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专利名称：一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111656248.X

专利申请（专利权）人：淮阴工学院
权利人地址：江苏省淮安市经济技术开发区枚乘东路1号

专利发明（设计）人：武精科,董云,陈亚东,张春雷,杨玉顺,沈威,张继华,陈家瑞,殷伟,孙华圣,顾文虎

专利摘要：本发明，一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，包括如下步骤，步骤一，将盘区煤层划分为多个无人工作面，并在盘区内布置盘区运输大巷、盘区回风大巷，将盘区内第一个无人工作面布置为U型无人工作面，所述U型无人工作面的巷道包括区段运输平巷、区段轨道平巷、第一采。诙个至第N个无人工作面布置为L型无人工作面，所述L型无人工作面的巷道包括机轨合一平巷、第二采场。本发明一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，简化了无人工作面巷道布置系统，优化了无人工作面的通风系统，显著减少了无人工作面的巷道掘进工程量，大幅降低了巷道掘进成本和围岩支护成本，提高了无人工作面的通风安全性。

主权利要求：
1.一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤一，将盘区煤层划分为多个无人工作面，并在盘区内布置盘区运输大巷（7）、盘区回风大巷（8），将盘区内第一个无人工作面布置为U型无人工作面，所述U型无人工作面的巷道包括区段运输平巷（3）、区段轨道平巷（4）、第一采。2），所述区段运输平巷（3）和区段轨道平巷（4）相互平行且一端与第一采。2）垂直相连，所述区段运输平巷（3）的另一端和区段轨道平巷（4）的另一端均与盘区运输大巷（7）、盘区回风大巷（8）垂直相连，将第二个至第N个无人工作面布置为L型无人工作面，所述L型无人工作面的巷道包括机轨合一平巷（5）、第二采。1），所述机轨合一平巷（5）平行于区段运输平巷（3）且等长度布置，所述机轨合一平巷（5）一端与第二采。1）垂直相连，所述机轨合一平巷（5）另一端与盘区运输大巷（7）、盘区回风大巷（8）垂直连接，所述第二采。1）与第一采。2）平行布置；
步骤二，当U型无人工作面开始回采时，在区段运输平巷（3）的超前支护区（15）内，紧贴实体煤帮下部底角处开始铺设第一通风管（16），所述第一通风管（16）逐节安装并被固定在区段运输平巷（3）底板上，所述第一通风管（16）全线布置至盘区回风大巷（8），且在第一通风管（16）端头安装局扇（18），所述第二采。1）自由端掘进至第一通风管（16）安装位置；
步骤三，第二无人工作面的煤区进行开采时，当前L型无人工作面开始回采，沿当前L型无人工作面的机轨合一平巷（5）的超前支护区内，紧贴实体煤帮下部底角处开始铺设第二通风管（17），所述第二通风管（17）逐节安装并被固定机轨合一平巷（5）底板上，所述第二通风管（17）全线布置至盘区回风大巷（8），且在第二通风管（17）端头安装局扇（18），下一个L型无人工作面的第二采。1）自由端掘进至第二通风管（17）安装位置；
步骤四，重复步骤三至第N?1个L型无人工作面进行回采。
2.根据权利要求1所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于，任一无人工作面进行设置时，该无人工作面所对应区域的盘区运输大巷（7）均设置一对风门A（101）；第一个U型无人工作面的巷道布置时，在盘区运输大巷（7）、盘区回风大巷（8）之间的区段运输平巷（3）内布置一对风门B（102）；第二个至第N?1个L型无人工作面布置时，无人工作面对应的盘区运输大巷（7）、盘区回风大巷（8）之间的机轨合一平巷（5）内均设置一对风门C（103），且上一无人工作面所对应的盘区回风大巷（8）均设置一风门D（104）。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于：所述局扇（18）采用抽出式，所述第一通风管（16）与第二通风管（17）采用高强度钢管制成，每节钢管长度2500mm，直径300～500mm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于：所述第一通风管（16）、第二通风管（17）每节之间均采用钢制三通管接头连接，所述三通管接头的第三个管口朝向实体煤帮设置，且固定连接有硬质塑料密封盖。
