冲击地压条件下机械化作业线施工工艺的制作方法

1.本发明涉及冲击地压条件下机械化作业线施工工艺，属于煤矿技术领域。


背景技术：

2.目前，我国矿山大多进入深部开采，冲击地压问题越来越严重，地压显现越来越明显，严重制约了矿井建设的进度，研究一套在冲击地压下的机械化作业线是很有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足，而提供冲击地压条件下机械化作业线施工工艺。
4.本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
5.冲击地压条件下机械化作业线施工工艺，包括如下步骤：
6.步骤1：在冲击地压矿井安装监控预警平台，将煤体应力监测、微震监测、钻屑数据监测数据上传至平台；
7.步骤2：针对矿井划分的冲击危险区域可安装冲击地压应力在线监测系统，通过在煤体内埋设高精度应力传感器，实时监测采动围岩近场系统内静载荷的积聚及变化；
8.步骤3：工作面两顺槽施工区段为弱冲击危险区域，根据矿下发的业务联系书，卸压方式采用顺槽帮部回采侧、煤柱侧打设卸压孔，随着掘进面的不断推进，不断跟进卸压工作；
9.步骤4：针对工作面掘进巷道底煤留设区域进行卸压处理，底板煤柱侧打设卸压孔方式卸压，巷道底煤厚度≥10米的区域，钻孔长10m；底煤厚度小于10m的区域，钻孔施工见岩为止；
10.步骤5：按间3.1～3.3m，垂直于煤帮斜向下60
°
施工，卸压孔深度施工至煤层底板，孔径φ153mm，距离迎头小于等于30m，在迎头施工3个孔径150～155mm钻孔，水平布置，孔深50m；当掘进迎头至卸压孔底部距离小于10m时，补打下一轮钻孔，如此循环，卸压孔打完及时封孔；
11.步骤6：当掘进迎头发现冲击危险时，采用加密钻孔的方式进行解危卸压，即迎头钻孔增加至5个，其他参数与卸压参数一致；
12.步骤7：当巷道两帮监测到冲击危险时，首先利用钻屑法确定危险范围，然后采取解危措施，钻孔施工时要与之前的卸压钻孔交错布置，若应力集中程度较高，大直径钻孔施工速度慢或解危效果不明显时，应当实施煤层爆破解危或其他措施。
13.步骤8：当工作面监测到有冲击地压危险，且采用大直径钻孔无法及时卸压或卸压效果不明显时，在工作面危险区域顺槽两帮煤体可实施煤体爆破卸压，起爆点到爆破地点的距离不得小于300m，躲炮时间建议不小于30min。
14.步骤9：当前述解危险工作效果不理想时，针对巷道底板采取爆破解危措施，施工位置为顺槽的两帮底角，从工作面煤壁位置向外施工。
15.优选的，所述工作面两顺槽掘进期间检测的方法主要采用微震法、钻屑法及煤体应力在线监测方法并建立台账。
16.优选的，所述微震法监测：微震监测法就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动冲击地压规律，通过识别矿山动力灾害活动规律冲击地压实现危险性评价和预警。
17.优选的，所述钻屑法具体方法：钻屑法是通过在煤层中打直径为42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法。
18.优选的，所述在线监测方法主要采用顶板离层仪和锚索应力计：煤体应力在线监测已广泛用于冲击地压的监测预报，这种方法具有连续监测的特点，能直接获得煤岩体的相对应力，因此能更直观的反应监测位置的冲击危险程度。
19.优选的，在步骤3中，孔深18～22m，间距30～3.3m，第一个孔距迎头小于等于50m。
20.优选的，所述封孔材料采用黄土或者水泥或，所述封孔≥3m。
21.优选的，所述预警平台采用双回路供电，设置了ups不间断电源。
22.优选的，在初次掘进时，底板放大400mm，在初次来压后用后地板鼓起约400mm，再利用防爆挖掘机及时进行起底。
23.优选的，所述工作面回风顺槽以掘锚一体机、挖机起底、钻机卸压、转载胶带机、dsj800型胶带输送机为主要设备连续出矸石的冲击地压煤巷机械化作业线。
24.本发明的有益技术效果：按照本发明的冲击地压条件下机械化作业线施工工艺，本发明利用所掌握的煤巷机械化作业线施工技术，形成了适合煤矿地质条件的大断面煤巷快速、高效机械化掘进综合配套技术，通过科学安排劳动组织和优化作业工序，从而实现降低工人的劳动强度、减少用工和提高冲击地压煤巷单进的目的，降低劳动强度，提高工作效率，做到了“机械化减人，自动化换人”，能够有效地降低劳动强度，确保施工安全。
