阅读说明：本技术 一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法 (Method for controlling floor heave of open roadway based on pressure relief of chain arm saw cutting groove ) 是由 邰阳 于斌 匡铁军 杜峰 夏彬伟 姚强岭 徐武和 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及采煤技术领域,具体涉及一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法,包括以下步骤：a、将两台链臂锯连续切割机分别放置在巷道端头的巷道内侧和巷道外侧；b、利用履带行走装置,调整切割刀具位置；c、启动两台链臂锯连续切割机的切割刀具,调整切割刀具链条速度；d、将切割刀具向巷道中心线推进50-150mm后,重复步骤c,完成下一次切割；e、利用履带行走装置,将两台链臂锯连续切割机向巷道另一端移动2.5-10.5m；f、重复步骤a-e进行下一轮切割,直到完成整个巷道底板切割。本发明通过链臂锯连续切割机采用定点划圆的方式,切割巷道底板,开槽效率高,围岩扰动小,开槽深度大,卸压效果好。(The invention relates to the technical field of coal mining, in particular to a method for controlling floor heave of an open roadway based on chain arm saw cutting groove pressure relief, which comprises the following steps: a. placing two chain arm saw continuous cutting machines on the inner side and the outer side of a roadway at the end of the roadway respectively; b. adjusting the position of a cutting tool by utilizing a crawler traveling device; c. starting cutting tools of the two chain arm saw continuous cutting machines, and adjusting the speed of chains of the cutting tools; d. c, after the cutting tool is pushed 50-150mm towards the center line of the roadway, repeating the step c to finish the next cutting; e. moving the two chain arm saw continuous cutting machines to the other end of the roadway for 2.5-10.5m by using a crawler traveling device; f. and repeating the steps a-e to carry out the next round of cutting until the whole roadway bottom plate is cut. According to the invention, the chain arm saw continuous cutting machine adopts a fixed point rounding mode to cut the roadway bottom plate, so that the slotting efficiency is high, the surrounding rock disturbance is small, the slotting depth is large, and the pressure relief effect is good.)

一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法

技术领域

本发明涉及采煤技术领域，具体涉及一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法。

背景技术

巷道是煤炭运输和辅助运输的重要通道，是保障煤矿正常生产的基础。然而巷道开挖后，巷道底板常常会发生鼓起现象，这种现象称之为巷道底鼓。临空巷道底鼓问题最为普遍，该类型巷道底鼓不仅会影响井下电机车、无轨胶轮车运行，还会减少巷道的通风断面，给矿井安全生产带来严重隐患。为了有效的解决临空巷道底鼓问题，国内外学者提出多种治理方法，包括：底板锚杆锚索支护、底板注浆、底板开槽卸压等，其中底板开槽卸压方法最为常用。目前开槽的主要手段为先采用聚能***松动底板，其次进行开挖。采用聚能***手段对围岩扰动大、开挖深度浅、劳动强度高，此外，在一些高瓦斯矿井或者特殊地区禁止采用***手段，因此，目前急需一种开槽效率高、围岩扰动小、开槽深度大的临空巷道切槽卸压方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法，解决现有技术对围岩扰动大、开挖深度浅、劳动强度高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法，包括以下步骤：

a、将两台链臂锯连续切割机分别放置在巷道端头的巷道内侧和巷道外侧，其中巷道内侧的链臂锯连续切割机与巷道外侧的链臂锯连续切割机沿巷道中心线的距离S₁为2.5-42m；

b、同时启动两台链臂锯连续切割机，利用履带行走装置，调整切割刀具位置，使得巷道内侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道内侧平行、巷道外侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道外侧平行，并保持内侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道内侧的距离A₁为大于或等于50mm，外侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道外侧的距离A₂为大于或等于100mm；

c、启动两台链臂锯连续切割机的切割刀具，调整切割刀具链条速度为v₁后，将宽度D为50-150mm的切割刀具以均匀速度v₂为0.5°-3.0°/min由一侧水平旋转到另一侧水平，然后快速回转到切割刀具初始水平位置；

d、移动两台链臂锯连续切割机的切割刀具，将两台链臂锯连续切割机的切割刀具向巷道中心线推进距离S₂为50-150mm后，重复步骤c，完成下一次切割，直到切槽的累计宽度大于或者等于H；

