一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及井工煤矿井下综采工作面的支撑结构技术领域，尤其涉及一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面。本实用新型的顶板支护结构的固定掩护支架组支撑于主回撤通道内的煤帮和采空区之间；若干个待撤支架均设置于主回撤通道内，且沿采空区的侧壁顺序设置；辅助掩护支架组可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架之间；当若干个待撤支架沿主回撤通道顺序撤出时，辅助掩护支架组能沿采空区的侧壁移动，以替代撤出的待撤支架支撑采空区的顶板，通过设置掩护支架组来替代现有技术的支撑垛与支撑木交错布置的支撑结构，能有效增大支护面积，缩小空顶作业区域，提高三角区域的顶板支护强度，提高人工作业的安全系数。
【专利说明】
一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面
技术领域
[0001]本实用新型涉及井工煤矿井下综采工作面的支撑结构技术领域，尤其涉及一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面。
【背景技术】
[0002]煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，其中，井工煤矿是指当煤层离地表远时，选择向地下开掘巷道采掘煤炭。
[0003]由于我国大部分煤层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。在井工煤矿的矿坑中，通常使用房柱法在煤层中推进，设置梁柱以支持矿坑。而井工煤矿中的回撤通道内支架回撤三角区域的顶板安全是目前综采工作面必须解决的重要问题，其质量的好坏直接影响着工作面设备撤出的速度和矿井安全生产。
[0004]现有的回撤通道三角区域原始支护结构如图1、图2所示，综采工作面内的待撤支架I在回撤过程中，通常采用在主回撤通道5布置第一掩护架2和第二掩护架3两个掩护支架，每撤一个待撤支架1，三角区域的顶板利用尺寸为1200mmX200mmX200mm的道木码成若干个“井”字连锁的支撑垛9，且与若干个支撑木8交错设置，以支护三角区的顶板。
[0005]上述现有的原始支护结构存在以下缺点:
[0006]1、当待撤支架I撤出后，空顶面积一般达1.7mX 7.9m，一般依靠人工在此空顶范围内进行码放支撑垛9和支撑木8来维护顶板，如果出现顶板受到压力过大、顶板破碎的情况下，该区域容易发生漏顶伤人情况。
[0007]2、顶板支护强度低，由于伪顶及顶煤容易离层，造成顶部铺设的金属网形成坠包，支撑垛9不能够完全接顶，支撑垛9与顶板之间有一定的空隙，造成顶板下沉量大，随着待撤支架I的回撤，顶板来压容易将第一掩护架2和第二掩护架3压死。
[0008]3、顶板初次来压，垮落时支撑垛9容易被压塌，造成三角区域的顶板大量下沉，第二掩护架3和液压支架容易被压成死架，需要打眼放炮起底，给设备回撤造成很大的困难并带来诸多安全隐患。
[0009]4、工人劳动强度大，以每个主回撤通道5的净高度4.2m、长度平均200m计算，每撤一个待撤支架I，在待撤支架I原来所处空顶位置需要打一个支撑垛9与至少I根支撑木8以共同支护顶板，在拉动第二掩护架3前，靠近第二掩护架3—侧的三角区域支护一个支撑垛9与至少I根支撑木8以维护三角区域的顶板，每个支撑垛9需要道木至少70根，每根道木重约30kg，每根支撑木8重约60kg，以致工人的体力消耗过大，容易造成安全隐患。
[0010]5、回撤成本高，一个主回撤通道中平均以118个待撤支架I计算，每次回撤一个主回撤通道5需要消耗道木至少8260根，平均每根道木尺寸为1200mmX200mmX200mm，需要消耗支撑木8至少110根，每根支撑木8的尺寸约为Φ 180 X4000mm，道木与支撑木8的消耗费用总计约411358元。
[0011]鉴于上述【背景技术】的缺陷，本实用新型提供了一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面。【实用新型内容】
[0012](一)要解决的技术问题
[0013]本实用新型要解决的技术问题是提供了一种顶板支护结构及具有该结构的井工煤矿回撤工作面，能有效增大支护面积，缩小空顶作业区域，提高三角区域的顶板支护强度，提高人工作业的安全系数。
[0014](二)技术方案
[0015]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种顶板支护结构，包括:固定掩护支架组，支撑于主回撤通道内的煤帮和采空区之间；若干个待撤支架，均设置于所述主回撤通道内，且沿所述采空区的侧壁顺序设置;辅助掩护支架组，可移动的支撑于所述固定掩护支架组和待撤支架之间；当若干个所述待撤支架沿主回撤通道顺序撤出时，所述辅助掩护支架组能沿所述采空区的侧壁移动，以替代所述撤出的待撤支架支撑采空区的顶板。
