[发明专利]高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进方法及装置

权利要求书

1.一种高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，包括掘削系统、推进系统、排水系统、防突盾构壳体、通风系统（14）和控制台（23），其特征在于：还包括支护防护系统、瓦斯抽放系统和泡沫防尘防爆系统；所述的掘削系统固定在防突盾构壳体上，防突盾构壳体末端设置支护防护系统；防突盾构壳体内联接有排瓦斯出煤器、泡沫防尘防爆系统和瓦斯抽放系统，支护防护系统的后端联接有推进系统；所述排瓦斯出煤器的入口与防突盾构壳体的下部联接，所述泡沫防尘防爆系统的泡沫管出口和瓦斯抽放系统的瓦斯抽放管入口位于防突盾构壳体的上部；所述的通风系统（14）和控制台（23）位于支护防护系统的后部；

所述的防突盾构壳体包括双层壳体（3）和支撑隔板（24），支撑隔板（24）支撑双层壳体（3）和掘削系统，支撑隔板（24）与掘削系统的刀盘（1）之间为气水渣室（2），支撑隔板后方为人员操作空间，支撑隔板（24）的上部设有抽气孔和泡沫入口，支撑隔板（24）的底部连接有排水口和与排瓦斯出煤器入口相连的出口。

2.根据权利要求1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，其特征在于：所述的双层壳体（3）包括带筛网的外壳（25）、隔离内壳（26）和两者之间由隔板构成的纵横向隔离腔体（27），隔离内壳（26）上有抽气孔。

3.根据权利要求1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，其特征在于：所述的瓦斯抽放系统包括与抽采网管相连的瓦斯抽放管（6），通过瓦斯抽放管（6）分别连接防突盾构壳体中气水渣室（2）的抽气孔、纵横向隔离腔体（27）的抽气孔和排瓦斯出煤器的出气口（15），抽放瓦斯，防止掘进工作面前方瓦斯喷出和涌出到操作空间造成巷道瓦斯超限。

4.根据权利要求1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，其特征在于：所述的支护防护系统包括支撑行架（9）、锚杆钻机（20）、铺网器（8）、锚杆（10）、锚索（12）和护网（7）；所述铺网器（8）与防突盾构壳体末端连接，铺网器（8）上固定有能够展开的护网；支撑行架（9）支撑护网和围岩，由锚杆（10）和锚索（12）紧固作用护网（7）并锚固煤岩体，防止巷道围岩变形及突出。

5.根据权利要求1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，其特征在于：所述的排瓦斯出煤器包含管状腔体（19）和设在管状腔体（19）内的螺旋杆（17），所述的管状腔体（19）中部及上方设有带筛网的出气口（15），管状腔体（19）中部下方有带筛网的排水口（16）。

6.根据权利要求 1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置，其特征在于：所述的泡沫防尘防爆系统包括泡沫管（4）和与泡沫管（4）相连的制泡机，泡沫管（4）连接在支撑隔板（24）上部的泡沫入口，通过泡沫管（4）向气水渣室（2）内释放炮沫，起到降尘和防止煤尘瓦斯爆炸的作用。

7.一种使用根据权利要求 1所述的高瓦斯突出煤层盾构安全高效掘进装置的掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在已有的岩石巷道或煤层巷道中安装高瓦斯突出煤层盾构高效安全掘进装置，掘削系统的刀盘朝向高瓦斯突出煤层的待掘巷道方向；

b.推进系统的左、右及顶、底支撑脚（13）支撑于锚网及煤岩壁上，操作人员操作控制台，控制推进系统的推进油缸（11）推进支撑行架（9）、防突盾构壳体和掘削系统前移，并控制掘进方向，掘削系统的刀盘（1）由刀盘电机（5）带动旋转切削煤岩，切削下的煤岩、涌出的瓦斯和水进入气水渣室（2），瓦斯通过气水渣室（2）上部的抽气孔被抽走，渣水经刀盘上的搅拌棒（22）搅拌后进入排瓦斯出煤器，排瓦斯出煤器内的瓦斯通过出气口由抽放系统抽走，产生的水通过排水口（16）进入排水系统，煤渣由出渣口排出到转载机或皮带（21）上；

c.掘削系统前行掘进时，泡沫防尘防爆系统工作，通过泡沫管（4）向气水渣室（2）内释放炮沫，起到降尘和防止煤尘瓦斯爆炸的作用；

d.掘削系统前行掘进时，通过支护防护系统进行铺网作业，掘进停止后，在支撑行架（9）的保护下，由锚杆钻机（20）打锚杆眼和锚索眼进行锚固，锚固完成后收回并前移左、右及顶、底支撑脚（13），完成一个掘进锚固循环；支撑行架（9）能够让锚杆（10）和锚索（12）末端及托盘底座通过，而不影响支护及承载；

e. 通过通风系统向作业空间持续供风，保证作业人员呼吸、控制作业空间温度，及排出后部巷道煤壁涌出的瓦斯；

f. 无需采取突出防治措施的情况下直接快速高效安全掘进突出危险煤层，完成高瓦斯突出煤层巷道掘进、支护、安全防护工作，工作面前方煤体由刀盘（1）支撑固定和由气水渣室（2）限制瓦斯喷出，围岩煤体由双层壳体（3）、护网（7）及支撑行架（9）支撑，限制变形，掘进面、落煤和围岩煤壁涌出的瓦斯由抽放系统抽放，掘进过程及完成支护后能够防止瓦斯大量涌出、喷出和煤与瓦斯突出，保证安全高效掘进。