切槽的累计宽度H与巷道所处水平应力、底板单轴抗压强度、巷道宽度和切槽深度有关，计算方式如下：

式中，L为巷道宽度，单位为m；d为底板切槽深度，单位为m；σ_x为巷道所处的水平应力，单位为MPa；底板单轴抗压强度σ_t，单位为GPa。

e、利用履带行走装置，将两台链臂锯连续切割机向巷道另一端移动一定距离S₃为2.5-10.5m；

f、重复步骤a-e进行下一轮切割，直到完成整个巷道底板切割。

优选的，两台链臂锯连续切割机沿巷道中心线方向距离S₁受到巷道埋深、巷道底板普氏系数以及巷道底板切槽深度影响，并具有如下关系：S₁＝K₁K₂d，其中d为巷道底板切槽深度，K₁与巷道埋深有关，K₂与巷道底板普氏系数有关，当0<巷道埋深≤200m时，K₁＝1；当200<巷道埋深≤400m时，K₁＝2.5；当巷道埋深>400m时，K₁＝3.0；当0<巷道底板普氏系数≤3时，K₂＝2.0；当3<巷道底板普氏系数≤7时，K₂＝1.5；当巷道底板普氏系数>7时，K₂＝1.0。

优选的，内侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道内侧的距离A₁，外侧的链臂锯连续切割机的切割刀具与巷道外侧的距离A₂均受到了煤层单轴抗压强度的影响，当0<煤层单轴抗压强度≤5GPa时，A₁>100mm，A₂>200mm；当5GPa<煤层单轴抗压强度≤15GPa时，A₁＝80-100mm，A₂＝150-200mm；煤层单轴抗压强度>15GPa时，A₁＝50-80mm，A₂＝100-150mm。

优选的，切割刀具链条速度v₁和切割刀具宽度D与巷道底板普氏系有关，当0<巷道底板普氏系数≤4时，v₁＝3m/s，D＝150mm；当4<巷道底板普氏系数≤8时，v₁＝2m/s，D＝80mm；当巷道底板普氏系数>8时，v₁＝1.5m/s，D＝50mm。

优选的，两台链臂锯连续切割机的切割刀具向巷道中心线推进距离S₂与巷道的水平应力有关，当0<水平应力≤5MPa时，S₂＝50-85mm；当5MPa<水平应力≤15MPa时，S₂＝85-120mm；水平应力>15MPa时，S₂＝120-150mm。

优选的，切槽深度d与底板的普氏系数相关，当0<巷道底板普氏系数≤3时，d＝6-7m；当3<巷道底板普氏系数≤6时，d＝4-6m；当巷道底板普氏系数>6时，d＝2.5-4m。

优选的，两台链臂锯连续切割机向巷道另一端移动距离S₃与切槽深度d相关，当0<切槽深度≤3m时，S₃＝1.0d-1.2d；当3m<切槽深度≤5m时，S₃＝1.2-1.5d；当切槽深度>5m时，S₃＝1.5d。

更优选的，切割刀具均匀速度v₂与巷道底板普氏系数有关，当0<巷道底板普氏系数≤3时，切割刀具旋转速度v₂为2.5°-3.0°/min；当3<巷道底板普氏系数≤6时，切割刀具旋转速度v₂为1.5°-2.5°/min；当巷道底板普氏系数>6时，切割刀具旋转速度v₂为0.5°-1.5°/min。

有益效果：链臂锯连续切割机采用定点划圆的方式切割巷道底板，开槽效率高，围岩扰动小，开槽深度大，卸压效果好，可有效防治工作面回采期间巷道的底鼓现象，提高巷道稳定性，提高煤炭生产产量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的临空工作面的结构示意图；

图2为本发明I-I的剖面图；

图3为本发明的巷道底板切割完成后的结构示意图；

图中附图标记示意为：1.链臂锯连续切割机，2.巷道内侧，3.巷道外侧，4.巷道中心线，5.履带行走装置，6.切割刀具，7.刀具链条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明涉及一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法，包括以下步骤：

a、将两台链臂锯连续切割机1分别放置在巷道端头的巷道内侧2和巷道外侧3，其中巷道内侧2的链臂锯连续切割机1与巷道外侧3的链臂锯连续切割机1沿巷道中心线4的距离S₁为2.5-42m；

b、同时启动两台链臂锯连续切割机1，利用履带行走装置5，调整切割刀具6位置，使得巷道内侧2的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道内侧2平行、巷道外侧3的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道外侧3平行，并保持内侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道内侧2的距离A₁为大于或等于50mm，外侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道外侧3的距离A₂为大于或等于100mm；

c、启动两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6，调整切割刀具链条7速度为v₁后，将宽度D为50-150mm的切割刀具6以均匀速度v₂为0.5°-3.0°/min由一侧水平旋转到另一侧水平，然后快速回转到切割刀具6初始水平位置；

d、移动两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6，将两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6向巷道中心线4推进距离S₂为50-150mm后，重复步骤c，完成下一次切割，直到切槽的累计宽度大于或者等于H；

