[发明专利]采煤工作面切眼支护结构及其支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采综采工作面的支护，具体是一种采煤工作面切眼支护结构及其支护方法。

技术背景

目前，综合机械化回采工艺得到了普遍推广和应用，综采工作面切眼的安装准备是工作面回采的重要环节，也是安全管理的重点。现有方法是（参见图1、图2）：掘进工作面上风下运到位后，按照正常施工方法采用金属拱形支架11掘进切眼，切眼与上风或下运贯通后，进行安装前的准备工作，首先进行加补大板12，大板12长度3.8米，在拱形支架棚梁之间一梁三柱形式进行加补。全切眼加补大板12完成之后，在进行扩面作业，扩面时采用3.6m方木13做梁配合2.5m或2.8m单体液压支柱8，一板四柱支护，扩面深度2400mm到2800mm，最终将采面扩到7m宽。

上述先掘进再加补扩面的支护方式存在以下问题：

①环节复杂，切眼一次掘完后，还需要加补大板和扩面两步工作；

②安全系数低，工作面切眼在第一次掘进中，已经发生破坏移动，在扩面中继续进行放炮作业，容易造成顶板破碎，易发冒顶事故；

③工作效率低，工期长，按照80米工作面切眼长度计算，掘进、加补、扩帮需要大约25-30天时间，时间夸度大，容易造成大板破损变形，在此情况下，需要再次加强支护；

④支护成本高，采面切眼加补扩帮均需要3.6米或3.8米方木进行支护，且投入使用后，无法进行回收，仅方木投入就需要120m³，费用10万余元。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种安装使用环节简单、安全系数高、工作效率高且支护成本低的一种采煤工作面切眼支护结构及其支护方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种采煤工作面切眼支护结构，包括棚腿、棚梁、直梁、支柱，所述棚腿由直段和弯曲的弧段组成，包括左棚腿、可撤棚腿、右棚腿；所述棚梁由直段和弯曲的弧段组成，包括左棚梁、可撤棚梁、右棚梁；所述直梁包括左直梁和右直梁；所述左棚腿与左棚梁、右棚腿与右棚梁分别通过弧段搭接，左棚梁的直段与左直梁的一端搭接，左直梁的另一端与右直梁一端搭接，右直梁的另一端与右棚梁的直段搭接，左直梁、右直梁下方均设有支柱；所述左棚腿、左棚梁、左直梁、右直梁、右棚梁、右棚腿构成双心平顶拱支架结构。

上述双心平顶拱支护结构的支护方法，按以下步骤进行：

a．采用由下向上掘进或由上向下掘进，将左棚腿与左棚梁、可撤棚腿与可撤棚梁的弯曲弧段分别搭接，用卡缆对搭接处进行固定；

b．左棚梁、可撤棚梁的直段上部分别搭接左直梁，左直梁下部通过托梁用支柱支护；左棚腿、左棚梁、左直梁、可撤棚梁、可撤棚腿配合托梁及支柱形成双心平顶拱的左半部分；

c．掘进至5-10米时，进行掘进剩余扩面，左直梁的右端搭接右直梁，并利用卡缆将左直梁、右直梁的搭接处进行固定；将右棚梁、右棚腿的弧段相搭接、固定，再将右棚梁与右直梁用卡缆连接、固定；

d．掘进至15m时，撤下可撤棚腿和可撤棚梁，在右直梁下部通过托梁用支柱支护。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

①支护环节简化，掘进工作面上风下运到位后，切眼掘进、扩面可一次性施工、完成。

②安全系数明显提高，由于切眼掘进与扩面同步实施，避免了工作面顶板的二次破坏，在顶板管理上提高了安全操作性。

③工作效率高，这种支护结构简化了原来支架间的加补大板的过程，同时，也简化了原来扩面的煤炭运输时间，工作效率得到大幅度提高，按照80米工作面切眼长度计算，掘进扩面时间为15-18天，工作效率较原来做法提高40%。

④支护成本大幅度降低，这种支护方式避免了加补大板环节，仅此一项可减少坑木投入120m3，同时，在工时利用上可节省用工260个，综合降低成本15万元。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

所述左棚腿和所述右棚腿的直段分别长800mm、弯曲的弧段分别长1535mm。

所述左棚梁和所述右棚梁的直段分别长400mm、弯曲的弧段分别长1535mm。

所述左直梁与右直梁的长度分别为2400mm，左直梁与右直梁相搭接的长度为700mm。

所述支柱为单体液压支柱。

每四架由所述左棚腿、左棚梁、左直梁、右直梁、右棚梁、右棚腿构成的双心平顶拱支架之间，设置有两根并列的托梁，一根托梁位于左直梁与其下部支柱之间，另一根托梁则位于右直梁与其下部支柱之间。

附图说明

图1是现有技术中切眼变板支护结构示意图。