CN105927255A - 一种碎石充填沿空留巷挡矸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碎石充填沿空留巷挡矸装置，包括挡矸板（1）、挡矸板定位机构（2）和挡矸板前后伸缩机构（3）；挡矸板设置为多个、且多个挡矸板前后方向可伸缩结构设置，挡矸板沿沿空留巷方向竖直设置贴合在采空区的原巷道壁内侧面上，挡矸板包括外挡矸板（12），外挡矸板上设有多个注浆孔（14）；挡矸板定位机构竖直设置在位于最后端的外挡矸板上；挡矸板前后伸缩机构的基体设置在位于最前端的外挡矸板上，包括前后伸缩控制部件（31），前后伸缩控制部件与外挡矸板连接。本碎石充填沿空留巷挡矸装置可以在沿空留巷过程中与液压支架配合使用，也可以独立使用，可阻挡采空区的矸石进入沿空留巷巷道，特别适用于煤矿井下沿空留巷作业。

Description

一种碎石充填沿空留巷挡矸装置

技术领域

本发明涉及一种挡矸装置，具体是一种适用于煤矿井下采煤工作面采取沿空留巷措施时使用的碎石充填沿空留巷挡矸装置，属于煤矿机械技术领域。

背景技术

为了回收传统采矿方式中留设的保护煤柱，在采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道称为沿空留巷，即在工作面后方沿采空区边界保留一条巷道供下一区段工作面使用，沿空留巷不仅减少了巷道的掘进量、缓解了采掘接替矛盾，还具有缩短工作面搬家时间、取消孤岛工作面、提高煤炭资源采出率、防止煤层自燃发火及延长矿井服务年限等诸多优点，同时采用沿空留巷技术在控制煤矿重大事故灾害方面也具有巨大的优越性。

沿空留巷在研究初期基本上都是以支架形式完成，各种支架形式的应用曾经解决过许多回采工作面的无煤柱采煤问题，但都是应用到一些采面地压相对较小并且煤层赋存条件较好的无自燃发火的低瓦斯矿井，且支护材料品种多、工作量大、支护效果差、采空区隔离效果差，而且应用情况也不能令人满意；现行的沿空留巷方法主要是采用密集单柱支护、矸石袋堆码支护或巷旁高水充填墙体支护为主。

随着结构复杂、支架独立性和灵活性强、适应性以及安全性强的大型自移式沿空留巷充填支架的广泛应用，沿空留巷的安全性得到大大提高，现有技术中通常是在自移式沿空留巷充填支架向前步进后在其后方的采空区架棚并采取浇混凝土隔墙或膏体混凝土充填墙体、铺网等措施进行沿空留巷，但由于自移式沿空留巷充填支架的掩护梁或尾梁等位于支架后部的部件通常不是竖直设置、是向后方呈一定角度伸出的结构，这样就造成端头支架前移后其呈一定角度伸出结构的侧面覆盖区域的矸石易垮落，需要及时清理后再进行浇混凝土隔墙或膏体混凝土充填墙体，特别是对应力高、温度高、地下水水压高、扰动强度高、冲击危险高、蠕变明显、变形大等特点的深部采场，耗费大量人力的同时易造成围岩局部变形致使后方已支护好的锚杆松动进而导致支护失效、甚至导致坍塌引发事故。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种碎石充填沿空留巷挡矸装置，可以实现在液压支架步进前移过程中防止采空区矸石进入沿空留巷巷道和液压支架覆盖区域的内部，且在液压支架步进后能够方便快捷进行沿空留巷工作。

为实现上述目的，本碎石充填沿空留巷挡矸装置包括挡矸板、挡矸板定位机构和挡矸板前后伸缩机构；

所述的挡矸板竖直面向采空区设置，数量设置为多个、且多个挡矸板前后方向可伸缩结构设置，位于后部的挡矸板沿沿空留巷方向竖直设置在沿空留巷的巷道贴合在采空区的原巷道壁内侧面上，挡矸板包括外挡矸板，外挡矸板上设有多个注浆孔；

