井下坍塌松散体救援通道快速构建方法技术

本发明专利技术提供了一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，包括：判断坍塌巷道的坍塌等级；根据坍塌巷道的坍塌体及覆岩状态计算坍塌巷道顶板压力P

【技术实现步骤摘要】
井下坍塌松散体救援通道快速构建方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全生产应急救援
，具体而言，涉及一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法。

技术介绍

[0002]目前，煤炭是能源的主体来源之一，其中煤炭产量的90％依靠于井工开采。由于煤矿井下开采条件复杂，再加之施工和管理不当，在煤炭生产过程中极易诱发动力灾害，如煤与瓦斯突出、火灾和煤尘引起的爆炸和冲击地压等灾害。这些灾害会造成周围井巷不同程度的破坏、坍塌甚至完全堵塞，使得逃生路线和救援通道被阻断，从而导致被困的受灾人员不能及时撤离或救治而时刻面临生命危险。
[0003]煤矿井下巷道按照作用和服务范围，划分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道三种。不同种类的巷道，对应的支护方式、巷内服务设备和铺设管道会不同。此外，相较于地面隧道救援，煤矿井下救援空间狭小，无法使用大型自动化设备，造成工作效率低，煤矿井下救援难度更高，要求更高；井下埋深大，地质条件复杂，对救援通道的设备适应性要求更高；井下含有瓦斯易爆易燃气体，需使用井下专用防爆救援设备。现有技术中的煤矿井下沿坍塌巷道构建救援通道的方法主要有人工清障法和钻进法，但是人工清障法存在人员作业安全性低、开挖效率低等问题；钻进法存在钻进效率低、设备配套性差、地质条件适应性差等问题；上述两种构建方法均存在救援通道构建效率低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，以解决现有技术中救援通道构建效率低的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，包括：判断坍塌巷道的坍塌等级；根据坍塌巷道的坍塌体及覆岩状态计算坍塌巷道顶板压力P
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，选定预设救援通道的位置；向预设救援通道的顶部交叉地插入多个预撑板；将两组液压支撑系统分别放置在预设救援通道内地面的两侧；将液压调节器的两端分别套设在两组液压支撑系统中的液压伸缩杆上，通过液压伸缩杆支撑预设救援通道顶部两侧的预撑板的外露悬空部分；液压调节器随着液压伸缩杆移动，以支撑位于预设救援通道中部的预撑板的悬空部分，通过液压调节器中的多个液压调节杆分别调整对应的预撑板的支撑力，以支撑位于预设救援通道中部不同高度的预撑板；通过递进式支护方式，重复进行上述支护步骤，以完成井下坍塌松散体救援通道的构建。
[0006]进一步地，通过多个液压调节杆分别调整对应的预撑板的支撑力包括：液压调节器包括液压调节杆、液压调节缸、液压控制管路、固定板和设置在固定板两端的两个固定孔，两个固定孔分别套设在两个液压伸缩杆上，液压调节缸和固定板连接，液压调节杆、液压控制管路均位于液压调节缸上；在构建救援通道的过程中，分别控制每个液压调节杆对相应的预撑板的支撑力，将预撑板受到的应力分布在液压调节器上。
[0007]进一步地，井下坍塌松散体救援通道快速构建方法还包括：向预设救援通道的顶部交叉地插入多个预撑板后，通过液压破拆工具组、顶撑装置对预撑板下方的堆积体进行破碎、拆除及支撑；在预设救援通道的延伸方向上，通过辅助支撑架将相邻的两个液压支撑系统的液压支柱连接。
[0008]进一步地，将相邻的两个液压支撑系统的液压支柱连接包括：采用铰接的方式将辅助支撑架的两端分别与相邻的两组液压支柱的上端、下端连接。
[0009]进一步地，根据坍塌巷道的坍塌体及覆岩状态计算坍塌巷道顶板压力P
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包括：根据坍塌巷道坍塌的埋深、地质构造条件以及坍塌巷道未堵塞区域内坍塌体的分布形态和结构特征，将坍塌巷道划分为结构稳定区、非稳定区、应力卸压区和应力集中区；在结构稳定区和应力卸压区内选定预设救援通道的位置；采用关键层理论或经验估算法计算坍塌巷道顶板压力P
d
。
[0010]进一步地，井下坍塌松散体救援通道快速构建方法还包括：计算完坍塌巷道顶板压力P
d
后，计算液压支撑系统产生的支撑力F
n
及上覆松散体产生的弯曲正应力σ，以满足液压支撑系统产生的支撑力F
n
大于坍塌巷道顶板松散体的覆压，预撑板的材质大于上覆松散体产生的弯曲正应力σ。
[0011]进一步地，判断坍塌巷道的坍塌等级包括：通过观察巷道坍塌区域和巷道断面堵塞程度判断坍塌巷道的坍塌等级，确定是否可以保障救援人员安全通过。
[0012]进一步地，液压破拆工具组包括液压剪切器、液压扩张器和液压破碎镐，通过液压剪切器、液压扩张器和液压破碎镐对地面上的堆积体进行破碎、拆除；顶撑装置包括液压千斤顶、顶杆和起重气垫，通过液压千斤顶、顶杆和起重气垫支撑松散的堆积体。
