一种采煤工作面撤架通道控顶机构及工艺的制作方法

1.本发明属于煤矿开采顶板控制领域，尤其是一种采煤工作面撤架通道控顶机构及工艺。


背景技术：

2.随着煤炭开采技术的不断创新，采煤机械化水平的不断提高，助力井下开采强度不断加大，导致浅部资源矿区面临枯竭。为提高井下资源回收率，尽量避免井下丢煤问题，沿空留巷技术应运而生，沿空留巷实现了采煤工作面之间无煤柱高效回采。但该技术主要解决区段煤柱回收，对工作面推至停采线位置时如何实现综采支架安全高效回撤，如何吃干榨尽工作面主要巷道与停采线之间的煤柱资源，如何在工作面回采后主要巷道保持不变形等技术问题，成为现有技术的难题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，提供了一种采煤工作面撤架通道控顶机构及工艺，在撤架通道内支设一定数量的木垛，并对其进行灌注混凝土，为综采工作面支架安全高效回撤提供一种新的思路。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采煤工作面撤架通道控顶机构，包括工作面主巷道、工作面轨道巷、采空区、工作面运输巷和综采支架；所述采空区的两侧分别为工作面轨道巷和工作面运输巷；所述综采支架设置于所述采空区的一侧，所述综采支架的一侧设置木垛安装区，所述工作面主巷道通过木垛安装区与采空区隔离；木垛安装区设置有撤架通道并填充有混凝土。
5.通过支设木垛安装区并灌注混凝土形成混凝土墙，成功实现了采煤工作面切眼留巷；通过采煤工作面切眼刷大并支设木垛安装区灌注混凝土形成混凝土墙置换主要大巷保护煤柱，提高了采煤工作面的回采率；木垛安装区灌注混凝土密闭留巷的方式，避免了综采工作面采空区有毒有害气体的溢出；同时工作面主巷道与采空区之间通过木垛混凝土墙隔离，加强了主要巷道顶板的支护强度，保证了巷道的完整性，减少了工作面主巷道维修工程量。
6.作为上述技术方案的进一步改进，还包括灌混凝土主干路和灌混凝土支干路；所述灌混凝土支干路分别与所述灌混凝土主干路和木垛安装区连接。
7.作为上述技术方案的进一步改进，木垛安装区每50米设置一段灌浆区间。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述工作面轨道巷上设置有轨道巷留巷段。
9.作为上述技术方案的进一步改进，还包括切眼断顶线，所述切眼断顶线位于所述工作面主巷道和木垛之间，所述切眼断顶线上设置有切眼断顶孔。工作面主巷道和采空区侧放炮断顶，隔绝了采空区侧顶板矿山压力向工作面主巷道顶板的转移，避免了矿山压力对主要巷道的影响
10.作为上述技术方案的进一步改进，木垛安装区设置有多个木垛，多个木垛通过锚
带连接并通过锚索固定；采煤工作面刷大时顶板采用木垛支护，减少了采煤切眼刷大时锚杆、锚索的使用量，减少了支护成本。
11.作为上述技术方案的进一步改进，木垛间排距为9000*1000mm。
12.发明配合传统沿空留巷技术实现了工作面之间无煤柱开采，避免了采空区自然发火危险，巷道应力集中程度减少。
13.本发明的另一方面提供一种采煤工作面撤架通道控顶工艺，包括如下步骤：
14.(1)根据矿井实际条件布置工作面，对工作面进行回采，同时按照沿空留巷对工作面轨道巷进行留巷，形成轨道留巷段，工作面运输巷自然垮落；
15.(2)当采煤工作面推采接近工作面主巷道时，对工作面进行刷大同时加强顶板的稳定性，施工锚索及锚带；
16.(3)工作面切眼刷大的同时，按照切眼断顶线施工切眼断顶孔；
17.(4)根据切眼断顶孔并施工采煤工作面切眼断放炮顶孔，当采煤工作面切眼刷大预透工作面主巷道时，隔断采空区顶板矿山压力向工作面主巷道的传递；
18.(5)采煤工作面切眼刷大形成撤架通道；
19.(6)对采煤工作面综采支架进行回撤，回撤综采支架通过撤出通道由工作面轨道巷撤出
20.(7)重复步骤6直至工作面综采支架全部撤出；
21.(8)采用风筒布、单体、u型棚以及连棚腿对工作面下隅角以及工作面主巷道的采空区侧进行封闭；
22.(9)启动地面或井下混凝土灌注系统，对撤出通道和木垛安装区灌注混凝土。
23.作为上述技术方案的进一步改进，在步骤(3)中，切眼断顶眼间距为500mm，深度为8m。
24.作为上述技术方案的进一步改进，在步骤(6)中，每撤出6组综采支架在撤架通道内支设一组木垛。
25.从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：通过支设木垛安装区并灌注混凝土形成混凝土墙，成功实现了采煤工作面切眼留巷；通过采煤工作面切眼刷大并支设木垛安装区灌注混凝土形成混凝土墙置换主要大巷保护煤柱，提高了采煤工作面的回采率；木垛安装区灌注混凝土密闭留巷的方式，避免了综采工作面采空区有毒有害气体的溢出；同时工作面主巷道与采空区之间通过木垛混凝土墙隔离，加强了主要巷道顶板的支护强度，保证了巷道的完整性，减少了工作面主巷道维修工程量。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，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。