5.根据权利要求4所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于，在当前L型无人工作面开采的同时，当前L型无人工作面的第二采。1）上隅角有2 3个~三通管接头被揭露后，打开每个三通管接头的硬质塑料密封盖，污风即可进入沿空预埋通风管。
6.根据权利要求1所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于：所述机轨合一平巷（5）的横断面为矩形，宽度5 7m、高度2.8 3.5m，所述机轨合一平巷~ ~（5）内设备布置为左侧煤帮中上部布置电缆，下部底角部位布置通风管，所述机轨合一平巷（5）底板并排铺设有轨道和无轨胶轮车通道，矿用设备列车在轨道上运行，所述机轨合一平巷（5）顶板吊装悬吊式智能自动伸缩皮带输送机。
7.根据权利要求1所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于：第二个无人工作面回采时，第二采。1）上隅角后方的第一通风管（16）需要被逐节拆除，拆卸的第一通风管（16）运至第二采。1）下隅角的机轨合一平巷（5）内，作为第二通风管（17）重复利用，工作面回采结束后，将局扇也拆卸，运至下一无人工作面的机轨合一平巷（5）与盘区回风大巷（8）相交处，与第二通风管（17）连接安装，重复此操作至第N?1个无人工作面。
8.根据权利要求7所述的一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，其特征在于：整个盘区的N个无人工作面，必须逐一进行开采，上一个无人工作面回采，下一个无人工作面准备，以确保第2 N个L型无人工作面都能采用沿空预埋管通风管道。
~ 说明书 : 一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法技术领域[0001] 本发明涉及矿业工程领域，尤其涉及一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法。背景技术[0002] 近年来，随着我国综合机械化采煤技术装备水平不断提高，无人工作面已成为我国煤炭开采的重要发展方向和趋势，但先进的无人工作面仍采用传统的巷道布置方式和通风方法。目前，采煤工作面普遍采用的一进一回的U型通风方式，即工作面的新鲜风流由区段运输平巷进入采。ü沙『笮纬傻奈鄯缬汕喂斓榔较锱湃胫饕胤绱笙。其他通风方式还有W型、Z型通风方式、（U+I）型、U+L型、Y+L型、并列双U型、大U套小U型、H型、双Z型、B型、J+E型、Y型或偏Y型等。由此可见，通风系统等线路布置较为复杂、分散，不便于集中管理，这种传统回采模式会导致智能化、自动化、无人化的工作面不能完全甚至难以发挥其优势，严重制约大型矿井安全高效开采技术的进一步发展，无法实现煤炭无人化安全高效开采的目标，创新适应无人工作面的开采新模式已具有刻不容缓的必要性和紧迫性。发明内容[0003] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种解决上述问题的适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，可大幅减少区段平巷掘进及维护工程量，提高无人工作面的安全性和管理效率。为实现L型无人工作面的沿空预埋管通风方式，盘区划分为多个无人工作面，第1个为U型无人工作面，第2 N个为L型无人工作面。