煤矿巷道快速掘进连续支护作业的方法

摘要

本发明涉及煤矿巷道快速掘进连续支护作业的方法，可有效解决巷道掘进与支护交错进行而导致的施工速度无法根本提高的问题，其解决的技术方案是，1）巷道综掘或炮掘进尺、出矸、钻打锚索；2）钻打顶锚杆；3）钻打帮锚杆；4）运出矸石：巷道采用综掘时，以上1）、3）步骤可同时进行；巷道采用炮掘时，放炮后出矸和钻打新的炮眼可与以上步骤1）、2）、3）同时进行，本发明操作方法简单，掘进与支护同时进行，提高了掘进速度，简化了支护工艺，缩短了顶板初始支护时间，增强了顶板的稳定性，同时降低施工强度，有效提高了巷道施工的速度，节约成本，使用效果好，是掘进与支护作业方法上的创新。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，特别是一种煤矿巷道快速掘进连续支护作业的方法。

背景技术

   掘进与支护是巷道施工的两个关键环节，安全、快速、经济、高效的巷道掘进与支护是保证煤矿实现高产、高效的先决条件，是实现矿井最大经济效益的决定因素。目前煤矿巷道施工工艺均采用“先掘后支”，掘进与支护交错进行，而支护材料及工艺也多采用锚杆锚索联合支护，先进行锚杆支护，而后实施锚索补强加固，支护时间占巷道施工总时间的70%以上。提高掘进速度（综掘或炮掘）、简化支护工艺、增大支护材料强度及降低支护密度在一定程度上提高了施工速度，但无法在根本上较大幅度地提高巷道施工的速度，降低施工成本。因此，研制出一种煤矿巷道快速掘进与连续支护作业的装置和工艺是解决巷道安全、经济、快速、高效施工的关键难题，故掘进与支护两个环节的改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种煤矿巷道快速掘进连续支护作业的方法，可有效解决巷道掘进与支护交错进行而导致的施工速度无法根本提高的问题。

本发明解决的技术方案是， 1）巷道综掘或炮掘进尺、出矸、钻打锚索；2）钻打顶锚杆；3）钻打帮锚杆； 4）运出矸石：巷道采用综掘时，以上1）、3）步骤可同时进行；巷道采用炮掘时，放炮后出矸和钻打新的炮眼可与以上步骤1）、2）、3）同时进行。

本发明操作方法简单，掘进与支护同时进行，提高了掘进速度，简化了支护工艺，缩短了顶板初始支护时间，增强了顶板的稳定性，同时降低施工强度，有效提高了巷道施工的速度，节约成本，使用效果好，是掘进与支护作业方法上的创新。

附图说明

图1为本发明的掘进工作面剖面主视图。

图2为本发明的掘进工作面仰视图。

图3为本发明的锚索支护构件结构剖面示意图。

图4为本发明的顶锚杆支护构件结构示意图。

图5为本发明的顶锚杆支护构件仰视图。

图6为本发明的帮顶锚杆支护构件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

    由图1-6给出，本发明利用煤矿巷道快速掘进连续支护作业的装置，然后按以下步骤进行：

1）钻打锚索：用综掘机7或放炮将巷道掘进出矸后，顶板9铺网2，钻打锚索16及时支护，安装锚索托盘17和锁具18，使用锚索拉力计施加高预紧力，预紧力的大小为锚索16破断强度的2/5～3/5；钻打锚索16的位置为顶板9稳定关键部位，根据顶板9的稳定性采用五花布置或平行布置，每掘进1～2排锚索为一个循环进尺，锚索排距为2～3排顶锚杆排距；

2）钻打顶锚杆：完成一个掘进循环后，进入下一个掘进循环作业，综掘机7前移，巷道继续掘进出矸，直至掘进工作面留有足够的安全空间6后，在综掘机7后方施工安全的区域对顶板9钻打顶锚杆14补强加固，安装W钢护板11、顶锚杆托盘15、顶锚杆螺母12和顶锚杆球垫13，并使用冲击扳手施加高预紧力，预紧力的大小为顶锚杆14破断强度的1/5～2/5，钻打顶锚杆14在综掘机7后方，不受综掘机工作的影响可连续作业；

3）钻打帮锚杆：在综掘机7后方施工安全的区域，对巷道两帮挂网2，钻打帮锚杆10，安装帮顶锚杆托盘21和帮锚杆球垫22，并施加高预紧力，预紧力的大小为帮锚杆10破断强度的1/5～2/5；

    4）运出矸石：综掘机7掘出的矸石通过综掘机7的转载机和皮带5运出；步骤4）可与以上步骤1）、3）同时进行；巷道采用炮掘时，放炮后矸石通过矿车或扒岩机转载到皮带5上运出，并可与以上步骤1）、2）、3）同时作业。

