一种采煤工作面支撑系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采煤工作面支撑系统，在工作面液压支架组的前方靠近煤层顶板处固定安装多个第一钻机，多个第一钻机在工作面液压支架上沿着工作面巷道的延伸方向布置成一排，每个第一钻机的钻进方向与煤层工作面垂直；利用第一钻机在工作面上向煤层钻超前孔，接着向第一钻杆前端上附着的囊袋内鼓入高压液体或气体，使得囊袋膨胀，并与超前孔的壁面贴合；然后进行采煤机正常的割煤，当囊袋内的气压增加至设定阀值时，对工作面巷道中采空悬顶的煤层顶板实施钻孔爆破，使位于工作面液压支架后方的煤层顶板垮落，并充满采空区。该方法可以解决顶板强矿压显现问题。决顶板强矿压显现问题。

【技术实现步骤摘要】
一种采煤工作面支撑系统


[0001]本专利技术属于采矿
，尤其涉及一种采煤工作面支撑系统。

技术介绍

[0002]沟谷地形下煤炭开采过程中，当所开采的煤层上覆岩层坚硬，没能及时垮落时，因沟壑与高山导致的地层深处应力分布不均匀，会导致煤层顶板应力局部集中，使得煤层顶板强矿压显现，造成顶板移动与地表塌陷，采空区附近煤体中承受高支撑应力。
[0003]目前，采空区充填被认为是解决顶板强矿压显现，控制顶板移动与地表塌陷的理想措施，但是该措施不仅投入巨大，且受制于产业分布分散、矸石量少等制约，很难在矿井大规模实施。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种采煤工作面支撑系统，旨在解决顶板强矿压显现问题。
[0005]为此，本专利技术实施例提供的煤炭开采用支撑系统，包括设置在工作面巷道中的工作面液压支架组，在工作面液压支架组的前方靠近煤层顶板处固定安装有第一钻机，在工作面液压支架组的后方还设有第二钻机，所述第一钻机的钻进方向与煤层工作面垂直，所述第一钻机的第一钻杆上设有囊袋；
[0006]利用第一钻机的第一钻杆在煤层工作面上向煤层钻超前孔，接着向第一钻杆前端上附着的囊袋内鼓入高压液体或气体，使得所述囊袋膨胀，并与超前孔的壁面贴合；
[0007]然后进行采煤机正常的割煤，当测量元件测量到囊袋内的气压增加至设定阀值时，对工作面巷道中采空悬顶的煤层顶板实施钻孔爆破，使位于工作面液压支架组后方的煤层顶板垮落，并充满采空区，实现碎石的接顶和煤层顶板的卸压。
[0008]具体的，所述第一钻机设置多个，多个所述第一钻机在工作面液压支架组上沿着工作面巷道的延伸方向布置成一排。
[0009]具体的，所述第一钻杆的前端设有锥形扩孔钻头，所述第一钻杆内部设有与所述囊袋连通的进路，所述第一钻杆的尾端设有与所述进路连通的补充口，所述补充口通过连接管与恒定压力的气体源或液体源连通。
[0010]具体的，所述测量元件为设置在所述连接管上的压力传感器。
[0011]具体的，相邻两个所述第一钻机的间距控制在1.5
‑
1.75m。
[0012]具体的，所述工作面液压支架组由多个沿着工作面巷道的延伸方向并排布置的液压支架组成，每个所述液压支架上均安装有一个所述第一钻机。
[0013]具体的，每个所述液压支架后端的掩护梁的背面均安装有一个第二钻机，每个所述第二钻机的钻进方向为朝后倾斜向上设置，所述掩护梁上设有与所述第二钻机的第二钻杆对应的通孔，所述第二钻杆从所述通孔穿出对煤层顶板实施钻孔。
[0014]具体的，所述掩护梁上还设有带动所述第二钻机移动以使所述第二钻杆对准或错
开所述通孔的驱动缸，当所述第二钻杆与所述通孔错开时，爆破用炸药通过装药杆经所述通孔装填至第二钻杆钻凿形成的炮孔中。
[0015]具体的，所述驱动缸为油缸或气缸。
[0016]具体的，所述第二钻机包括钻机本体、水射流发生系统、旋转接头和第二钻杆，所述第二钻杆的前端设有水力钻头，所述水力钻头上设有水射流喷射孔，所述水射流发生系统包括依次相连的储水箱、高压水泵和高压胶管，所述高压胶管通过旋转接头与所述第二钻杆尾端的进水口连通，所述第二钻杆内部设有与连通所述进水口和所述水射流喷射孔的水流通道。