~[0004] 本发明通过以下技术方案实现：[0005] 一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，包括如下步骤，[0006] 步骤一，将盘区煤层划分为多个无人工作面，并在盘区内布置盘区运输大巷、盘区回风大巷，将盘区内第一个无人工作面布置为U型无人工作面，所述U型无人工作面的巷道包括区段运输平巷、区段轨道平巷、第一采。銮卧耸淦较锖颓喂斓榔较锵嗷テ叫星乙欢擞氲谝徊沙〈怪毕嗔，所述区段运输平巷的另一端和区段轨道平巷的另一端均与盘区运输大巷、盘区回风大巷垂直相连，将第二个至第N个无人工作面布置为L型无人工作面，所述L型无人工作面的巷道包括机轨合一平巷、第二采。龌旌弦黄较锲叫杏谇卧耸淦较锴业瘸ざ炔贾，所述机轨合一平巷一端与第二采场垂直相连，所述机轨合一平巷另一端与盘区运输大巷、盘区回风大巷垂直连接，所述第二采场与第一采场平行布置；[0007] 步骤二，当U型无人工作面开始回采时，在区段运输平巷的超前支护区内，紧贴实体煤帮下部底角处开始铺设第一通风管，所述第一通风管逐节安装并被固定在区段运输平巷底板上，所述第一通风管全线布置至盘区回风大巷，且在第一通风管端头安装局扇，所述第二采场自由端掘进至第一通风管安装位置；[0008] 步骤三：第二至第N?1个无人工作面逐一进行开采时，当前L型无人工作面开始回采，沿当前L型无人工作面的机轨合一平巷的超前支护区内，紧贴实体煤帮下部底角处开始铺设第二通风管，所述第二通风管逐节安装并被固定机轨合一平巷底板上，所述第二通风管全线布置至盘区回风大巷，且在第二通风管端头安装局扇，下一个L型无人工作面的第二采场自由端掘进至第二通风管安装位置。[0009] 步骤四，重复步骤三至第N?1个L型无人工作面进行回采。[0010] 本发明进一步改进方案是，任一无人工作面进行布置时，该无人工作面所对应区域的盘区运输大巷均设置一对风门A；[0011] 第一个U型无人工作面的巷道布置时，在盘区运输大巷、盘区回风大巷之间的区段运输平巷内布置一对风门B；第二个至第N?1个L型无人工作面布置时，无人工作面对应的盘区运输大巷、盘区回风大巷之间的机轨合一平巷内均设置一对风门C，且上一无人工作面所对应的盘区回风大巷均设置一风门D。[0012] 本发明进一步改进方案是，所述局扇采用抽出式，所述第一通风管与第二通风管采用高强度钢管制成，每节钢管长度2500mm，直径300～500mm。[0013] 本发明进一步改进方案是，所述第一通风管、第二通风管的每节之间均采用钢制三通管接头连接，所述三通管接头的第三个管口朝向实体煤帮布置，且固定连接有硬质塑料密封盖。[0014] 本发明进一步改进方案是，在当前L型无人工作面回采的同时，当前L型无人工作面的第二采场上隅角有2 3个三通管接头被揭露后，打开每个三通管接头的硬质塑料密封~盖，污风即可进入沿空预埋第二通风管。[0015] 本发明进一步改进方案是，其特征在于：[0016] 所述机轨合一平巷的横断面为矩形，宽度5 7m、高度2.8 3.5m，所述机轨合一平巷~ ~内设备布置为左侧煤帮中上部布置电缆，下部底角布置第二通风管，所述机轨合一平巷底板并排铺设有轨道和无轨胶轮车通道，矿用设备列车在轨道上运行，所述机轨合一平巷顶板吊装悬吊式智能自动伸缩皮带输送机。[0017] 本发明进一步改进方案是，其特征在于：第二个无人工作面回采时，第二采场上隅角后方的第一通风管需要被逐节拆除，拆卸的第一通风管运至第二采场下隅角的机轨合一平巷内，作为第二通风管重复利用，第二个无人工作面回采结束后，将局扇也拆卸，运至下一无人工作面的机轨合一平巷与盘区回风大巷相交处，与第二通风管连接安装，重复此操作至第N?1个无人工作面。[0018] 本发明进一步改进方案是，整个盘区的N个无人工作面，必须逐一进行开采，上一个无人工作面回采，下一个无人工作面准备，以确保第2 N个L型无人工作面都能采用沿空~预埋管通风管道。