具体实施方式
25.为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
26.本实施例提供的1、冲击地压条件下机械化作业线施工工艺，包括如下步骤：
27.步骤1：在冲击地压矿井安装监控预警平台，将煤体应力监测、微震监测、钻屑数据监测数据上传至平台；
28.步骤2：针对矿井划分的冲击危险区域可安装冲击地压应力在线监测系统，通过在煤体内埋设高精度应力传感器，实时监测采动围岩近场系统内静载荷的积聚及变化；
29.步骤3：工作面两顺槽施工区段为弱冲击危险区域，根据矿下发的业务联系书，卸压方式采用顺槽帮部回采侧、煤柱侧打设卸压孔，随着掘进面的不断推进，不断跟进卸压工作；
30.步骤4：针对工作面掘进巷道底煤留设区域进行卸压处理，底板煤柱侧打设卸压孔方式卸压，巷道底煤厚度≥10米的区域，钻孔长10m；底煤厚度小于10m的区域，钻孔施工见岩为止；
31.步骤5：按间3.1～3.3m，垂直于煤帮斜向下60
°
施工，卸压孔深度施工至煤层底板，
孔径φ153mm，距离迎头小于等于30m，在迎头施工3个孔径150～155mm钻孔，水平布置，孔深50m；当掘进迎头至卸压孔底部距离小于10m时，补打下一轮钻孔，如此循环，卸压孔打完及时封孔；
32.步骤6：当掘进迎头发现冲击危险时，采用加密钻孔的方式进行解危卸压，即迎头钻孔增加至5个，其他参数与卸压参数一致；
33.步骤7：当巷道两帮监测到冲击危险时，首先利用钻屑法确定危险范围，然后采取解危措施，钻孔施工时要与之前的卸压钻孔交错布置，若应力集中程度较高，大直径钻孔施工速度慢或解危效果不明显时，应当实施煤层爆破解危或其他措施。
34.步骤8：当工作面监测到有冲击地压危险，且采用大直径钻孔无法及时卸压或卸压效果不明显时，在工作面危险区域顺槽两帮煤体可实施煤体爆破卸压，起爆点到爆破地点的距离不得小于300m，躲炮时间建议不小于30min。
35.步骤9：当前述解危险工作效果不理想时，针对巷道底板采取爆破解危措施，施工位置为顺槽的两帮底角，从工作面煤壁位置向外施工。
36.工作面两顺槽掘进期间检测的方法主要采用微震法、钻屑法及煤体应力在线监测方法并建立台账。微震法监测：微震监测法就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动冲击地压规律，通过识别矿山动力灾害活动规律冲击地压实现危险性评价和预警。钻屑法具体方法：钻屑法是通过在煤层中打直径为42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法。在线监测方法主要采用顶板离层仪和锚索应力计：煤体应力在线监测已广泛用于冲击地压的监测预报，这种方法具有连续监测的特点，能直接获得煤岩体的相对应力，因此能更直观的反应监测位置的冲击危险程度。
37.在步骤3中，孔深18～22m，间距30～3.3m，第一个孔距迎头小于等于50m。封孔材料采用黄土或者水泥或，封孔≥3m。预警平台采用双回路供电，设置了ups不间断电源。在初次掘进时，底板放大400mm，在初次来压后用后地板鼓起约400mm，再利用防爆挖掘机及时进行起底。工作面回风顺槽以掘锚一体机、挖机起底、钻机卸压、转载胶带机、dsj800型胶带输送机为主要设备连续出矸石的冲击地压煤巷机械化作业线。
38.在冲击地压防治方面，工作面两顺槽掘进主要以“钻屑检测和应力监测为主、微震监测为辅”“以大直径钻孔卸压和爆破卸压为特殊卸压措施”的冲击地压监测管理与预警系统并建立台账。
39.充分利用“以钻屑监测和应力监测为主、微震监测为辅”的“矿井
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采区
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工作面