[0017]具体的，所述水流通道的内壁上设有微波全反射材料层，所述第二钻杆上还设有向所述水流通道内馈入微波的微波发射器。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少一个实施例具有如下有益效果：以第一钻杆附着囊袋，第一钻杆在工作面前方超前钻进设定距离后，对囊袋充气或充液，实现囊袋与钻孔壁面贴合，利用囊袋感知钻孔壁面应力变化，待囊袋内压力增至预警预设的阈值时，利用第二钻机对煤层顶板钻孔实施爆破，通过顶板岩石的碎胀性质，充满采空区，实现碎石的接顶，并对顶板进行挤压，不仅可以对工作面中部的矿压显现进行超前预警，并实现顶板钻孔爆破泄压，而且当顶板突然切落时，成排布置的第一钻杆能够支撑顶板，起到上覆岩层的台阶下沉目的。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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专利技术的一些实施例，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。
[0020]图1是本专利技术实施例提供的沟谷地形下煤炭开采过程示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例涉及的第一钻杆结构示意图；
[0022]图3是本专利技术实施例涉及的液压支架组结构示意图；
[0023]图4是本专利技术实施例涉及的第二钻机结构示意图；
[0024]图5是本专利技术实施例涉及的第二钻杆结构示意图；
[0025]其中：1、工作面液压支架组；101、液压支架；2、第一钻机；201、第一钻杆；3、工作面巷道；4、煤层工作面；5、囊袋；6、测量元件；7、煤层顶板；8、锥形扩孔钻头；9、进路；10、连接管；11、气体源或液体源；12、泵送设备；13、第二钻机；131、钻机本体；132、水射流发生系统；1321、储水箱；1322、高压水泵；1323、高压胶管；133、旋转接头；134、第二钻杆；135、水力钻头；14、通孔；15、驱动缸；16、水射流喷射孔；17、水流通道；18、微波全反射材料层；19、微波发射器；20、掩护梁。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]参见图1和图2，一种采煤工作面支撑系统，包括设置在工作面巷道中的工作面液压支架组1，在工作面液压支架组1的前方靠近煤层顶板7处固定安装有第一钻机2，在工作面液压支架组1的后方设有第二钻机13，第一钻机2的钻进方向与煤层工作面4垂直，当在煤层工作面4推进至地表为沟谷地区时，利用第一钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采煤工作面支撑系统，包括设置在工作面巷道(3)中的工作面液压支架组(1)，其特征在于：在工作面液压支架组(1)的前方靠近煤层顶板(7)处固定安装有第一钻机(2)，在工作面液压支架组(1)的后方还设有第二钻机(2)，所述第一钻机(2)的钻进方向与煤层工作面(4)垂直，所述第一钻机(2)的第一钻杆(201)上设有囊袋(5)；利用第一钻机(2)的第一钻杆(201)在煤层工作面(4)上向煤层钻超前孔，接着向第一钻杆(201)前端上附着的囊袋(5)内鼓入高压液体或气体，使得所述囊袋(5)膨胀，并与超前孔的壁面贴合；然后进行采煤机正常的割煤，当测量元件(6)测量到囊袋(5)内的气压增加至设定阀值时，利用第二钻机(2)对工作面巷道(3)中采空悬顶的煤层顶板(7)实施钻孔爆破，使位于工作面液压支架组(1)后方的煤层顶板(7)垮落，并充满采空区，实现碎石的接顶和煤层顶板(7)的卸压。2.根据权利要求1所述的煤炭开采用支撑系统，其特征在于：所述第一钻机(2)设置多个，多个所述第一钻机(2)在工作面液压支架组(1)上沿着工作面巷道(3)的延伸方向布置成一排。3.根据权利要求2所述的煤炭开采用支撑系统，其特征在于：多个所述第一钻杆(201)的前端设有锥形扩孔钻头(8)，所述第一钻杆(201)内部设有与所述囊袋(5)连通的进路(9)，所述第一钻杆(201)的尾端设有与所述进路(9)连通的补充口，所述补充口通过连接管(10)与恒定压力的气体源或液体源(11)连通。4.根据权利要求3所述的煤炭开采用支撑系统，其特征在于：所述测量元件(6)为设置在所述连接管(10)上的压力传感器。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的煤炭开采用支撑系统，其特征在于：所述工作面液压支架组(1)由多个沿着工作面巷道(3)的延伸方向并排布置的液压支架(101)组成，每个所述液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾合龙，王建友，刘浪，张建利，
申请(专利权)人：榆林市榆神工业区能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：