切槽的累计宽度H与巷道所处水平应力、底板单轴抗压强度、巷道宽度和切槽深度有关，计算方式如下：

式中，L为巷道宽度，单位为m；d为底板切槽深度，单位为m；σ_x为巷道所处的水平应力，单位为MPa；底板单轴抗压强度σ_t，单位为GPa。

e、利用履带行走装置5，将两台链臂锯连续切割机1向巷道另一端移动一定距离S₃为2.5-10.5m；

f、重复步骤a-e进行下一轮切割，直到完成整个巷道底板切割。

两台链臂锯连续切割机1沿巷道中心线4方向距离S₁受到巷道埋深、巷道底板普氏系数以及巷道底板切槽深度影响，并具有如下关系：S₁＝K₁K₂d，其中d为巷道底板切槽深度，K₁与巷道埋深有关，K₂与巷道底板普氏系数有关，当0<巷道埋深≤200m时，K₁＝1；当200<巷道埋深≤400m时，K₁＝2.5；当巷道埋深>400m时，K₁＝3.0；当0<巷道底板普氏系数≤3时，K₂＝2.0；当3<巷道底板普氏系数≤7时，K₂＝1.5；当巷道底板普氏系数>7时，K₂＝1.0。

内侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道内侧2的距离A₁，外侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道外侧3的距离为A₂均受到了煤层单轴抗压强度的影响，当0<煤层单轴抗压强度≤5GPa时，A₁>100mm，A₂>200mm；当5GPa<煤层单轴抗压强度≤15GPa时，A₁＝80-100mm，A₂＝150-200mm；煤层单轴抗压强度>15GPa时，A₁＝50-80mm，A₂＝100-150mm。

切割刀具6链条速度v₁和切割刀具6宽度D与巷道底板普氏系有关，当0<巷道底板普氏系数≤4时，v₁＝3m/s，D＝150mm；当4<巷道底板普氏系数≤8时，v₁＝2m/s，D＝80mm；当巷道底板普氏系数>8时，v₁＝1.5m/s，D＝50mm。

两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6向巷道中心线4推进距离S2与巷道的水平应力有关，当0<水平应力≤5MPa时，S₂＝50-85mm；当5MPa<水平应力≤15MPa时，S₂＝85-120mm；水平应力>15MPa时，S₂＝120-150mm。

切槽深度d与底板的普氏系数相关，当0<巷道底板普氏系数≤3时，d＝6-7m；当3<巷道底板普氏系数≤6时，d＝4-6m；当巷道底板普氏系数>6时，d＝2.5-4m。

两台链臂锯连续切割机1向巷道另一端移动距离S₃与切槽深度d相关，当0<切槽深度≤3m时，S₃＝1.0d-1.2d；当3m<切槽深度≤5m时，S₃＝1.2-1.5d；当切槽深度>5m时，S₃＝1.5d。

切割刀具6均匀速度v₂与巷道底板普氏系数有关，当0<巷道底板普氏系数≤3时，切割刀具6旋转速度v₂为2.5°-3.0°/min；当3<巷道底板普氏系数≤6时，切割刀具6旋转速度v₂为1.5°-2.5°/min；当巷道底板普氏系数>6时，切割刀具6旋转速度v₂为0.5°-1.5°/min。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种基于链臂锯切槽卸压的临空巷道底鼓控制方法，以某矿临空巷道为例，该巷道宽度为5.3m，高度为3.4m，巷道埋深为450m，所处围岩的水平应力为12MPa，底板的单轴抗压强度为50GPa，普氏系数为5，煤层的单轴抗压强度为12GPa，普氏系数为1.5，切槽深度设计为5m，包括以下步骤：

a、将两台链臂锯连续切割机1分别放置在巷道端头的巷道内侧2和巷道外侧3，其中巷道内侧2的链臂锯连续切割机1与巷道外侧3的链臂锯连续切割机1沿巷道中心线4的距离为22.5m；

b、同时启动两台链臂锯连续切割机1，利用履带行走装置5，调整切割刀具6位置，使得巷道内侧2的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道内侧2平行、巷道外侧3的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道外侧3平行，并保持内侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道内侧2的距离为90mm，外侧的链臂锯连续切割机1的切割刀具6与巷道外侧3的距离为180mm；

c、启动两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6，调整刀具链条7速度为2m/s后，将宽度为80mm切割刀具6以2.0°/min由一侧水平旋转到另一侧水平，然后快速回转到切割刀具6初始水平位置；

d、移动两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6，将两台链臂锯连续切割机1的切割刀具6向巷道中心线4位置推进距离90mm后，重复步骤c，完成下一次切割，直到切槽的累计宽度大于或者等于344mm；

e、利用履带行走装置5，将两台链臂锯连续切割机1向巷道另一端移动7.5m；

f、重复步骤a-e进行下一轮切割，直到完成整个巷道底板切割。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。