[0016]进一步的，所述固定掩护支架组包括第一掩护架和第二掩护架，所述第一掩护架和第二掩护架顺次支撑于煤帮和采空区之间的夹角处。
[0017]进一步的，所述辅助掩护支架组包括第三掩护架和第四掩护架，所述第三掩护架和第四掩护架顺次可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架之间，当若干个所述待撤支架顺序撤出所述主回撤通道时，所述第三掩护架和第四掩护架能分别沿所述采空区的侧壁前移。
[0018]进一步的，所述辅助掩护支架组与待撤支架之间还设置有用于辅助支撑所述采空区顶板的支撑垛，所述支撑垛沿采空区的侧壁设置。
[0019]进一步的，所述支撑垛还设置于所述待撤支架撤出后的位置。
[0020]进一步的，所述支撑垛由若干个道木成井字堆皇而成。
[0021]进一步的，所述支撑垛的长与宽均为1200mm，高为4000mm。
[0022]进一步的，沿所述煤帮的侧壁设置有用于支撑所述煤帮的顶板的垛架。
[0023]本实用新型还提供一种井工煤矿回撤工作面，包括如上所述的顶板支护结构。
[0024](三)有益效果
[0025]本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果:本实用新型的顶板支护结构的固定掩护支架组支撑于主回撤通道内的煤帮和采空区之间；若干个待撤支架均设置于主回撤通道内，且沿采空区的侧壁顺序设置;辅助掩护支架组可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架之间；当若干个待撤支架沿主回撤通道顺序撤出时，辅助掩护支架组能沿采空区的侧壁移动，以替代撤出的待撤支架支撑采空区的顶板，通过设置掩护支架组来替代现有技术的支撑垛与支撑木交错设置的支撑结构，能有效增大支护面积，缩小空顶作业区域，防止顶网坠包、冒矸，有效提高三角区域的顶板支护强度，提高三角区域中人工作业的安全系数，保证安全施工，同时大大降低工人的劳动强度;此外，还能减少支撑垛的道木和支撑木的消耗量，降低支护费用。
【附图说明】
[0026]图1为现有技术的待撤支架处于待撤状态的结构示意图；
[0027]图2为现有技术的待撤支架处于撤出状态的结构示意图；
[0028]图3为本实用新型实施例的待撤支架处于待撤状态的结构示意图；
[0029]图4为本实用新型实施例的待撤支架处于撤出状态的结构示意图。
[0030]其中，1、待撤支架;2、第一掩护架;3、第二掩护架;4、垛架;5、主回撤通道;6、煤帮；
7、采空区;8、支撑木;9、支撑垛;10、第三掩护架;11、第四掩护架。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0032]在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]如图3、图4所示，图中箭头方向为主回撤通道的设备和待撤支架I的回撤方向，本实施例所述的顶板支护结构的固定掩护支架组支撑于主回撤通道5内的煤帮6和采空区7之间；若干个待撤支架I均设置于主回撤通道5内，且沿采空区7的侧壁顺序设置;辅助掩护支架组可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架I之间；当若干个待撤支架I沿主回撤通道5顺序撤出时，辅助掩护支架组能沿采空区7的侧壁移动，以替代撤出的待撤支架I支撑采空区7的顶板，通过设置掩护支架组来替代现有技术的支撑垛9与支撑木8交错设置的支撑结构，能有效增大支护面积，缩小空顶作业区域，防止顶网坠包、冒矸，有效提高三角区域的顶板支护强度，提高三角区域中人工作业的安全系数，保证安全施工，同时大大降低工人的劳动强度;此外，还能减少支撑垛9的道木和支撑木8的消耗量，降低支护费用。
[0034]为了保证回撤工作面的三角区域内的基础支撑牢固，本实施例的固定掩护支架组包括第一掩护架2和第二掩护架3，第一掩护架2和第二掩护架3顺次支撑于煤帮6和采空区7之间的夹角处，以作为该回撤工作面的采空区7与煤帮6之间形成的三角区域的基础支撑机构。
[0035]本实施例中，为了确保辅助掩护支架的支撑稳固，辅助掩护支架组包括第三掩护架10和第四掩护架11，第三掩护架10和第四掩护架11顺次可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架I之间，当若干个待撤支架I顺序撤出主回撤通道5时，第三掩护架10和第四掩护架11能分别沿采空区7的侧壁前移，以替代撤出的待撤支架I继续支撑采空区7的顶板，防止顶网坠包、冒矸。
[0036]为了使辅助掩护支架组的支护效果更加可靠，在辅助掩护支架组与待撤支架I之间还设置有用于辅助支撑采空区7顶板的支撑垛9，支撑垛9沿采空区7的侧壁设置，当待撤支架I撤出，且辅助掩护支架组支撑住辅助掩护支架组与待撤支架I之间的采空区7顶板时，在辅助掩护支架组与待撤支架I之间均匀堆设若干个支撑垛9，以防止顶板来压将辅助掩护支架压死，为设备撤出进一步提供应急预防效果，且由于辅助掩护支架与现有技术的支撑木8相比，具有更加可靠的支撑效果，使得人工堆设支撑垛9时的施工环境更加安全可靠。
