一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法，先确定穿煤巷道走向的坡度，并确定穿煤巷道处于留底煤区域的煤巷长度；然后将煤巷长度等分成c个分区，并获取所穿过煤层与水平面之间的倾角；根据公式能得到每个分区底板下方底煤的厚度范围；然后采用TBM进行掘进巷道，当TBM的操作台位置进入留底煤区域的煤巷时，在操作台上向煤巷两侧帮对称各施工一组帮部爆破孔组进行爆破卸压，接着TBM每掘进一段距离则进行一次帮部爆破卸压，最终实现帮部卸压工作；当TBM完全穿过留底煤区域的煤巷后，根据各个分区巷道底板下方底煤的厚度范围，分情况采用大直径钻孔方式或底板爆破孔的方式，从而完成在TBM掘巷穿煤期间巷道帮部卸压和底板卸压分阶段实施。压和底板卸压分阶段实施。压和底板卸压分阶段实施。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法


[0001]本专利技术涉及一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法，属于煤矿安全


技术介绍

[0002]在煤矿开采的过程中，为了形成完整的生产系统，需要挖掘各种开拓巷道、准备巷道以及回采巷道，其中常用的掘进方法有炮掘和综掘。其中炮掘的优点是工艺较成熟，但缺点是由于其采用炸药大面积爆破进行掘进，因此其安全环节较多，受制约条件也多，并且人员劳动强度大；而综掘则使用掘进机进行掘进，配套转运机及皮带机进行煤岩的运输，人员劳动强度小，掘进效率高，且进度快，因此近些年来在煤矿中得到了广泛的应用。随着矿井开采强度不断增大，巷道尤其是岩巷掘进速度已成为制约矿井高产高效的一个重要因素。目前巷道掘进方式已不能满足矿井需求。TBM(即全断面硬岩隧道掘进机)是目前最先进的隧洞施工机械，其掘进、支护、出渣等施工工序能实现并行连续作业，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，已逐步应用于煤矿井下巷道掘进。一些煤层赋存条件复杂煤矿，在巷道掘进过程中，经常存在巷道穿煤
‑
岩层的现象。以往的研究表明，在煤岩交界区域由于岩性差异导致应力分布不均匀，会存在应力集中现象，易发冲击地压等动力灾害，因此，在巷道穿煤区域需采取针对性的卸压解危措施，以降低冲击危险性、提高巷道稳定性；目前使用掘进机进行掘进时是采用在煤矿迎头位置施工卸压钻孔，从而进行卸压解危措施；但在使用TBM进行掘进时，其机身比较长，钻机无法进入，从而导致现有的卸压解危措施无法在迎头位置进行实施，因此如何能针对TBM掘巷穿煤期间提供一种具有较好效果的卸压解危方法，是本行业的研究方向。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法，能对TBM掘巷穿煤期间进行分阶段的巷道帮部卸压和底板卸压，并且能根据不同区域的底煤厚度对应采用不同的方式进行底板卸压，从而实现较好的卸压解危效果。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法，具体步骤为：
[0005](1)先根据巷道掘进的方案，确定穿煤巷道走向与水平面之间的坡度α
L
，并确定穿煤巷道处于留底煤区域的煤巷长度L；将留底煤区域的煤巷长度L等分成c个分区，每个分区的长度为L
b
，然后获取所穿过煤层与水平面之间的倾角α，设煤层底部与巷道底板交接的分区为1分区，其两端巷道底板下方底煤的厚度分别为h
L0
和h
L1
，且h
L0
＝0，然后沿煤巷方向依次对各个分区进行顺序标号，则第n个分区两端巷道底板下方底煤的厚度分别为h
L(n
‑
1)
和h
Ln
，接着按照如下公式进行计算：
[0006]h
Ln
＝nL
b
tan(α
L
+α)
[0007]其中，1≤n≤c；从而得出第n个分区巷道底板下方底煤的厚度范围为h
L(n
‑
1)
～h
Ln
；
[0008](2)采用TBM进行掘进巷道，当TBM的操作台位置进入留底煤区域的煤巷时停止掘
进，此时在操作台上向煤巷两侧帮对称各施工一组帮部爆破孔组，每组帮部爆破孔组设有两个爆破孔，且两组帮部爆破孔组的爆破孔均处于煤巷同一垂面；每组帮部爆破孔组的两个爆破孔之间在垂面内的夹角为α1，孔径为φ1，孔深为h1，每孔装药量为m1，完成一次帮部爆破孔布设并进行爆破卸压，接着TBM继续沿着煤巷进行掘进，每在留底煤区域的煤巷内掘进5～10m，则停止掘进，并在当前位置重复上述步骤完成一次帮部爆破卸压，如此持续循环，直至TBM穿过留底煤区域的煤巷时，完成所有帮部爆破卸压工作；
[0009](3)待TBM完全穿过留底煤区域的煤巷后，对留底煤区域煤巷的各个分区进行底板卸压，根据步骤(1)获得的各个分区巷道底板下方底煤的厚度范围，若当前分区底板下方底煤的最小厚度小于等于2m，则进入步骤(4)，否则进入步骤(5)，直至完成所有分区的底板卸压，实现煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危过程；
