[发明专利]一种综采工作面混合式超前支护方法

说明书

本发明公开了一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，其特征在于，所述支护分为上、中、下三路；其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。该方法不仅显著提高支护强度，而且减少职工劳动强度，提高安全系数，压缩支护施工时间，进而提高劳动效率，同时简化支护体系，合理利用空间，减少掘进投资和回采期间的支护费用，使得采掘系统更加经济合理。

技术领域

本发明属于矿山支护技术领域，具体涉及一种综采工作面混合式超前支护方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加，矿山压力急剧增加。高地应力是冲击地压事故的诱因，而冲击地压灾害已经成为深井开采的重点灾害之一。在灾害防治理论中，强支护成为预防冲击地压灾害的重要手段。

《煤矿安全规程》第九十七条规定：采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护的巷道长度不得小于20m。工作面端头及两巷超前支护质量对于冲击地压的预防至关重要，因此各类预防措施中对端头及超前支护的强度及范围都进行了强化，力求以强支护抵御高地应力。

随着综采设备的发展，超前液压支架已普遍应用于综采工作面超前支护，对提高工作面装备水平、减少工人劳动强度，提高劳动效率和安全系数方面发挥着重要作用，取得良好效果。

综采工作面皮顺超前支护段布置有转载机和破碎机等大型综采设备，设备外形尺寸大。为了保证安全出口宽度和高度，以及设备安全间隙要求，若在转载机机头和破碎机位置处布置超前液压支架则需巷道断面较大，一方面大幅增加巷道掘进成本，另一方面大大增加了围岩控制和顶板管理难度，因此需满足巷道支护要求的前提下对超前支护方式方法进行优化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综采工作面混合式超前支护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种综采工作面混合式超前支护方法，该方法采用ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架和液压支柱联合支护的方式，所述支护分为上、中、下三路；

其中，下路60m全部使用超前支架支护；上路自煤壁向外至破碎机滑道段约20m处使用超前支架支护，向外至60m超前支设单体棚，采用十字梁或一字梁接顶，铰接方式为一梁一柱；中路支设一路单体棚支护，其他支护方式与上路超前支护外段相同；超前60m向外再支设单体棚满足支护距离要求。

优选的，由工作面煤壁向外自破碎机处20m和40m范围内均为两路超前支架配合中路单体支护，因综采工作面直接顶为2.7m厚的细砂岩，参考岩石各项指标可知该种直接顶属于较稳定顶板，随着工作面推进而垮落，顶板按最危险状态沿煤壁处切断考虑，20m和40m范围内直接顶的作用力表达式均如下：

；

其中，为支护工作阻力；为支护面积；为采空区顶板垮落高度；为顶板煤岩容重，；为动载系数，取。

优选的，采用的ZQL2×4800/20/38型迈步分体式超前支架的单架工作阻力为3100kN，此20m和40m范围内超前支架的总体工作阻力分别为3100×6=18600 kN和3100×7=21700 kN；由于中路采用一路单体支护，柱距1m，因此20m和40m超前支架范围内分别有20棵单体和80棵单体；

支柱实际支撑能力为：；

其中，为支柱实际支撑能力；为不同列支柱承载不均衡系数，取0.8；为增阻系数，取0.9；为支柱回撤时的阻力，即单体液压支柱的额定工作阻力，本面所用悬浮式DW型单体液压支柱的额定工作阻力最小为300kN。