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巷道点”四级监测预警体系。运用钻屑、应力、微震、矿压等冲击地压综合监测预警方法，实现下山煤柱巷道、采掘巷道的全覆盖动静载、点面相结合监测预警模式。在冲击地压防治方面，工作面两顺槽掘进期间检测的方法主要采用微震法、钻屑法及应力在线监测方法并建立台账。微震法监测：微震监测法就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动冲击地压规律，通过识别矿山动力灾害活动规律冲击地压实现危险性评价和预警。钻屑法具体方法：钻屑法是通过在煤层中打直径为42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险
的一种方法。煤体应力在线监测方法主要采用顶板离层仪和锚索应力计：煤体应力在线监测已广泛用于冲击地压的监测预报，这种方法具有连续监测的特点，能直接获得煤岩体的相对应力，因此能更直观的反应监测位置的冲击危险程度。针对矿井划分的冲击危险区域可安装冲击地压应力在线监测系统，通过在煤体内埋设高精度应力传感器，实时监测采动围岩近场系统内静载荷的积聚及变化，从冲击地压发生的内因角度监测并警示应力或能量状态，为减灾避灾提供指导。目前工作面两顺槽施工区段为弱冲击危险区域，根据矿下发的业务联系书，卸压方式采用顺槽帮部回采侧、煤柱侧打设卸压孔，孔深20m，间距3.2m，第一个孔距迎头不大于50m，随着掘进面的不断推进，不断跟进卸压工作，底煤较厚时，两帮受力向下传递，底板煤体必然成为承载主体，在动压载荷作用下更易发生破坏，尤其具有冲击倾向性的底煤本身具备积聚弹性能并发生冲击破坏的特性。针对工作面掘进巷道底煤留设区域进行卸压处理，底板煤柱侧打设卸压孔方式卸压，巷道底煤厚度超过10m的区域，钻孔长10m；底煤厚度小于10m的区域，钻孔施工见岩为止。按间距3.2m，垂直于煤帮斜向下60
°
施工，卸压孔深度施工至煤层底板，孔径φ153mm，距离迎头不超过30m。在迎头施工3个孔径153mm钻孔，水平布置，孔深50m。当掘进迎头至卸压孔底部距离小于10m时，补打下一轮钻孔，如此循环，即始终保证掘进迎头前方10m处于卸压范围。卸压孔打完及时封孔，封孔的目的一是为了防止大直径钻孔破坏巷道的锚杆支护段，二是为了避免煤体内漏风发生自燃。大直径钻孔的封孔材料可以采用黄土、水泥或其他材料均可。封孔长度不小3m。采用钻孔卸压措施时，应制定防治诱发冲击伤人的安全防护措施。掘进期间每天对监测数据进行分析，综合分析冲击地压危险程度，当监测有冲击危险时，应立即向矿调度室和防冲科室汇报，及时对监测异常地段进行卸压处理。当掘进迎头发现冲击危险时，采用加密钻孔的方式进行解危卸压，即迎头钻孔增加至5个，其他参数与卸压参数一致。当巷道两帮监测到冲击危险时，首先利用钻屑法确定危险范围，然后采取解危措施，钻孔施工时要与之前的卸压钻孔交错布置。若应力集中程度较高，大直径钻孔施工速度慢或解危效果不明显时，应当实施煤层爆破解危或其他措施。当工作面监测到有冲击地压危险，且采用大直径钻孔无法及时卸压或卸压效果不明显时，在工作面危险区域顺槽两帮煤体可实施煤体爆破卸压，起爆点到爆破地点的距离不得小于300m，躲炮时间建议不小于30min。综合考虑卸压效果，当前述解危险工作效果不理想时，可考虑针对巷道底板采取爆破解危措施，施工位置为顺槽的两帮底角，从工作面煤壁位置向外施工。
40.在机械化作业线选择方面，工作面运输顺槽以综掘机、锚杆钻车、挖机起底、钻机卸压、转载胶带机、dsj800型胶带输送机为主要设备连续出矸石的冲击地压煤巷机械化作业线；工作面回风顺槽以掘锚一体机、挖机起底、钻机卸压、转载胶带机、dsj800型胶带输送机为主要设备连续出矸石的冲击地压煤巷机械化作业线。
41.巷道掘进均为全断面先拱后帮掘进施工，循环进尺0.8m，最小控顶距0.2m，最大控顶距1m，严禁空顶作业。
42.监控预警系统
43.在冲击地压矿井安装监控预警平台，将应力监测、微震监测等监测数据上传至平台，利用专用综合分析软件，实现自动化、多参数联合预警，判定各矿井冲击地压危险程度。实时跟踪甲方综合监测预警平台对各矿冲击地压监测预警系统运行状况，实时监控，确保预警处置及时有效。
