[发明专利]回采巷道底鼓控制系统及其控制方法

权利要求书

1.回采巷道底鼓控制系统，所述回采巷道的横断面为矩形，回采巷道的左侧和右侧分别为采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮，其特征在于：回采巷道的顶板、采煤侧破裂煤帮、煤柱侧破裂煤帮设置有强力支护装置；采煤侧破裂煤帮、煤柱侧破裂煤帮设置有可施加高预紧力同时能够注浆的注浆锚索加固装置；回采巷道的顶板和底板之间设置有顶底联控装置。

2.根据权利要求1所述的回采巷道底鼓控制系统，其特征在于：强力支护装置包括高强锚杆、高强锚索、金属网和钢带，金属网铺设在采煤侧破裂煤帮、煤柱侧破裂煤帮和顶板的表面，钢带间隔设置在金属网的外侧面，高强锚杆和高强锚索穿过钢带及金属网锚固在采煤侧破裂煤帮、煤柱侧破裂煤帮和顶板内部，高强锚杆和高强锚索的外端部均通过锚固件与钢带锚固连接。

3.根据权利要求2所述的回采巷道底鼓控制系统，其特征在于：所述注浆锚索加固装置包括采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮均打设的高预紧力注浆锚索及通过注浆锚索进行注浆的煤帮浆液固结体，注浆锚索穿过钢带及金属网锚固在采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮，注浆锚索的外端部通过锚固件与钢带锚固连接。

4.根据权利要求3所述的回采巷道底鼓控制系统，其特征在于：顶底联控装置包括设置在底板上的若干根底梁，每根底梁均沿左右方向水平设置，所有的底梁均沿回采巷道的长度方向均匀间隔布置，每根底梁上均匀间隔设置有若干个铁鞋，底梁与铁鞋采用一体铸造而成，每个铁鞋上均垂直设置有一根单体支柱，单体支柱的上端水平设置有用于支撑顶板的顶梁。

5.根据权利要求4所述的回采巷道底鼓控制系统，其特征在于：相邻两根底梁之间通过下连接梁连接为一体，相邻两根顶梁之间通过上连接梁连接为一体，下连接梁与底梁之间、上连接梁与顶梁之间均通过螺栓或楔式连接为一体，上连接梁和下连接梁沿着巷道走向均呈迈步式布置。

6.根据权利要求5所述的回采巷道底鼓控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）开展回采巷道的生产地质条件调研和岩石力学测试，获取煤层的赋存特征、地应力分布特征、围岩结构及其力学参数，包括煤层、顶板及底板的力学参数，综合考虑生产需要、回采巷道稳定性以及经济费用因素，合理设计回采巷道的断面形状及尺寸：回采巷道断面为矩形，宽度为D米，高度为Z米；

（2）采用理论分析和数值模拟相耦合的研究方法，分析顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮的支护参数对底板稳定性的影响，研究确定顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮的强化支护参数； 煤柱侧破裂煤帮与采空区相隔一定距离；

（3）基于回采巷道的断面形状及尺寸，采用掘进机掘进回采巷道，并依据回采巷道的强化支护参数，及时对顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮铺设金属网、钢带，采用高强锚杆、高强锚索进行主动强化支护；通过对顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮的主动强化支护，显著提高顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮的承载能力，进而减轻向底板传递的压力，确保掘进期间回采巷道底板的稳定性；

（4）滞后回采巷道掘进与主动强化支护20~40天，待采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮发生适度变形、压力释放而且煤帮裂隙扩展至一定程度时，在采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮均打设注浆锚索并施加高预紧力，然后利用注浆锚索对采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮进行注浆加固，强化采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮的承载能力，减小回采期间超前支承压力影响范围内顶板、采煤侧破裂煤帮和煤柱侧破裂煤帮向底板传递的压力，进而减弱回采期间回采巷道的底鼓；

（5）在距离超前采煤工作面50~80m的回采巷道内，采用顶底联控装置，进一步控制回采期间的巷道底鼓；通过顶底联控装置的单体支柱注液施加支撑力而实现对顶板下沉及底鼓的联合控制；

（6）采煤工作面在回采期间，在超前采煤工作面1~2m，及时拆除采煤侧破裂煤帮内的高强锚杆和注浆锚索，避免采煤机切割煤壁时缠进采煤机的滚筒或产生火花而引起瓦斯爆炸的安全隐患；

（7）在回采巷道掘进和回采期间，甚至整个支护控制过程中，加强对回采巷道变形量的监测监控，以便及时修正技术参数；加强对底鼓控制施工质量的监测监控，确保安全可靠。