一种综采工作面混合式超前支护方法技术

本发明专利技术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。

A Hybrid Advance Support Method for Fully Mechanized Mining Face

The invention discloses a hybrid advanced support method for fully mechanized mining face, which adopts ZQL2*4800/20/38 step split advance support and hydraulic prop combined support, and its characteristics are as follows: the support is divided into three routes: upper, middle and lower; the lower 60m is all supported by advanced support; the upper road is about 20m from coal wall to crusher slideway section. Supporting, single roof is set up in advance from 60 m to 60 m, and cross beam or one-beam is used to connect the roof, articulated way is a beam and a column; single roof is set up in one road in the middle road, and other supporting ways are the same as the outer part of the upper road in advance; single roof is set out again in advance of 60 m to meet the requirements of supporting distance. This method not only significantly improves the support intensity, but also reduces the labor intensity of workers, improves the safety factor, compresses the construction time of support, and then improves the labor efficiency. At the same time, it simplifies the support system, makes rational use of space, reduces the excavation investment and the support cost during the mining period, and makes the mining system more economical and reasonable.

【技术实现步骤摘要】
一种综采工作面混合式超前支护方法
本专利技术属于矿山支护
，具体涉及一种综采工作面混合式超前支护方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：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=18600kN和3100×7=21700kN；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，本专利技术的有益效果是：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专利技术做进一步的描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本专利技术的构思前提下对本专利技术的方法简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。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=18600kN；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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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310...

【专利技术属性】
技术研发人员：王召强，崔海峰，王绪奎，姚庆华，张明雨，王兵，郑翔，高超，
申请(专利权)人：济宁矿业集团有限公司霄云煤矿，
类型：发明
国别省市：山东,37