[0019] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：[0020] 1、本发明提供了一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，第2 N个无人~工作面都取消了一条区段轨道平巷，简化了无人工作面巷道布置系统，显著减少了无人工作面的巷道掘进工程量，大幅降低了巷道掘进成本和围岩支护成本。[0021] 2、采用沿空预埋管方法，优化了无人工作面的通风系统，充分发挥了抽出式通风的优点，采场的污风进入沿空预埋钢制通风管，避免了采空区的有毒有害气体进入采场以及上隅角和下隅角，提高了无人工作面的通风安全性。[0022] 3、沿空预埋通风管可以重复利用，安装拆卸简单，施工方便，进一步节约了无人工作面的通风设备成本。[0023] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。附图说明[0024] 图1为盘区U型无人工作面巷道布置及通风路线平面图。[0025] 图2为盘区U型无人工作面的沿空预埋通风管平面图。[0026] 图3为图2中U型无人工作面的沿空预埋通风管A?A剖面图。[0027] 图4为盘区第一个L型无人工作面巷道布置及通风方式平面图。[0028] 图5为图4中第二采场B?B剖面图。[0029] 图6为第二个L型无人工作面巷道布置及通风方式平面图示意图。[0030] 图7为图4中机轨合一平巷设备布置C?C剖面图。[0031] 附图标记说明：1、第二采场2、第一采。3、区段运输平巷；4、区段轨道平巷；5、区段机轨合一平巷；6、停采线；7、盘区运输大巷；8、盘区回风大巷；101、风门A；102、风门B；103、风门C；104、风门D；11、新鲜风流；12、污风风流；13、采空区；14、上隅角；15、超前支护区；16、第一通风管；17、第二通风管；18、局扇；19、自动伸缩皮带输送机；20、电缆；21、设备列车；22、轨道；23、无轨胶轮车通道；24、自移式支撑掩护式支架；25、刮板输送机；26、煤帮。具体实施方式[0032] 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种适用于L型无人工作面的沿空预埋管通风方法，包括如下步骤：[0033] 步骤一，将盘区煤层划分为多个无人工作面，并在盘区内布置盘区运输大巷7、盘区回风大巷8，将盘区内第一个无人工作面布置为U型无人工作面，所述U型无人工作面的巷道包括区段运输平巷3、区段轨道平巷4、第一采场2，所述区段运输平巷3和区段轨道平巷4相互平行且一端与第一采场2垂直相连，所述区段运输平巷3的另一端和区段轨道平巷4的另一端均与盘区运输大巷7、盘区回风大巷8垂直相连，将第二个至第N个无人工作面布置为L型无人工作面，所述L型无人工作面的巷道包括机轨合一平巷5、第二采场1，所述机轨合一平巷5平行于区段运输平巷3且等长度布置，所述机轨合一平巷5一端与第二采场1垂直相连，所述机轨合一平巷5另一端与盘区运输大巷7、盘区回风大巷8垂直连接，所述第二采场1与第一采场2平行布置。风门设置，任一无人工作面进行布置时，该无人工作面所对应区域的盘区运输大巷均设置一对风门A101；[0034] 第一个U型无人工作面的巷道布置时，在盘区运输大巷7、盘区回风大巷8之间的区段运输平巷3内布置一对风门B102；[0035] 其中，U型无人工作面的通风路线：新鲜风流11由盘区运输大巷7进入区段运输平巷3、第一采场2，通过第一采场2后形成的污风由区段轨道平巷4、排入盘区回风大巷8，形成污风风流12排出。[0036] 步骤二，当U型无人工作面开始回采时，在区段运输平巷3的超前支护区15内，紧贴实体煤帮26下部底角处开始铺设第一通风管16，所述第一通风管16逐节安装并被固定在区段运输平巷3底板上，所述第一通风管16全线布置至盘区回风大巷8，且在第一通风管16端头安装局扇18，所述第二采场1自由端掘进至第一通风管16安装位置；[0037] 具体来说，第一个无人工作面在回采过程中，采场后方的区段运输平巷3顶板逐渐垮落，第一通风管16被采空区13边缘的矸石掩埋，这一过程被称为沿空预埋通风管。该无人工作面回采结束时，第一通风管16一直铺设至盘区回风大巷8，且在第一通风管16端头安装一台局扇18。