所述的挡矸板定位机构竖直设置在位于最后端的外挡矸板上，包括升降伸缩控制部件，升降伸缩控制部件的顶端设有顶支撑座、底端设有底支撑座；

所述的挡矸板前后伸缩机构的基体设置在位于最前端的外挡矸板上，基体底端设有底支撑座，挡矸板前后伸缩机构包括前后伸缩控制部件和升降支撑控制部件，前后伸缩控制部件和升降支撑控制部件固定安装在基体上；前后伸缩控制部件与外挡矸板连接；升降支撑控制部件的伸缩端顶端设有顶支撑座；

所述的铺网机构包括设置在外挡矸板面向采空区的表面上的挂网销栓和设置在挡矸板前后伸缩机构前方的放网部件，放网部件包括竖直设置成卷的网卷，网卷的最外层网面通过挂网销栓挂在外挡矸板面向采空区的表面上。

作为本发明的进一步改进方案，本碎石充填沿空留巷挡矸装置还包括挡矸板导向机构，所述的挡矸板上设有与挡矸板导向机构配合的移动导向部件。

作为本发明挡矸板导向机构的一种实施方式，所述的挡矸板导向机构是设置在巷道底板上、沿沿空留巷方向设置的底板道轨，所述的挡矸板的移动导向部件是设置在挡矸板底部的、与底板道轨配合的导向轮。

作为本发明挡矸板导向机构的另一种实施方式，所述的挡矸板导向机构是设置在巷道顶板上、沿沿空留巷方向设置的锚吊梁，所述的挡矸板的移动导向部件是设置在挡矸板顶部的、与锚吊梁配合的悬挂移动部件。

作为本发明挡矸板的一种实施方式，所述的挡矸板的前后两端设有卡套限位部件，多个挡矸板在垂直于采空区方向上层叠设置；所述的伸缩控制部件的伸缩端与层叠设置的多个挡矸板的最外侧挡矸板连接，伸缩控制部件的基体与层叠设置的多个挡矸板的最内侧挡矸板连接。

作为本发明挡矸板的另一种实施方式，所述的挡矸板的前后两端设有铰接部件，多个挡矸板依次前后铰接设置；所述的伸缩控制部件包括竖直设置的动力旋转滚筒，动力旋转滚筒的筒面与多个铰接连接的挡矸板的最前方的挡矸板的前端铰接连接，多个铰接连接的挡矸板缠绕在动力旋转滚筒上。

与现有技术相比，本碎石充填沿空留巷挡矸装置由于采用多个挡矸板竖直面向采空区、前后方向可伸缩结构设置，且挡矸板定位机构竖直设置在位于最后端的外挡矸板上、前后伸缩控制部件与外挡矸板连接，因此在正常使用时挡矸板定位机构定位支撑在巷道底板与顶板之间，与液压支架配合使用时处于半伸出状态的挡矸板可完全覆盖液压支架的侧面，保证采空区的矸石不会进入沿空留巷巷道和液压支架覆盖区域的内部，在液压支架步进过程中，设置在液压支架上的前后伸缩控制部件同步伸出带动挡矸板向后伸出，当液压支架步进至设定距离后前后伸缩控制部件同步停止伸出，伸出的挡矸板可阻挡采空区的矸石进入沿空留巷巷道；由于挡矸板上设有多个注浆孔，因此在液压支架步进后施工人员可通过注浆孔对采空区的矸石进行打孔注浆、封孔抽放和支护施工等沿空留巷工作，不需要另外设置其他设施，方便快捷；由于设有铺网机构，且外挡矸板伸出的同时将放网部件的网卷逐步展开，因此碎石充填后可有效进行钢丝网护挡、防止碎石涌入巷道造成支护困难和增加清矸工作量；本碎石充填沿空留巷挡矸装置可以在沿空留巷过程中与液压支架配合使用，也可以独立使用，特别适用于煤矿井下沿空留巷作业。特别适用于煤矿井下沿空留巷作业。

