一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法与流程

本发明属于矿山井下综合机械化开采，尤其涉及一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法。

背景技术：

1、在矿山井下综采工作面推进过程中，常会遇到因岩溶地质作用形成的溶洞与溶蚀区。此类区域岩体破碎、结构松散、稳定性极差，且可能含有水、泥沙等充填物，构成了冒顶、片帮、支架失稳、突水溃沙等多重重大安全隐患，严重威胁工作面的安全生产和作业人员的人身安全。随着浅部资源的逐渐枯竭，越来越多的矿山进入岩溶发育区开采，工作面遭遇溶洞溶蚀区的频率和规模呈上升趋势，已成为制约矿井安全高效生产的突出难题。

2、目前行业内对于综采工作面过溶洞溶蚀区尚缺乏系统化、标准化的应对方法，现有技术多依赖现场工程技术人员的局部经验进行被动处理，存在预测不准、分类不清、支护针对性不强、风险管控脱节等问题，导致施工安全性低、效率差、成本高，严重制约工作面的安全高效推进。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，步骤如下：

4、获取工作面方向上的溶蚀区信息，其中，溶蚀区信息包括位置、形态以及大小；

5、基于获取的溶蚀区信息，对溶蚀区进行揭露并确定揭露规模；

6、基于溶蚀区信息、溶蚀区的揭露规模，选择溶蚀区的支护方案；

7、基于选择的支护方案，对溶蚀区进行支护；

8、支护完成后，进行循环开采作业。

9、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，获取工作面方向上的溶蚀区信息的方法包括：

10、沿综采工作面倾向布设多个探眼组，相邻两探眼组的间距为5m-10m，每个探眼组包括一个上仰角15°的探眼、一个平行于掘进方向的探眼以及一个下俯角15°-20°的探眼，探眼的深度为3m-5m。

11、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，对溶蚀区进行揭露时，采用下行割矿方式，牵引速度、采高均低于正常值，顶部保留岩层护顶层，岩层护顶层厚度为0.3-0.5m。

12、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，基于溶蚀区的位置信息，将溶蚀区分为以下类别：

13、第一类，溶蚀区位于工作面顶板上方；

14、第二类，溶蚀区与工作面正交或斜交且顶板具有空洞；

15、第三类，溶蚀区位于工作面底板；

16、第四类，溶蚀区贯通工作面的顶板以及底板；

17、其中，针对第二类溶蚀区，当揭露区域的宽度≤0.5m时，判断为小规模；当0.5m＜揭露区域的宽度≤1.5m时，判断为中等规模；当揭露区域的宽度＞1.5m时，判断为大规模；

18、针对第三类溶蚀区，当揭露区域的宽度≤1.5m时，判断为小规模；当1.5m＜揭露区域的宽度≤5m时，判断为中等规模；当揭露区域的宽度＞5m时，判断为大规模；

19、针对不同类别、不同规模的溶蚀区，选择不同的支护方案。

20、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第一类溶蚀区：

21、在支护时，将液压支架的护帮板向矿壁侧伸出以支护暴露的溶蚀区侧帮；切割溶蚀区下方矿体后，将液压支架向前拉移以支护顶板。

22、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第二类溶蚀区：

23、判断为小规模时，将液压支架的伸缩梁向前伸出以支护顶板；

24、判断为中等规模时，在液压支架前方使用单体液压支柱配合板材向上支撑空洞内矸石以支护空洞区，伸出液压支架护帮板护住顶板；

25、判断为大规模时，在液压支架的横梁上安装多根钢梁，钢梁的一端搭接在支架顶梁上，另一端伸向矿侧壁并用单体支柱支撑，在钢梁上方铺设锚网，在液压支架上安装防倒防陷装置，并将各液压支架连接为整体。

26、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第三类溶蚀区：

27、判断为小规模时，用废弃物料充填溶蚀区；

28、判断为中等规模时，首先用废弃物料充填溶蚀区，随后用矸石回填，在充填区段沿工作面走向间隔顺序铺设枕木，在枕木上方沿工作面倾向铺设钢梁，刮板输送机在钢梁上移动；

29、判断为大规模时，首先用废弃物料充填溶蚀区，随后用矸石回填，在充填区段沿工作面走向间隔顺序铺设枕木，在枕木上方沿工作面倾向铺设钢梁，此时枕木的铺设密度大于中等规模时枕木的铺设密度，将枕木、钢梁连接成整体，在液压支架上安装防倒防陷装置。

30、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第四类溶蚀区：

31、首先用废弃物料充填溶蚀区，随后用矸石回填，在充填区段沿工作面走向间隔顺序铺设枕木，在枕木上方沿工作面倾向铺设钢梁，此时枕木的铺设密度大于中等规模时枕木的铺设密度，将枕木、钢梁连接成整体；在液压支架的横梁上安装多根钢梁，钢梁的一端搭接在支架顶梁上，另一端伸向矿侧壁并用单体支柱支撑，在钢梁上方铺设锚网。

32、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第二类溶蚀区，且判断为大规模时，锚网选择菱形软质锚网，横向张拉钢丝绳，菱形软质锚网铺设在钢丝绳上方，钢丝绳之间的间距0.6m，菱形软质锚网铺设范围超过溶蚀区边缘2m-3m。

33、在本发明的综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法中，针对第三类溶蚀区，且判断为大规模时，相邻的枕木之间的间距≤0.4m，相邻的钢梁之间的间距≤0.4m。

34、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

35、本发明通过依次执行获取溶蚀区信息、揭露并确定规模、选择支护方案、实施支护、循环开采作业五个核心步骤，构建了从探测到恢复的全流程闭环，使过溶蚀区作业具备系统性和可操作性；以规范化的超前探测获取溶蚀区位置、形态及大小信息为决策依据，克服了现有技术预测不准的问题；通过对溶蚀区进行揭露并确定揭露规模，为后续分类决策提供了可靠基础；基于溶蚀区信息和揭露规模匹配差异化支护方案，使支护强度与地质实际高度适应，解决了分类不清、支护针对性不强的缺陷；通过各工序之间的有序衔接和整体统筹，实现了风险的超前识别与措施的精准投放，避免了无差别支护造成的材料浪费和安全盲区，有效提升了施工安全性和过地质构造带的综合效率。

1.一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，获取工作面方向上的溶蚀区信息的方法包括：

3.根据权利要求1所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，对溶蚀区进行揭露时，采用下行割矿方式，牵引速度、采高均低于正常值，顶部保留岩层护顶层，岩层护顶层厚度为0.3-0.5m。

4.根据权利要求1所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，基于溶蚀区的位置信息，将溶蚀区分为以下类别：

5.根据权利要求4所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第一类溶蚀区：

6.根据权利要求4所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第二类溶蚀区：

7.根据权利要求4所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第三类溶蚀区：

8.根据权利要求4所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第四类溶蚀区：

9.根据权利要求6所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第二类溶蚀区，且判断为大规模时，锚网选择菱形软质锚网，横向张拉钢丝绳，菱形软质锚网铺设在钢丝绳上方，钢丝绳之间的间距0.6m，菱形软质锚网铺设范围超过溶蚀区边缘2m-3m。

10.根据权利要求7所述的一种综采工作面通过溶洞溶蚀区域的施工方法，其特征在于，针对第三类溶蚀区，且判断为大规模时，相邻的枕木之间的间距≤0.4m，相邻的钢梁之间的间距≤0.4m。