[发明专利]综放工作面煤顶下一体化掘进装置及工艺

说明书

本发明公开了一种综放工作面煤顶下一体化掘进装置，属于煤矿采煤技术领域，U型棚梁的棚梁一侧边设置锁腿锚杆，锁腿锚杆插进煤矿巷道的侧壁内，锁腿锚杆的端部与U型棚梁的一侧边连接，U型棚梁的棚梁另一侧边设置注浆式锚杆，注浆式锚杆插进煤矿巷道的侧壁内，注浆式锚杆的端部与U型棚梁的另一侧边连接，U型棚梁的顶部设置多根自钻式锚杆，U型棚梁的顶部竖向设置多根锚索。本工艺及方法改变了传统的人工掘进、被动支护等作业方式，将巷道层位调整优化，改煤巷为半岩或全岩巷，改小循环人工撞楔护顶作业为大循环中空自钻式锚杆骨架护顶和注浆加固一体化作业，改半圆拱U型钢棚支护为“平顶棚+锚索梁”复合支护，实现掘进主要工序的一体化快速施工，从而提升煤顶下掘进效率，降低劳动强度，提高采矿安全。

技术领域

本发明涉及煤矿采煤技术领域，具体地说，本发明涉及综放工作面煤顶下一体化掘进装置及工艺。

背景技术

厚煤层的综采放顶煤开采方式成本低、产能大、效率高，是煤矿集约化安全高效开采的重要技术方法之一。近年来综采放顶煤开采技术快速发展，“三机”配套装备能力升级，产能大幅提升。因此，加快综采放顶煤工作面的生产准备进度，保持采掘平衡是实现矿井生产可持续发展的关键。由于松软厚煤层综采放顶煤工作面巷道在掘进时，顺槽和切眼均沿煤层底板在全煤中掘进，煤顶和两帮煤壁在掘进施工时极易片帮冒顶。炮掘或综掘施工时产生的振动更易引发片帮冒顶，带来顶板和瓦斯事故，因此，大多以人工手镐掘进为主，循环进度小，由于松软煤顶钻孔时松动圈大，难以成孔，无法锚杆（索）支护，均采用半圆拱U型钢棚支护，每循环需采用人工打撞楔超前护顶方式，单进效率低，劳动强度大，安全隐患多。不仅影响采掘平衡，同时给工作面回采时顺槽应用超前液压支架带来困难，影响回采效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是当前综采放顶煤工作面存在的松软煤顶和煤帮控制难度大，被动的架棚支护效果差，掘进单进效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：综放工作面煤顶下一体化掘进装置，包括锁腿锚杆、自钻式锚杆、锚索、注浆式锚杆和U型棚梁，所述U型棚梁的棚梁一侧边设置锁腿锚杆，锁腿锚杆插进煤矿巷道的侧壁内，锁腿锚杆的端部与U型棚梁的一侧边连接，U型棚梁的棚梁另一侧边设置注浆式锚杆，注浆式锚杆插进煤矿巷道的侧壁内，注浆式锚杆的端部与U型棚梁的另一侧边连接，所述U型棚梁的顶部设置多根自钻式锚杆，U型棚梁的顶部竖向设置多根锚索，锚索的一端固定在巷道内，另一端固定在U型棚梁的顶部。

优选的，所述U型棚梁的顶部为平顶棚。

优选的，所述自钻式锚杆顶部横向设置多根钢带，钢带上均布多个锚索。

优选的，所述锚索锚固端进入稳定岩层深度不小于1.5m。

综放工作面煤顶下一体化掘进工艺，包括如下步骤：

A、将U型棚梁的两侧边放置到岩层中，U型棚梁的顶部与煤层接触，U型棚梁的两侧边设置在岩层中提高稳定性；

B、在顶板煤层中超前打入自钻式锚杆作为支架，在其掩护下进行掘进，自钻式锚杆长度为每节2m，具体要求如下：

（1）自钻式锚杆的布设位置为紧贴迎头U型棚梁顶部，采用风钻或帮锚杆钻机、风锤施工；

（2）自钻式锚杆骨架之间的间距100～150mm，所有自钻式锚杆骨架角度及方向一致，确保形成一个平面，与巷道顶板夹角3～5°；

（3）自钻式锚杆骨架施工结束后，在其尾端采用钢带配合锚索对其进行加固，锚索与自钻式锚杆之间的夹角为65～80°；

（4）往前架设超前自钻式锚杆时，U型棚梁紧贴上方金属骨架，施工至压茬位置后，在迎头相邻U型棚梁下再次进行下一循环的金属骨架施工，两相邻U型棚梁之间依次下降150～200mm架设，依次循环；