大傾角、大斷面巷道施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大傾角、大斷面巷道施工方法，涉及采煤【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種施工安全，勞動(dòng)強(qiáng)度較低的大傾角、大斷面巷道施工方法。大傾角、大斷面巷道施工方法包括如下步驟：打出第一切眼并進(jìn)行支護(hù)；對(duì)第一切眼依次循環(huán)進(jìn)行多次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)操作直至第一切眼全長挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完畢形成第二切眼；對(duì)第二切眼依次循環(huán)進(jìn)行擴(kuò)幫和支護(hù)操作直至第二切眼全長擴(kuò)幫和支護(hù)完畢形成第三切眼；對(duì)第三切眼的底板進(jìn)行拉底。本發(fā)明采用分次擴(kuò)幫三次成巷技術(shù)，有利的解決了切眼擴(kuò)幫施工中瓦斯積聚問題、頂板支護(hù)安全問題，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了有利條件。
【專利說明】大傾角、大斷面巷道施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采煤【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大傾角、大斷面巷道施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前， 申請(qǐng)人:采煤生產(chǎn)中所掘送切眼均在2.4m寬，2m高，最后擴(kuò)幫形成的斷面在6m寬，2m高，由于斷面中等大小，所以在擴(kuò)幫時(shí)多是采用一次擴(kuò)幫成巷技術(shù)進(jìn)行施工。根據(jù)解決生產(chǎn)力與發(fā)展的需要， 申請(qǐng)人:針對(duì)較厚煤層開采的特點(diǎn)，決定采用大型支架實(shí)現(xiàn)大傾角、厚煤層綜采工作面一次采全高的首采目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，大傾角、大斷面切眼的成功形成是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，需要切眼擴(kuò)幫施工后寬度達(dá)10m，高度不小于4.2m，其掘送斷面積42m2。是歷次掘送切眼施工中高度最高、跨度最大、斷面最大的切眼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種施工安全，勞動(dòng)強(qiáng)度較低的大傾角、大斷面巷道施工方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:大傾角、大斷面巷道施工方法，其特征在于包括如下步驟:
[0005]A、按一次成巷方式沿底留頂煤施工打出第一切眼；第一切眼橫截面為矩形，寬度
2.4m,高度2.4m ;對(duì)第一切眼進(jìn)行支護(hù)，第一切眼的頂板采用錨索及錨桿、鋼筋托梁架和金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；
[0006]B、對(duì)第一切眼依次循環(huán)進(jìn)行多次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)操作直至第一切眼全長挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im ;挑頂至第一切眼高度為4.2米；擴(kuò)幫至第一切眼寬度為5.4m,擴(kuò)幫過程中保留1.0-1.2m厚的底煤；支護(hù)方式為采用錨索及錨桿、鋼筋托梁架和金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱支護(hù)；第一切眼挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第二切眼；
[0007]C、清理第二切眼內(nèi)挑頂、擴(kuò)幫掉落的雜物；
[0008]D、對(duì)第二切眼依次循環(huán)進(jìn)行擴(kuò)幫和支護(hù)操作，直至第二切眼全長擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im;擴(kuò)幫至第二切眼寬度為10m，擴(kuò)幫過程中保留1.0—
1.2m厚的底煤；支護(hù)方式為采用錨索及錨桿、鋼筋托梁架和金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱支護(hù)；第二切眼擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第三切眼；
[0009]E、清理第三切眼內(nèi)擴(kuò)幫掉落的雜物；
[0010]F、對(duì)第三切眼的底板進(jìn)行拉底至第三切眼全部高度為4.2米；