[0037]支撑垛9除了设置在辅助掩护支架组与待撤支架I之间外，还可以同步设置于待撤支架I撤出后的位置，为辅助掩护支架提供更加可靠的漏顶应急措施。
[0038]本实施例的支撑垛9由若干个道木码成，以确保支撑垛9的稳定性，且能保证操作人员快速码成，缩短施工时间，增加施工安全系数，优选若干个道木堆皇成井字形，优选支撑垛9的长与宽均为1200mm，高为4000mm，以满足回撤工作面内的主回撤通道5的采空面尺寸要求。
[0039]为了保证回撤工作面内煤帮6处的顶板支护安全，沿煤帮6的侧壁设置有用于支撑煤帮6的顶板的垛架4。
[0040]本实施例还提供了一种井工煤矿回撤工作面，包括如上所述的顶板支护结构，具有该顶板支护结构的井工煤矿回撤工作面能具有更加安全的回撤施工环境，使设备回撤的安全系数更高，有效节约成本和资源，降低工人的劳动强度。
[0041]该井工煤矿内的回撤工作面的结构布设为:将第一掩护架2、第二掩护架3、第三掩护架10和第四掩护架11从煤帮6与采空区7的夹角处开始设置，沿采空区7的侧壁顺序排列，从而为采空区7和煤帮6之间形成的三角区域提供可靠支护;在进行设备回撤时，待撤支架I沿主回撤通道5顺序回撤，每撤回一个待撤支架I后，从第四掩护支架开始，第一掩护架2、第二掩护架3、第三掩护架10和第四掩护架11依次沿采空区7的侧壁前移1.75m步距，保持第一掩护架2、第二掩护架3、第三掩护架10和第四掩护架11之间的步距比例一定，从而在待撤支架I回撤时，能够为三角区域的采空区7顶板提供持久可靠的支护作用。
[0042]综上所述，本实施例的顶板支护结构的固定掩护支架组支撑于主回撤通道5内的煤帮6和采空区7之间;若干个待撤支架I均设置于主回撤通道5内，且沿采空区7的侧壁顺序设置;辅助掩护支架组可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架I之间；当若干个待撤支架I沿主回撤通道5顺序撤出时，辅助掩护支架组能沿采空区7的侧壁移动，以替代撤出的待撤支架I支撑采空区7的顶板，本实施例的井工煤矿回撤工作面内包括如上所述的顶板支护结构，该顶板支护结构通过设置掩护支架组来替代现有技术的支撑垛9与支撑木8交错设置的支撑结构，能有效增大井工煤矿内的主回撤通道5的支护面积，缩小空顶作业区域，防止顶网坠包、冒矸，有效提高三角区域的顶板支护强度，提高三角区域中人工作业的安全系数，保证安全施工，同时大大降低工人的劳动强度;此外，还能减少支撑垛9的道木和支撑木8的消耗量，降低支护费用。
[0043]本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【主权项】
1.一种顶板支护结构，其特征在于，包括: 固定掩护支架组，支撑于主回撤通道内的煤帮和采空区之间； 若干个待撤支架，均设置于所述主回撤通道内，且沿所述采空区的侧壁顺序设置； 辅助掩护支架组，可移动的支撑于所述固定掩护支架组和待撤支架之间； 当若干个所述待撤支架沿主回撤通道顺序撤出时，所述辅助掩护支架组能沿所述采空区的侧壁移动，以替代所述撤出的待撤支架支撑采空区的顶板。2.根据权利要求1所述的顶板支护结构，其特征在于，所述固定掩护支架组包括第一掩护架和第二掩护架，所述第一掩护架和第二掩护架顺次支撑于煤帮和采空区之间的夹角处。3.根据权利要求1所述的顶板支护结构，其特征在于，所述辅助掩护支架组包括第三掩护架和第四掩护架，所述第三掩护架和第四掩护架顺次可移动的支撑于固定掩护支架组和待撤支架之间，当若干个所述待撤支架顺序撤出所述主回撤通道时，所述第三掩护架和第四掩护架能分别沿所述采空区的侧壁前移。4.根据权利要求1所述的顶板支护结构，其特征在于，所述辅助掩护支架组与待撤支架之间还设置有用于辅助支撑所述采空区顶板的支撑垛，所述支撑垛沿采空区的侧壁设置。5.根据权利要求4所述的顶板支护结构，其特征在于，所述支撑垛还设置于所述待撤支架撤出后的位置。6.根据权利要求4或5所述的顶板支护结构，其特征在于，所述支撑垛由若干个道木成井字堆皇而成。7.根据权利要求6所述的顶板支护结构，其特征在于，所述支撑垛的长与宽均为1200mm，高为4000mm。8.根据权利要求1所述的顶板支护结构，其特征在于，沿所述煤帮的侧壁设置有用于支撑所述煤帮的顶板的垛架。9.一种井工煤矿回撤工作面，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的顶板支护结构。
【文档编号】E21D17/00GK205532650SQ201620155295
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】贺向明, 卢生武, 鲍风其, 范忠, 陶琳, 党立卿, 张所玉, 武林, 张智平, 孙文元
【申请人】内蒙古伊泰煤炭股份有限公司