[0013]进一步地，预撑板的两端均具有连接孔，相邻的两个预撑板通过连接轴连接两个连接孔。
[0014]进一步地，预撑板包括长预撑板和短预撑板，沿预设救援通道顶部堆积体之间的缝隙，每隔一定间距交叉插入长预撑板和短预撑板。
[0015]应用本专利技术的技术方案，提供了一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，包括：判断坍塌巷道的坍塌等级；根据坍塌巷道的坍塌体及覆岩状态计算坍塌巷道顶板压力P
d
，选定预设救援通道的位置；向预设救援通道的顶部交叉地插入多个预撑板；将两组液压支撑系统分别放置在预设救援通道内地面的两侧；将液压调节器的两端分别套设在两组液压支撑系统中的液压伸缩杆上，通过液压伸缩杆支撑预设救援通道顶部两侧的预撑板的外露悬空部分；液压调节器随着液压伸缩杆移动，以支撑位于预设救援通道中部的预撑板的悬空部分，通过液压调节器中的多个液压调节杆分别调整对应的预撑板的支撑力，以支撑位于预设救援通道中部不同高度的预撑板；通过递进式支护方式，重复进行上述支护步骤，以完成井下坍塌松散体救援通道的构建。采用该方案，由于坍塌巷道的坍塌体产生的应力的不断变化，通过设置液压调节器，且液压调节器随着液压伸缩杆移动，以支撑位于预设救援通道中部的预撑板的悬空部分，这样能够通过多个液压调节杆分别调整对应的预撑板的支撑力，避免了应力集中，从而提高了救援通道的整体性和安全性，同时也能够对不同高度的预撑板进行支护，从而提高了适用性。在构建救援通道时，首先判断坍塌巷道的坍塌等级，随后计算坍塌巷道顶板压力P
d
，这样能够得到坍塌巷道顶板压力P
d
的大致范围，以便选定对应量程的支护工具，进而选定预设救援通道的位置，然后向预设救援通道的顶部交叉
地插入多个预撑板，通过两组液压支撑系统的液压伸缩杆支撑预设救援通道顶部两侧的预撑板的外露悬空部分，这样能够增加预撑板与上方坍塌体之间的稳固性，减小救援通道构建过程中对周围坍塌松散体的扰动和破坏。并设置液压调节器随着液压伸缩杆移动，以支撑位于预设救援通道中部的预撑板的悬空部分，最后，采用递进式支护方式，重复进行上述支护步骤，即可完成井下坍塌松散体救援通道的构建，采用本方案的构建方法，简单高效、安全性和稳定性高，不需耗费大量的人力即可完成救援通道的构建，有效解决了现有技术中救援通道构建效率低的问题。
附图说明
[0016]构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，其特征在于，包括：判断坍塌巷道(10)的坍塌等级；根据所述坍塌巷道(10)的坍塌体及覆岩状态计算所述坍塌巷道(10)顶板压力P
d
，选定预设救援通道(20)的位置；向所述预设救援通道(20)的顶部交叉地插入多个预撑板(30)；将两组液压支撑系统(40)分别放置在所述预设救援通道(20)内地面的两侧；将液压调节器(50)的两端分别套设在两组所述液压支撑系统(40)中的液压伸缩杆(41)上，通过所述液压伸缩杆(41)支撑所述预设救援通道(20)顶部两侧的所述预撑板(30)的外露悬空部分；所述液压调节器(50)随着所述液压伸缩杆(41)移动，以支撑位于所述预设救援通道(20)中部的所述预撑板(30)的悬空部分，通过所述液压调节器(50)中的多个液压调节杆(51)分别调整对应的所述预撑板(30)的支撑力，以支撑位于所述预设救援通道(20)中部不同高度的所述预撑板(30)；通过递进式支护方式，重复进行上述支护步骤，以完成井下坍塌松散体救援通道(20)的构建。2.根据权利要求1所述的井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，其特征在于，通过多个所述液压调节杆(51)分别调整对应的所述预撑板(30)的支撑力包括：所述液压调节器(50)包括液压调节杆(51)、液压调节缸(52)、液压控制管路(53)、固定板(54)和设置在所述固定板(54)两端的两个固定孔(55)，两个所述固定孔(55)分别套设在两个所述液压伸缩杆(41)上，所述液压调节缸(52)和所述固定板(54)连接，所述液压调节杆(51)、所述液压控制管路(53)均位于所述液压调节缸(52)上；在构建所述救援通道(20)的过程中，分别控制每个所述液压调节杆(51)对相应的所述预撑板(30)的支撑力，将所述预撑板(30)受到的应力分布在所述液压调节器(50)上。3.根据权利要求1所述的井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，其特征在于，所述井下坍塌松散体救援通道快速构建方法还包括：向所述预设救援通道(20)的顶部交叉地插入多个所述预撑板(30)后，通过液压破拆工具组、顶撑装置对所述预撑板(30)下方的堆积体(70)进行破碎、拆除及支撑；在所述预设救援通道(20)的延伸方向上，通过辅助支撑架(60)将相邻的两个所述液压支撑系统(40)的液压支柱(42)连接。4.根据权利要求3所述的井下坍塌松散体救援通道快速构建方法，其特征在于，将相邻的两个所述液压支撑系统(40)的液压支柱(42)连接包...

【专利技术属性】
技术研发人员：国汉君，王凯，徐超，杨通，王龙，蒋立翔，王莉娜，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：