[0011]G、將短中柱更換為長中柱，長中柱兼起信號(hào)柱的作用。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:此次施工切眼為大傾角、大斷面巷道，為 申請(qǐng)人:首次施工嘗試。采用分次擴(kuò)幫三次成巷技術(shù)，有利的解決了切眼擴(kuò)幫施工中瓦斯積聚問題、頂板支護(hù)安全問題，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了有利條件。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為第一切眼橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為第一切眼支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為第一切眼支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為第二切眼橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為第二切眼支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為第三切眼未拉底時(shí)橫截面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖7為第三切眼未拉底時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖8為第三切眼拉底后橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖9為第三切眼拉底后支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中標(biāo)記為:第一切眼1、鋼筋托梁架2、錨索及錨桿3、金屬網(wǎng)4、第二切眼5、短中柱6、底煤7、第三切眼8、長中柱9。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明
[0024]大傾角、大斷面巷道施工方法，其特征在于包括如下步驟:
[0025]A、按一次成巷方式沿底留頂煤施工打出第一切眼I ;第一切眼I橫截面為矩形，寬度2.4m,高度2.4m ;對(duì)第一切眼I進(jìn)行支護(hù)，第一切眼I頂板采用錨索及錨桿3、鋼筋托梁架2和金屬網(wǎng)4聯(lián)合支護(hù)；第一切眼I橫截面結(jié)構(gòu)如圖1所示；第一切眼I支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖
2、圖3所示。
[0026]B、對(duì)第一切眼I依次循環(huán)進(jìn)行多次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)操作直至第一切眼I全長挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im ;挑頂至第一切眼I高度為4.2米；擴(kuò)幫至第一切眼I寬度為5.4m，擴(kuò)幫過程中保留1.0-1.2m厚的底煤7 ;支護(hù)方式為采用錨索及錨桿3、鋼筋托梁架2和金屬網(wǎng)4聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱6支護(hù)；第一切眼I挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第二切眼5 ;第二切眼5橫截面結(jié)構(gòu)如圖4所示，第二切眼5支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0027]C、清理第二切眼5內(nèi)挑頂、擴(kuò)幫掉落的雜物；
[0028]D、對(duì)第二切眼5依次循環(huán)進(jìn)行擴(kuò)幫和支護(hù)操作，直至第二切眼5全長擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im;擴(kuò)幫至第二切眼5寬度為10m，擴(kuò)幫過程中保留1.0-1.2m厚的底煤7 ;支護(hù)方式為采用錨索及錨桿3、鋼筋托梁架2和金屬網(wǎng)4聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱6支護(hù)；第二切眼5擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第三切眼8 ;第三切眼8橫截面結(jié)構(gòu)如圖6所示，第三切眼8支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖7所示。
[0029]E、清理第三切眼8內(nèi)擴(kuò)幫掉落的雜物；
[0030]F、對(duì)第三切眼8的底板進(jìn)行拉底至第三切眼8全部高度為4.2米；
[0031]G、將短中柱6更換為長中柱9，長中柱9兼起信號(hào)柱的作用。切眼最終橫截面結(jié)構(gòu)，切眼最終支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖9所示。
[0032]每次支護(hù)前應(yīng)注意清理幫頂浮石、傘檐。
[0033]此次施工切眼為大傾角、大斷面巷道，為 申請(qǐng)人:首次施工嘗試。采用分次擴(kuò)幫三次成巷技術(shù)，有利的解決了切眼擴(kuò)幫施工中瓦斯積聚問題、頂板支護(hù)安全問題，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了有利條件。
[0034]本方法即可應(yīng)用于IOm寬、4.2m高的切眼，也可應(yīng)用于大小接近的其他尺寸的切眼。