[0010](4)采用大直径钻孔对当前分区进行底板卸压，在当前分区底板上沿煤巷走向间隔布设多组大直径钻孔组，相邻钻孔组的间距不大于2m，每组大直径钻孔组由三个大直径钻孔组成，三个大直径钻孔的孔径均为φ2；三个大直径钻孔处于同一煤巷垂面内，其中两个大直径钻孔从分区底板分别朝向巷道两底角布设，且两个大直径钻孔之间在垂面内的夹角为α2，另外一个大直径钻孔从分区底板垂直向下布设，且三个大直径钻孔的最深处在各自方向上均穿出当前分区底板下方底煤区域，从而完成当前分区的底板卸压工作；
[0011](5)采用底板爆破孔对当前分区进行底板卸压，在当前分区底板上沿煤巷走向间隔布设多组底板爆破孔组，相邻钻孔组的间距为5～10m，每组底板爆破孔组由三个底板爆破孔组成，三个底板爆破孔的孔径均为φ3；三个底板爆破孔处于同一煤巷垂面内，其中两个底板爆破孔从分区底板分别朝向巷道两底角布设，且两个底板爆破孔之间在垂面内的夹角为α2，另外一个底板爆破孔从分区底板垂直向下布设，且三个底板爆破孔的最深处在各自方向上均穿出当前分区底板下方底煤区域，各孔装药量为m2，然后依次对各个底板爆破孔组进行爆破卸压，从而完成当前分区的底板卸压工作。
[0012]进一步，所述步骤(2)中α1为0～45
°
；φ1为40～50mm；h1为8～12m；m1为1～4kg。
[0013]进一步，所述步骤(4)和(5)中φ2为110～150mm；α2为60
°
～120
°
；φ3为40～50mm。
[0014]进一步，所述步骤(5)中若当前分区底板下方底煤的最小厚度处于大于2m且小于等于5m范围内时，则m2为100～200g；若当前分区底板下方底煤的最小厚度处于大于5m且小于等于10m范围内时，则m2为500～600g；若当前分区底板下方底煤的最小厚度大于10m时，则m2为1.5～2kg。
[0015]与现有技术相比，本专利技术先确定穿煤巷道走向与水平面之间的坡度α
L
，并确定穿煤巷道处于留底煤区域的煤巷长度L；然后将煤巷长度L等分成c个分区，并获取所穿过煤层与水平面之间的倾角α；根据设定的公式能得到每个分区巷道底板下方底煤的厚度范围；然后采用TBM进行掘进巷道，当TBM的操作台位置进入留底煤区域的煤巷时停止掘进，在操作台上向煤巷两侧帮对称各施工一组帮部爆破孔组，并设定施工参数，进行爆破卸压，接着TBM每掘进5～10m则进行一次帮部爆破卸压，最终实现帮部卸压工作；当TBM完全穿过留底煤区域的煤巷后，根据各个分区巷道底板下方底煤的厚度范围，若当前分区底板下方底煤的最小厚度小于等于2m，则采用大直径钻孔方式，若大于2m则采用底板爆破孔的方式，并且在底板爆破孔方式中根据煤层厚度的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿TBM掘巷穿煤期间的卸压解危方法，其特征在于，具体步骤为：(1)先根据巷道掘进的方案，确定穿煤巷道走向与水平面之间的坡度α
L
，并确定穿煤巷道处于留底煤区域的煤巷长度L；将留底煤区域的煤巷长度L等分成c个分区，每个分区的长度为L
b
，然后获取所穿过煤层与水平面之间的倾角α，设煤层底部与巷道底板交接的分区为1分区，其两端巷道底板下方底煤的厚度分别为h
L0
和h
L1
，且h
L0
＝0，然后沿煤巷方向依次对各个分区进行顺序标号，则第n个分区两端巷道底板下方底煤的厚度分别为h
L(n
‑
1)
和h
Ln
，接着按照如下公式进行计算：h
Ln
＝nL
b
tan(α
L
+α)其中，1≤n≤c；从而得出第n个分区巷道底板下方底煤的厚度范围为h
L(n
‑
1)
～h
Ln
；(2)采用TBM进行掘进巷道，当TBM的操作台位置进入留底煤区域的煤巷时停止掘进，此时在操作台上向煤巷两侧帮对称各施工一组帮部爆破孔组，每组帮部爆破孔组设有两个爆破孔，且两组帮部爆破孔组的爆破孔均处于煤巷同一垂面；每组帮部爆破孔组的两个爆破孔之间在垂面内的夹角为α1，孔径为φ1，孔深为h1，每孔装药量为m1，完成一次帮部爆破孔布设并进行爆破卸压，接着TBM继续沿着煤巷进行掘进，每在留底煤区域的煤巷内掘进5～10m，则停止掘进，并在当前位置重复上述步骤完成一次帮部爆破卸压，如此持续循环，直至TBM穿过留底煤区域的煤巷时，完成所有帮部爆破卸压工作；(3)待TBM完全穿过留底煤区域的煤巷后，对留底煤区域煤巷的各个分区进行底板卸压，根据步骤(1)获得的各个分区巷道底板下方底煤的厚度范围，若当前分区底板下方底煤的最小厚度小于等于2m，则进入步骤(4)，否则进入步骤(5)，直至完成所有分区的底板...

【专利技术属性】
技术研发人员：周坤友，杨科，李家卓，马衍坤，段敏克，刘舜，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：