27.图1为具体实施方式的采煤工作面撤架通道结构示意图。
28.图2为具体实施方式的木垛灌注混凝结构示意图。
29.图3为图1中a-a的剖面示意图。
30.图4为图2中b-b的剖面示意图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1.工作面主巷道，2.灌混凝土主干路，3.工作面轨道巷，4.轨道巷留巷段，5.采空区，6.灌混凝土支干路，7.切眼断顶线，8.切眼断顶孔，9.木垛，10.工作面运输巷，11.锚索，12.锚带，13.综采支架，14.撤架通道，15.混凝土。
具体实施方式
32.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
33.参考图1-4所示，本发明提供一种采煤工作面撤架通道控顶机构，包括工作面主巷道1、工作面轨道巷3、采空区5、工作面运输巷10和综采支架13；所述采空区5的两侧分别为工作面轨道巷3和工作面运输巷10；所述综采支架13设置于所述采空区5的一侧，所述综采支架13的一侧设置木垛安装区，所述工作面主巷道1通过木垛安装区与采空区5隔离；木垛安装区设置有撤架通道14并填充有混凝土15；通过支设木垛安装区并灌注混凝土15形成混凝土墙，成功实现了采煤工作面切眼留巷；通过采煤工作面切眼刷大并支设木垛安装区灌注混凝土15形成混凝土墙置换主要大巷保护煤柱，提高了采煤工作面的回采率；木垛安装区灌注混凝土密闭留巷的方式，避免了综采工作面采空区有毒有害气体的溢出；同时工作面主巷道1与采空区之间通过木垛混凝土墙隔离，加强了主要巷道顶板的支护强度，保证了巷道的完整性，减少了工作面主巷道1维修工程量。
34.还包括灌混凝土主干路2和灌混凝土支干路6；所述灌混凝土支干路6分别与所述灌混凝土主干路2和木垛安装区连接。
35.木垛安装区每50米设置一段灌浆区间。
36.所述工作面轨道巷3上设置有轨道巷留巷段4。
37.还包括切眼断顶线7，所述切眼断顶线7位于所述工作面主巷道1和木垛9之间，所述切眼断顶线7上设置有切眼断顶孔8。工作面主巷道1和采空区5侧放炮断顶，隔绝了采空区5侧顶板矿山压力向工作面主巷道1顶板的转移，避免了矿山压力对主要巷道的影响
38.木垛安装区设置有多个木垛9，多个木垛9通过锚带12连接并通过锚索11固定；采煤工作面刷大时顶板采用木垛9支护，减少了采煤切眼刷大时锚杆、锚索的使用量，减少了支护成本。
39.木垛9间排距为9000*1000mm。
40.发明配合传统沿空留巷技术实现了工作面之间无煤柱开采，避免了采空区自然发火危险，巷道应力集中程度减少。
41.采煤工作面撤架通道控顶工艺及实施方法如下：
42.(1)根据矿井实际条件合理布置工作面，并按照常规综采工艺对工作面进行回采，同时按照沿空留巷的方式对工作面轨道巷3进行留巷，形成轨道留巷段4，工作面运输巷10不做处理，自然垮落。
43.(2)当采煤工作面推采接近工作面主巷道1时，对工作面进行刷大同时为加强顶板的稳定性，工作面刷大时按照设计的间排距(一般为1000*1000mm，此数据仅供参考，具体数据需根据矿井的实际确定)施工锚索11及锚带12。
44.(3)工作面切眼刷大的同时，合理分析采煤工作面顶板的力学特性，按照设计的切眼断顶线7施工切眼断顶孔8，切眼断顶眼间距为500mm，深度为8m(该数据仅供参考，切眼间距及深度需根据矿井地质条件及顶板的岩性合理设计)。
45.(4)根据设计的切眼断顶孔并施工采煤工作面切眼断放炮顶孔，当采煤工作面切眼刷大预透工作面主巷道1时，隔断采空区5顶板矿山压力向主巷道1的传递。
46.(5)采煤工作面切眼刷大形成撤架通道14。
47.(6)根据设计对采煤工作面综采支架13进行回撤，回撤综采支架通过撤出通道14由工作面轨道巷3撤出，每撤出6组支架在撤架通道内支设一组木垛9。
48.(7)重复步骤6直至工作面综采支架全部撤出，木垛9间排距一般为9000*1000mm(此数据仅供参考，具体值需根据矿井实际条件确定)。
49.(8)采用风筒布、单体、u型棚以及连棚腿对工作面下隅角(加大支设密度，提高抗冲击能力)以及主巷道1采空区侧进行封闭。
50.(9)启动地面或井下混凝土灌注系统，对撤出通道14木垛区域灌注混凝土。
51.在上述实施例中，需要说明书的是根据地形设置混凝土质量浓度，混凝土一般由石子、水泥及沙构成。根据煤层倾角，合理划分灌浆区间，布设灌混凝土支干路6，尽可能减小混凝土对工作面下隅角的冲击，一般每50米设定一段灌浆区间；起动混凝土灌注系统，混凝土15通过灌混凝土主干路2、灌混凝土支干路6对木垛安装区进行混凝土灌注。
52.通过实施上述步骤在实现采煤工作面综采支架安全高效回撤的同时，煤炭资源全部回收且实现了工作面切眼完成留巷，并保证了工作面主巷道1的完整性。
53.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。