[發明專利]一種煤礦TBM掘巷穿煤期間的卸壓解危方法

有效

• 申請號: 202210853965.X
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115012936B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 周坤友;楊科;李家卓;馬衍坤;段敏克;劉舜
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21D9/00;E21D9/11
• 代理公司: 徐州蘇越知識產權代理事務所(普通合伙) 32543
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種煤礦TBM掘巷穿煤期間的卸壓解危方法，先確定穿煤巷道走向的坡度，并確定穿煤巷道處于留底煤區域的煤巷長度；然后將煤巷長度等分成c個分區，并獲取所穿過煤層與水平面之間的傾角；根據公式能得到每個分區底板下方底煤的厚度范圍；然后采用TBM進行掘進巷道，當TBM的操作臺位置進入留底煤區域的煤巷時，在操作臺上向煤巷兩側幫對稱各施工一組幫部爆破孔組進行爆破卸壓，接著TBM每掘進一段距離則進行一次幫部爆破卸壓，最終實現幫部卸壓工作；當TBM完全穿過留底煤區域的煤巷后，根據各個分區巷道底板下方底煤的厚度范圍，分情況采用大直徑鉆孔方式或底板爆破孔的方式，從而完成在TBM掘巷穿煤期間巷道幫部卸壓和底板卸壓分階段實施。

技術領域

本發明涉及一種煤礦TBM掘巷穿煤期間的卸壓解危方法，屬于煤礦安全技術領域。

背景技術

在煤礦開采的過程中，為了形成完整的生產系統，需要挖掘各種開拓巷道、準備巷道以及回采巷道，其中常用的掘進方法有炮掘和綜掘。其中炮掘的優點是工藝較成熟，但缺點是由于其采用炸藥大面積爆破進行掘進，因此其安全環節較多，受制約條件也多，并且人員勞動強度大；而綜掘則使用掘進機進行掘進，配套轉運機及皮帶機進行煤巖的運輸，人員勞動強度小，掘進效率高，且進度快，因此近些年來在煤礦中得到了廣泛的應用。隨著礦井開采強度不斷增大，巷道尤其是巖巷掘進速度已成為制約礦井高產高效的一個重要因素。目前巷道掘進方式已不能滿足礦井需求。TBM(即全斷面硬巖隧道掘進機)是目前最先進的隧洞施工機械，其掘進、支護、出渣等施工工序能實現并行連續作業，具有掘進速度快、利于環保、綜合效益高等優點，已逐步應用于煤礦井下巷道掘進。一些煤層賦存條件復雜煤礦，在巷道掘進過程中，經常存在巷道穿煤-巖層的現象。以往的研究表明，在煤巖交界區域由于巖性差異導致應力分布不均勻，會存在應力集中現象，易發沖擊地壓等動力災害，因此，在巷道穿煤區域需采取針對性的卸壓解危措施，以降低沖擊危險性、提高巷道穩定性；目前使用掘進機進行掘進時是采用在煤礦迎頭位置施工卸壓鉆孔，從而進行卸壓解危措施；但在使用TBM進行掘進時，其機身比較長，鉆機無法進入，從而導致現有的卸壓解危措施無法在迎頭位置進行實施，因此如何能針對TBM掘巷穿煤期間提供一種具有較好效果的卸壓解危方法，是本行業的研究方向。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種煤礦TBM掘巷穿煤期間的卸壓解危方法，能對TBM掘巷穿煤期間進行分階段的巷道幫部卸壓和底板卸壓，并且能根據不同區域的底煤厚度對應采用不同的方式進行底板卸壓，從而實現較好的卸壓解危效果。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種煤礦TBM掘巷穿煤期間的卸壓解危方法，具體步驟為：

(1)先根據巷道掘進的方案，確定穿煤巷道走向與水平面之間的坡度α_L，并確定穿煤巷道處于留底煤區域的煤巷長度L；將留底煤區域的煤巷長度L等分成c個分區，每個分區的長度為L_b，然后獲取所穿過煤層與水平面之間的傾角α，設煤層底部與巷道底板交接的分區為1分區，其兩端巷道底板下方底煤的厚度分別為h_L0和h_L1，且h_L0＝0，然后沿煤巷方向依次對各個分區進行順序標號，則第n個分區兩端巷道底板下方底煤的厚度分別為h_L(n-1)和h_Ln，接著按照如下公式進行計算：

h_Ln＝nL_btan(α_L+α)

其中，1≤n≤c；從而得出第n個分區巷道底板下方底煤的厚度范圍為h_L(n-1)～h_Ln；