[0035]支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定方式如下:
[0036]本工作面支護(hù)設(shè)計(jì)由懸吊理論與圍巖松動(dòng)圈分類法確定:
[0037]I)錨桿長度確定:
[0038](I)通過煤層地質(zhì)柱狀圖及查表知本煤層頂板圍巖屬III類一般穩(wěn)定圍巖,其松動(dòng)圈值為1.0~1.5，根據(jù)圍巖松動(dòng)圈理論，當(dāng)松動(dòng)圈厚度L=0.4~1.5時(shí)，稱為中松動(dòng)圈，此時(shí)，圍巖的碎脹力比較明顯，L值一般小于常用錨桿長度，因此在設(shè)計(jì)上可采用懸吊理論。錨桿長度計(jì)算公式為: [0039]L=Id^LfL2
[0040]式中L-錨桿長度，m ；
[0041]k-為安全系數(shù)，一般根據(jù)巷道的重要程度及服務(wù)年限，取k=l~2.5 ;(考慮到切眼施工頂板跨度大的因素，安全系數(shù)取2)
[0042]h-不穩(wěn)定煤(巖)層厚度，m ；
[0043]L1-錨桿外露長度，m, 一般取值0.1m ；
[0044]L2-錨桿錨入穩(wěn)定巖層深度，m, 一般取0.3~0.4m。
[0045]計(jì)算得,錨桿長度L=L 9m。
[0046](2)根據(jù)煤巷工作面頂板松動(dòng)圈理論公式L=N (1.5+W/10)
[0047]式中L-錨桿長度，m ；
[0048]N-為安全系數(shù)，取I
[0049]W -巷道跨度，m ；
[0050]計(jì)算得，錨桿長度L=2.4m。
[0051]結(jié)合本巷道實(shí)際，最終確定錨桿長度取最大值2.4m。
[0052]2)錨桿間、排距計(jì)算式為
[0053]D < 冬
V/LP
[0054]式中:D錨桿間、排距，m;
[0055]Q---錨桿設(shè)計(jì)錨固力，kN ；
[0056]Y—圍巖的重力密度，kN/m3。
[0057]錨桿設(shè)計(jì)錨固力為60kN，圍巖的重力密度為25kN/m3，圍巖松動(dòng)圈值為150cm，代入上式計(jì)算得錨桿間、排距D < 1.26m?？紤]到實(shí)際運(yùn)用中頂板施工跨度大及錨桿錨固力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，故為確保施工安全，錨桿間、排距取值為1.0m。
[0058]3)錨桿直徑的確定
[0059]( I)計(jì)算方法I
[0060]φ — k Q / ( J I ；)
[0061 ] 式中:Φ -錨桿直徑；
[0062]Q-錨桿錨固力:根據(jù)工程類比法一般取70KN-60KN ；[0063]δ 3-Α3鋼抗拉強(qiáng)度，根據(jù)錨桿材質(zhì)取380Mpa ；
[0064]K-富余系數(shù)，取1.3;
[0065]由此可得:
[0066]
【權(quán)利要求】
1.大傾角、大斷面巷道施工方法，其特征在于包括如下步驟: A、按一次成巷方式沿底留頂煤施工打出第一切眼(I);第一切眼(I)橫截面為矩形，寬度2.4m，高度2.4m ;對(duì)第一切眼(I)進(jìn)行支護(hù)，第一切眼(I)的頂板采用錨索及錨桿(3)、鋼筋托梁架(2 )和金屬網(wǎng)(4 )聯(lián)合支護(hù)； B、對(duì)第一切眼(I)依次循環(huán)進(jìn)行多次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)操作直至第一切眼(I)全長挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im ;挑頂至第一切眼(I)高度為4.2米；擴(kuò)幫至第一切眼(I)寬度為5.4m，擴(kuò)幫過程中保留1.0-1.2m厚的底煤(7);支護(hù)方式為采用錨索及錨桿(3)、鋼筋托梁架(2)和金屬網(wǎng)(4)聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱(6)支護(hù)；第一切眼(I)挑頂、擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第二切眼(5)； C、清理第二切眼(5)內(nèi)挑頂、擴(kuò)幫掉落的雜物； D、對(duì)第二切眼(5)依次循環(huán)進(jìn)行擴(kuò)幫和支護(hù)操作，直至第二切眼(5)全長擴(kuò)幫和支護(hù)完畢，每次擴(kuò)幫和支護(hù)的長度均為Im;擴(kuò)幫至第二切眼(5)寬度為10m，擴(kuò)幫過程中保留1.0 — 1.2m厚的底煤(7);支護(hù)方式為采用錨索及錨桿(3)、鋼筋托梁架(2)和金屬網(wǎng)(4)聯(lián)合支護(hù)并在中部設(shè)置短中柱(6)支護(hù)；第二切眼(5)擴(kuò)幫和支護(hù)完成后形成第三切眼(8)； E、清理第三切眼(8)內(nèi)擴(kuò)幫掉落的雜物； F、對(duì)第三切眼(8)的底板進(jìn)行拉底至第三切眼(8)全部高度為4.2米； G、將短中柱(6)更換為長中柱(9)，長中柱(9)兼起信號(hào)柱的作用。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK103670426SQ201310752192
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】黃江平 申請(qǐng)人:四川川煤華榮能源股份有限公司花山煤礦