所述的煤矿巷道快速掘进连续支护作业的装置包括锚索支护构件1、网2、顶锚杆支护构件3、帮顶锚杆支护构件4、综掘机7和皮带5，锚索支护构件1由锚索16、锁具18和锚索托盘17构成，锚索16头部装有锁具18，锁具18下方在锚索16上装有锚索托盘17，顶锚杆支护构件3由W钢护板11、顶锚杆托盘15和顶锚杆14构成，顶锚杆14头部装有W钢护板11，穿过顶锚杆14在W钢护板11上装有顶锚杆托盘15，穿过顶锚杆14在顶锚杆托盘15头部垫有顶锚杆球垫13，穿过顶锚杆14在顶锚杆球垫13前面装有与顶锚杆14外螺纹相啮合的顶锚杆螺母12，帮锚杆支护构件4由帮锚杆10和帮锚杆托盘21构成，帮锚杆10头部装有帮锚杆托盘21，穿过帮锚杆在帮锚杆托盘21头部垫有帮锚杆球垫22，穿过帮锚杆在帮锚杆球垫22前面装有与帮锚杆外螺纹相啮合的帮锚杆螺母23，综掘机7与皮带5相连置于巷道内，网2、锚索支护构件1和顶锚杆支护构件3均设置在顶板9上，帮锚杆支护构件4设置在巷道两帮煤壁8上。

    为了保证使用效果，所述的网2根据顶板9的破碎情况选择不同类型的网，顶板9较完整时选择塑料网、较破碎时选择金属网、十分破碎时选择钢筋网。

所述的锚索16及锚索托盘17具有注浆的功能，在顶板9破碎时可以对顶板9进行及时注浆（化学浆），保持顶板9的完整性和稳定性。

所述的一个循环进尺为3-4m。

所述的锚索16尾部装有止浆塞19，锚索16旁边穿过止浆塞19、锚索托盘17一侧的通孔内装有伸出的注浆管20。

所述的锚索托盘17、顶锚杆托盘15与帮锚杆托盘21均为蝶形。

所述的锚索16长度为4.3～6.3m。

锚索16为强度较高的短锚索，既有利于高预应力在锚固区内的扩散，又缩短了锚索施工的时间，及时控制新揭露巷道顶板的稳定性，锚索托盘17的尺寸与强度与锚索施加预紧力的要求和锚索的破断强度相适应。

在巷道顶板有破碎的情况下采用注浆锚索，即在原锚索尾部增加止浆塞，把锚索托盘设置一个通孔，其实现方法是打锚索孔，孔口扩孔，分别安装止浆塞19、锚索托盘17、锁具18，从锚索托盘一侧的通孔引出注浆管20，施加高预紧力，并注浆。

本发明的使用情况是，（1）综掘机7掘出巷道1～2排锚索间距后，巷道顶板铺网2，及时钻打锚索，安装锚索托盘17和锁具18，锚索布置方式根据巷道顶板岩层的条件而定，在综掘机7进行下一个掘进循环前使用锚索张拉计施加高预紧力，预紧力的大小为锚索破断强度的2/5～3/5，为满足锚索初始锚固力的要求，树脂锚固剂要求采用快慢速混合使用；（2）综掘机7进入下一个掘进循环作业，直至掘进工作面留有足够的安全空间6后，在综掘机7的转载机后方安全的区域，对巷道顶板钻打顶锚杆补强加固，并使用冲击扳手施加高预紧力；（3）同时对巷道两帮挂网，钻打帮锚杆，并施加高预紧力；（4）综掘机7掘出的矸石通过综掘机的转载机和皮带5运出。钻打锚索的位置为巷道顶板稳定关键部位，根据巷道顶板的稳定性采用五花布置或平行布置（即采用五花布置时，在两排锚索之间增加1根锚索）。

每掘进1～2排锚索为一个循环进尺，锚索排距为2～3排顶锚杆排距，钻打顶锚杆在综掘机7后方不受综掘机工作的影响可以连续作业，帮锚杆和网2在顶锚杆14后方施工，巷道掘进出矸也可以为炮掘，但顶锚杆14和帮锚杆的钻打必须在安全空间6的后方进行。在巷道采用炮掘施工时，放炮后出矸与顶锚杆的施工可以同时作业，也可与锚索和工作面钻打炮眼同时施工，使巷道工作面的作业达到了连续施工的要求，本发明在巷道掘进后采用锚索及时强力地控制新揭露的顶板，缩短了顶板前期支护的时间，保证了顶板的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

本发明操作方法简单，掘进与支护同时进行，提高了掘进速度，简化了支护工艺，缩短了顶板初始支护时间，增强了顶板的稳定性，降低施工强度，有效提高了巷道施工的速度，节约成本，使用效果好，是掘进与支护作业方法上的创新，具有良好的经济和社会效益。