沿空预埋通风管的目的是为第二个无人工作面的通风布设一条新的通风路线。[0038] 所述局扇18采用抽出式，优点如下： 由于采场风流处于负压状态，当主要通风机因故障停止运转时，采场风流压力提高，可使采空区的瓦斯涌出量减少，比较安全； 漏风量少，通风管理较简单。[0039] 所述第一通风管16采用高强度钢管制成，每节通风管长度2500mm，直径300～500mm。第一通风管16能够承受垮落矸石的冲击，有一定的抗砸抗压能力，防止被砸坏、压扁甚至破损，而且适合长距离通风，能够满足抽出式通风需求。[0040] 各节第一通风管16之间均采用钢制三通管接头连接，而且三通管接头的第三个管口朝向实体煤帮。需要特别注意的是，铺设的第一节第一通风管16的端头以及每个三通管接头的第三个管口都需要安装硬质塑料密封盖，防止漏风。[0041] 步骤三：第二至第N?1个无人工作面逐一进行开采时，当前L型无人工作面开始回采，沿当前L型无人工作面的机轨合一平巷5的超前支护区15内，紧贴实体煤帮26下部底角处开始铺设第二通风管17，所述第二通风管17逐节安装并被固定机轨合一平巷5底板上，所述第二通风管17全线布置至盘区回风大巷8，且在第二通风管17端头安装局扇18，下一个L型无人工作面的第二采场1自由端掘进至第二通风管17安装位置。[0042] 具体来说，风门的设置，任一无人工作面布置时，该无人工作面所对应区域的盘区运输大巷7均设置一对风门A101，第二个至第N?1个L型无人工作面布置时，无人工作面对应的盘区运输大巷7、盘区回风大巷8之间的机轨合一平巷5内均设置一对风门C103，且上一无人工作面所对应的盘区回风大巷均设置一风门D104。[0043] 目的是在封闭风门C103、风门D104以及风门A101，可以使新鲜风流11从机轨合一平巷5进入第二采场1，再经过第二通风管17，形成的污风风流12由盘区回风大巷8流出。[0044] 步骤四，重复步骤三至第N?1个L型无人工作面进行回采。[0045] 需要注意的是，在当前L型无人工作面回采的同时，当前L型无人工作面的第二采场1上隅角有2 3个三通管接头被揭露后，打开每个三通管接头的硬质塑料密封盖，污风即~可进入沿空预埋第二通风管17。[0046] 在进行安装过程中，为了节省材料的使用，第二个无人工作面回采时，第二采场1上隅角后方的第一通风管16需要被逐节拆除，拆卸的第一通风管16运至第二采场1下隅角的机轨合一平巷5内，作为第二通风管17重复利用，第二个无人工作面回采结束后，将局扇18也拆卸，运至下一无人工作面的机轨合一平巷5与盘区回风大巷8相交处，与第二通风管17连接安装，重复此操作至第N?1个无人工作面。[0047] 为了保证操作方法的实施效率，整个盘区的N个无人工作面，必须逐一进行开采，上一个无人工作面回采，下一个无人工作面准备，以确保第2 N个L型无人工作面都能采用~沿空预埋管通风管道。[0048] 另外，所述机轨合一平巷5的横断面为矩形，宽度5 7m、高度2.8 3.5m，~ ~[0049] 所述机轨合一平巷的横断面为矩形，宽度5 7m、高度2.8 3.5m，所述机轨合一平巷~ ~5内设备布置为左侧煤帮26中上部布置电缆20，下部底角布置通风管，所述机轨合一平巷5底板并排铺设有轨道22和无轨胶轮车通道23，矿用设备列车21在轨道22上运行，所述机轨合一平巷5顶板吊装悬吊式智能自动伸缩皮带输送机19。其中，采空区13、上隅角14、超前支护区15、自动伸缩皮带输送机19、电缆20、设备列车21、轨道22、无轨胶轮车通道23、自移式支撑掩护式支架24、刮板输送机25、煤帮26，是为了方便更好的理解本专利而进行的标注，均为现有技术，此处不进行详细阐述。[0050] 由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

专利地区：江苏

专利申请日期：2021-12-31

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114396302B