩石上，这种布置方式有利少破岩石，特别是少破底板硬岩，有利快速掘进，同时由于上部托煤较少，煤壁高度小，不易发生片帮，且由于巷帮岩石有利于抗测压支护，减少U型钢棚两帮移近量。如图5、6所示，为留岩柱全岩布置，即U型棚梁4顶部位于巷道全断面布置在煤层底板岩层中，顶板留1m左右的岩柱，U型棚梁4顶部通过多根锚索6固定在煤层上，U型棚腿5通过锁腿锚杆8固定在巷道边的岩石上，防止松软煤层顶板的抽冒，减少超前撞楔工作量，有利用顶板管理，减少冒顶现象，这种方式适用非突出煤层。1、巷道按设计层位掘进：采用综掘工艺，循环进度1.2m~1.4m。根据煤层条件选择巷道具体层位，煤层底板以泥岩为主，厚度超过3m的，采用全岩施工，只在支架梁顶跟煤；煤层底板2泥岩较薄，以硬砂岩为主的，采用半煤岩施工，减少破硬岩厚度，同时控制煤壁高度，以减少片帮漏顶现象；非突出煤层，可采用全岩施工，同时留1m左右的岩层顶板，减少超前撞楔护顶工作量，防止松软煤层顶板冒漏。2、巷道按设计参数支护：根据地压大小，选择可缩性U型钢棚型号和支架形式，通常采用29U或36U，一般选择平顶棚梁，梯形支架断面，顶压较大的，可选择微形（三心拱）拱棚；顶梁沿走向布置2-3排锚索梁，两边棚腿各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，其特征在于：包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部与煤层底板的下部相接触，所述U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，所述锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。

【技术特征摘要】
1.综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，其特征在于：包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U型棚梁的顶部设置多个锚索，锚索的一端通过锚索梁固定在U型棚梁上，另一端贯穿煤层底板和煤层顶板，煤层底板与煤层顶板之间为煤层，U型棚梁的顶部与煤层底板的下部相接触，所述U型棚梁两侧的U型棚腿上设置锁腿锚杆，所述锁腿锚杆的一端通过锁腿梁固定在U型棚腿上，另一端固定在巷道的巷道壁上。2.根据权利要求1所述的综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，其特征在于：所述U型棚腿与水平面的夹角为78°至79°。3.综采放顶煤工作面巷道沿底板岩层布置及支护方式，其特征在于：包括U型棚梁、U型棚腿、锚索、锚索梁、索腿锚杆和索腿梁，所述U型棚梁的两端固定在U型棚腿上，U...

【专利技术属性】
技术研发人员：方良才，聂政，程新明，赵玉明，王多春，张浩，周学斌，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34