一种调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶稳定的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及巷道施工领域，具体设及一种调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶 稳定的方法。
【背景技术】
[0002] 煤巷高效掘进是指掘进中的破、落、装、支、运等工序合理紧凑配合，使各工序能力 充分发挥而最大限度提高巷道掘进综合质量的一种高效掘进方法。煤巷高效掘进方法的特 点之一是掘进速度快，众所周知，限制巷道掘进速度的一个难题就是巷道开挖后严重的片 帮、冒顶与底鼓，运在煤巷中更为突出。而引起该难题的一个关键因素就是巷道围岩内部的 高应力集中，高应力集中导致的巷道片帮、冒顶等现象，大大增加了支、运等工序的负担，间 接限制了其他工序的能力发挥，运不仅严重增加了巷道开挖的物力、人力与财力开支，而且 还造成设备损坏与人员伤亡。
[0003] 由于高应力集中的严重危害性，长期W来关于其应对技术的研究从未间断。目前 国内应对巷道高应力集中的常用手段有超前支护、注水软化、水压预裂及预成裂隙等手段， 运些手段从一定程度上缓解了高应力集中现象，但效果往往与理想相差甚远，例如传统的 应力解除爆破技术在巷道掘进应用时，钻孔末端断面多处于同一深度，爆破后形成的破碎 裂隙带十分有限，运导致应力集中向巷道围岩深部转移相当受限，运不仅工人劳动强度大、 设备投入多、财力多而且浪费动用了大量的人力造成巷道施工总成本升高，最重要的是效 果往往不佳。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要克服传统手段应对高应力集中解除或转移在巷道掘进应用中 的不足，提供一种调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶稳定的方法。通过调整煤巷掘进 工作面端面形态保持帮顶稳定，从而有效消减高应力集中存在的空间基础、转移高应力集 中区域及减少或消除巷道帮顶破坏现象。
[0005] 为实现上述目的，本发明的调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶稳定的方法， 包括如下步骤：
[0006] a.确定煤巷掘进工作面前方顶板高应力集中区范围；
[0007] b.根据高应力集中区域的情况，确定煤巷掘进工作面端面开挖的形态为圆弧形形 态、方形槽形态、圆弧槽形态、台阶形形态、梯形形态或不规则形态；
[000引C.依据煤巷掘进工作面最大深度L与掘进机滚筒进尺1计算出总进尺步数S，
所述煤巷掘进工作面最大深度L是指高应力集中区峰值处至掘进工作面端头的距 离；
[0009] d.向迎头方向开挖圆弧形形态、方形槽形态、圆弧槽形态、台阶形形态、梯形形态 或不规则形态的掘进端面，在减小开挖区域内顶板高应力的同时，将高应力集中区域向前 延伸，有效保持帮顶稳定；
[0010] e.重复步骤d，继续进行下一个圆弧形形态、方形槽形态、圆弧槽形态、台阶形形 态、梯形形态或不规则形态的掘进端面施工；
[0011] f.重复步骤a-e，使圆弧形形态、或方形槽形态、或圆弧槽形态、或台阶形形态、或 梯形形态、或不规则形态的端面不断向前推进直至整条巷道完工。
[0012] 开挖多种不同形态掘进端面的顺序沿竖直方向自上而下，从水平方向一刀端面完 成后，再进行下一刀，如此循环直至圆弧形形态、方形槽形态、圆弧槽形态、台阶形形态、梯 形形态或不规则形态的端面形成。
[0013] 为保证弧形端面的形成，开挖圆弧形形态的相邻两个开挖进尺之间错开宽度b，
式中:A为前一刀进尺宽度，a为后一刀进尺宽度。
[0015] 所述确定煤巷掘进工作面前方顶板高应力集中区范围依据现场地压测量，或依据 工程类比法、理论与数值计算得出。
[0016] 有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过调整煤巷掘进工作面端面形态 保持帮顶稳定，是一种通过调整掘进工作面端面空间形态而有效降低高应力集中的技术。 通过调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶稳定，有效消减高应力集中存在的空间基础、 转移高应力集中区域及减少或消除巷道帮顶破坏现象。方法简单，操作方便，效果好，与现 有技术相比：具有如下优点：
[0017] (1)具有更深的掘进进尺、更大的自由面，可W更深更广范围消减前方高应力的存 在空间基础，高应力集中转移效果非常明显。
[0018] (2)由于空间形态的优化，不仅掘进效率将大大提高，而且掘进期间巷道围岩的稳 定性及施工的安全性都会相应提升。
[0019] (3)保证了企业安全高效生产，大幅提高企业效益。
【附图说明】
[0020] 图1为煤巷掘进工作面应力集中区域与破坏情形示意图；
[0021 ]图2为本发明调整后的圆弧形形态工作面示意图；
[0022] 图3为本发明圆弧形形态端面开挖设计平剖面图；
[0023] 图4为本发明圆弧形形态端面开挖顺序示意图；
[0024] 图5为本发明其他空间形态的开方形槽示意图；
[0025] 图6为本发明其他空间形态的开圆弧形槽示意图；
[0026] 图7为本发明其他空间形态的梯形空间形态示意图；
[0027] 图8为本发明其他空间形态的不规则形态示意图。
[0028] 图中：1-大片帮、2-冒顶、3-顶板、4-高应力集中区域、5-实体煤、6-底板、7-冒落煤 体、8-掘进端面、10-方形槽、11-圆弧形槽、12-梯形形态、13-不规则形态。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明：
[0030] 本发明的调整煤巷掘进工作面端面形态保持帮顶稳定的方法，具体步骤如下：
[0031] a.确定煤巷掘进工作面前方顶板3高应力集中区范围；所述确定煤巷掘进工作面 前方顶板3高应力集中区范围依据现场地压测量，或依据工程类比法、理论与数值计算得 出。
[0032] b.根据高