44.预警平台采用双回路供电，设置了ups不间断电源，井下防冲监测系统专电专用，保证各系统不间断运行，数据通讯及时连续，实现矿井的实时监控和多参数综合预警，切实发挥监测预警对防冲工程施工的指导作用。
45.应力在线法监测
46.该方法具有连续监测的特点，能直接获得煤岩体的相对应力，因此能更直观的反应监测位置的冲击危险程度。通过在煤体内埋设高精度应力传感器，实时监测采动围岩近场系统内静载荷的积聚及变化，从冲击地压发生的内因角度监测并警示应力或能量状态，从而为减灾避灾提供指导。为了监测巷道煤体应力变化情况，设计在评价得的中等及以上危冲击危险区域安装应力计。
47.设计巷道回采帮安装应力计，安装参数为：以组为单位，每组按深
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浅布置两台应力计，组内应力计间距1m，每两组间距30m，安装深度8m、12m，安装孔径42mm，初次注压为5mpa。应实现24小时在线传输，便于及时掌控现场冲击危险状态。
48.煤体应力监测系统在进行预警时，阈值的设定需根据冲击地压理论和煤矿现场的实际条件进行综合确定，初始预警值的确定参考以往监测数据，在采掘期间，预警值应根据初期应用效果不断优化。地面监控中心人员通过该功能可及时掌握采掘工作面冲击地压发生可能性，为科学组织避灾及针对性解危提供依据。
49.钻屑法监测
50.钻屑法是通过在煤层中打直径为42mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种方法。掘进工作面正头施工2个钻屑孔，每次钻屑检测后掘进预留安全距离不小于5m。掘进工作面滞后迎头10
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100m范围、回采工作面超前40
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120m范围内实体煤侧巷帮实施钻屑监测孔，每周循环检测一次；钻屑孔间距10
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15m，钻屑孔直径42mm，孔深为15
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20m。
51.具有强冲击危险的区域预警区域每天检验一次，其他区域根据现场情况2～3天检测一次，布置5或7个钻屑孔。
52.综上所述，在本实施例中，按照本实施例的冲击地压条件下机械化作业线施工工艺，降低消耗节能电动液压系统所需功率，只有气动钻进功率损耗的1/3，功率损失小，故可节约能源。凿岩效率高，速度快经过实践对比，在同等条件和要求下，凿深孔用液压凿岩机比气动凿岩机的凿岩速度提高2倍以上。改善工作环境，降低噪音由于液压凿岩不必排除废气，因而也没有废气所夹杂的油污造成对环境的污染，提高了工作面的能见度，改善了操作环境；液压凿岩除金属撞击声外，无废气排放声音，故比气动凿岩噪音可降低5—10db。提高了安全系数掘进机割煤后，均采用机载前探梁作为临时支护，代替了传统工艺的单体液压支柱临时支护，支护工操作位置远离工作面，处于支护体下工作，防止了空顶作业，有利于安全生产。降低劳动强度和职业危害大部分的任务都由机械设备完成，人员只需操作控制手柄便可，大大降低了工人劳动强度；施工中伴随着的震动、噪音、粉尘都比以前小，改善了职工工作环境，从而减少了职业病的发生。减人提效、提高质量采用5人便能完成工作面的支护工作，提高工效，且锚杆锚索施工能够一次加压、预紧到位，不需要人工二次紧固。煤矿用挖掘机配合胶带输送机有如下优点效率高：挖掘机起底机械化程度高，装岩速度快，大大的提高了生产效率。装岩净：挖掘机采用电动全液压传动，结构紧凑，推进力大，扒取范围广，可以全断面装岩，不留死角，不需人工辅助清理巷道。受限小：采用带式输送机运送矸
石，实现了连续运输，其运输能力大且速度快。冲击地压煤巷使用钻机的优点迎头施工卸压孔有效降低掘进过程中的煤爆声，提高巷道截割成型，保证质量。巷道采用钻机施工帮部底板卸压孔，有效降低巷道帮、底来压，减少后期的巷道维护。
53.以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。