一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺的制作方法

1.本发明涉及煤矿采煤技术领域，尤其涉及一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺。


背景技术：

2.厚煤层的综采放顶煤开采方式成本低、产能大、效率高，是煤矿集约化安全高效开采的重要技术方法之一。近年来，综采放顶煤开采技术快速发展，“三机”配套装备能力升级，产能大幅提升。因此，加快综采放顶煤工作面的生产准备进度，保持采掘平衡是实现矿井生产可持续发展的关键。
3.837机巷设计工程量385m，已施工360m，其中大倾角煤顶下掘进长度为210m。巷道断面规格：宽4.8m，高3.3m，巷道平均上山施工角度22
°
，最大施工坡度38
°
。现有技术中，837机巷大倾角煤顶下掘进工艺存在以下缺陷：
4.(1).煤层角度大、煤层松软，顶板管理困难大
5.837机巷平均上山22
°
，巷道施工期间受地质构造影响，煤层抬升，造成大部分地段大倾角煤顶下上山掘进，且该区域8煤松软，松散系数仅为0.22。掘进期间，存在顶板冒落风险。
6.(2).大倾角上山掘进，端面防护困难
7.837机巷掘进断面积达18.5m2，大断面上山存在片帮塌落风险。
8.(3).顶板管理难度大，瓦斯管控风险高
9.8煤为突出煤层，本区瓦斯含量5.1m3/t，顶板管控不到位带来直接后果为煤大量冒落，进而导致瓦斯涌出，安全施工风险大。2019年837机巷在施工过程中受构造影响，发生两起端面抽冒引起的瓦斯超限事故，其中在“8
·
22”瓦斯超限事故中，瓦斯最大浓度达1.08％。基于上述陈述，本发明提出了一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺。


技术实现要素：

10.本发明的目的是为了解决现有技术中厚煤层采放技术存在煤层角度大、煤层松软，顶板管理困难大，大倾角上山掘进，端面防护困难，瓦斯管控风险高的问题，而提出的一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺。
11.一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺，包括以下步骤：
12.s1.台阶法施工
13.根据大角度上山特点，采用“台阶法”施工，降低迎头巷道施工高度，迎头一台阶高度控制1.5m-1.8m，二、三台阶依次增加巷道高度，台阶设置个数根据巷道坡度大小适当调整，一般不低于3级台阶，循环迈步施工；
14.s2.中深孔注浆锚杆
15.煤顶下掘进时，在迎头端面内布置16个孔(11个孔加固前方顶板，中部5个孔加固端面防塌)，孔深9.9米，利用专用接头将3根3.3米长注浆锚杆连接起来，后进行注浆加固，注浆结束后掩护进尺；
16.本发明对注浆参数进行优化调整，提出了中深孔注浆骨架思路，使用电动注浆泵注浆，同时接多个注浆头，网络式快速注浆，提高注浆效率；同时简化施工工序，提高施工效率，先后试验多次，效果良好，。掘进单轮注浆停头时间仅为1天，掩护掘进施工距离均在7米以上；
17.s3.注水
18.迎头端面布置2-3个注水孔，提前注水，提高煤层塑性，注水、注浆辅助进行；
19.s4.锚索梁 锁腿锚杆
20.及时采用主动支护加固顶板，大倾角煤顶下掘进，中顶布置三道锚索梁，锚索要求深入岩石中不低于2.0m，两帮布置锁腿锚杆加固，索梁及锁腿锚杆滞后迎头均不大于15m。
21.s5.平顶29u型钢棚
22.采用平顶29u型钢棚支护，同时根据巷道变形压力情况，适当增大拱顶弧度，提高巷道支护强度。
23.s6.工序转变
24.根据大倾角煤顶下上山掘进特点，调整原有施工工序，先进行顶板超前支护，后进行端面临时支护，最后进行顶板永久支护，管顶先管帮。
25.本发明提出的一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺，具有以下有益效果：
26.837机巷大倾角煤顶下上山掘进，通过采用“台阶 跟钻锚注平”掘进施工工艺，有效的管控了顶板。主要效果如下：
27.1.安全系数大大提高
28.以往大倾角煤顶下上山进，或多或少出现掉顶瓦斯超限等事故，837机巷掘进自采取以上工艺后，杜绝了相关顶板事故发生。特别是在过断层过构造带期间，严格落实中深孔超前注浆加固方案，压茬循环迈步施工，有效管控了顶板。
29.2.效率保障
30.坚持“管好顶板就是保障进尺”理念，顶板管控到位，不出问题，进尺就能连续，接替就有保障。
31.3.推广借鉴意义
32.大倾角上山掘进特别是煤顶下大倾角上山掘进顶板管理方案优化，以及大倾角单轨吊运输，为矿区其他类似条件安全掘进提供了借鉴意义。
附图说明
33.图1为本发明提出的一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺中的台阶法施工示意图。
34.图2为本发明提出的一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺中837机巷注浆锚杆布置断面图。
具体实施方式
35.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
36.实施例
37.本发明提出的一种机巷大倾角煤顶下掘进工艺，迎头顶板采用“台阶 钻锚注平”法管理施工，具体步骤如下：
38.s1.台阶法施工
39.根据大角度上山特点，采用“台阶法”施工，降低迎头巷道施工高度。迎头一台阶高度控制1.5m-1.8m，二、三台阶依次增加巷道高度，台阶设置个数根据巷道坡度大小适当调整，一般不低于3级台阶，循环迈步施工。
40.s2.中深孔注浆锚杆
41.现有技术中，煤顶下掘进时，坚持超前支护注浆加固顶板，先在迎头两棚范围内采用封山喷浆方式加固，初期在迎头利用3200钻机施工超前骨架孔，孔深15m，骨架以废旧钻杆为主，骨架施工完毕后注浆，掩护进尺。该工艺缺点明显，注浆量大且耗时长，一般一轮注浆水泥用量为200袋，注浆结束后，虽掩护进尺最长距离能达到12米，但停头时间长达10天。
42.本发明针对注浆参数进行优化调整，提出了中深孔注浆骨架思路，在迎头端面内布置16个孔(11个孔加固前方顶板，中部5个孔加固端面防塌)，孔深9.9米，利用专用接头将3根3.3米长注浆锚杆连接起来，后进行注浆加固。使用电动注浆泵注浆，同时接多个注浆头，网络式快速注浆，提高注浆效率。同时简化施工工序，提高施工效率，先后试验多次，效果良好。掘进单轮注浆停头时间仅为1天，掩护掘进施工距离均在7米以上。
43.s3.注水
44.迎头端面布置2-3个注水孔，提前注水，提高煤层塑性，注水、注浆辅助进行。
45.s4.锚索梁 锁腿锚杆
46.及时采用主动支护加固顶板，大倾角煤顶下掘进，中顶布置三道锚索梁，锚索要求深入岩石中不低于2.0m，两帮布置锁腿锚杆加固，索梁及锁腿锚杆滞后迎头均不大于15m。
47.s5.平顶29u型钢棚
48.采用平顶29u型钢棚支护，同时根据巷道变形压力情况，适当增大拱顶弧度，提高巷道支护强度。
49.s6.工序转变
50.根据大倾角煤顶下上山掘进特点，调整原有施工工序，先进行顶板超前支护，后进行端面临时支护，最后进行顶板永久支护，管顶先管帮。。
51.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。