附图说明

图1是本发明与液压支架配合使用时的结构示意图；

图2是图1的俯视旋转视图；

图3是本发明挡矸板的俯视结构示意图；

图4是本发明采用层叠结构挡矸板时的俯视结构示意图；

图5是本发明采用铰接结构挡矸板时的俯视结构示意图。

图中：1、挡矸板，11、内挡矸板，12、外挡矸板，13、上下伸缩控制机构，14、注浆孔，2、挡矸板定位机构，21、升降伸缩控制部件，3、挡矸板前后伸缩机构，31、前后伸缩控制部件，32、升降支撑控制部件，4、铺网机构，41、挂网销栓，42、放网部件，5、挡矸板导向机构。

具体实施方式

本碎石充填沿空留巷挡矸装置可以在沿空留巷过程中与液压支架配合使用，也可以独立使用，下面结合附图以本发明配合液压支架使用对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本碎石充填沿空留巷挡矸装置包括挡矸板1、挡矸板定位机构2和挡矸板前后伸缩机构3（以下描述以液压支架的推进方向为前方）。

所述的挡矸板1竖直面向采空区设置，数量设置为多个、且多个挡矸板1前后方向可伸缩结构设置，位于后部的挡矸板1沿沿空留巷方向竖直设置在沿空留巷的巷道贴合在采空区的原巷道壁内侧面上，位于前部的挡矸板1液压支架靠近采空区的侧端面与采空区之间，挡矸板1包括外挡矸板12，外挡矸板12上设有多个注浆孔14。

所述的挡矸板定位机构2竖直设置在位于最后端的挡矸板1的外挡矸板12上，包括升降伸缩控制部件21，升降伸缩控制部件21的顶端设有顶支撑座、底端设有底支撑座，升降伸缩控制部件21的伸缩端伸出后顶支撑座和底支撑座可以将挡矸板定位机构2支撑定位在巷道底板与顶板之间。

所述的挡矸板前后伸缩机构3的基体设置在位于最前端的挡矸板1的外挡矸板12上，基体底端设有底支撑座，挡矸板前后伸缩机构3包括前后伸缩控制部件31和升降支撑控制部件32，前后伸缩控制部件31和升降支撑控制部件32固定安装在基体上；前后伸缩控制部件31与挡矸板1的外挡矸板12连接，前后伸缩控制部件31可以控制外挡矸板12沿沿空留巷方向伸缩；升降支撑控制部件32的伸缩端顶端设有顶支撑座，升降支撑控制部件32的伸缩端伸出后可以使顶支撑座支撑在顶板上实现对挡矸板前后伸缩机构3的稳固支撑。

所述的铺网机构4包括设置在外挡矸板12面向采空区的表面上的挂网销栓41和设置在挡矸板前后伸缩机构3前方的放网部件42，放网部件42包括竖直设置成卷的网卷，网卷的最外层网面通过挂网销栓41挂在外挡矸板12面向采空区的表面上，成卷的网卷可逐渐跟随外挡矸板12的伸长而展开实现铺网。

如图1、图2所示，本碎石充填沿空留巷挡矸装置在配合液压支架使用时，将本碎石充填沿空留巷挡矸装置的挡矸板前后伸缩机构3的基体与液压支架的底座靠近采空区的侧端面连接，可连接设置在后部立柱的侧端面位置，进而不影响后部立柱前方的行人通道的正常使用，既可以防止漏矸，又不影响行人，升降支撑控制部件32的伸缩端伸出使升降支撑控制部件32的顶支撑座支撑在顶板上，将放网部件42设置在挡矸板前后伸缩机构3的前方、并将网卷最外层的钢丝网面通过挂网销栓41挂在外挡矸板12面向采空区的表面上，挡矸板1的外挡矸板12处于向后的半伸出状态，挡矸板定位机构2定位支撑在巷道底板与顶板之间，此时半伸出状态的外挡矸板12可完全覆盖液压支架的侧面下部即，位于液压支架后部的部件呈一定角度伸出的结构处于外挡矸板12后部的覆盖范围之内，保证采空区的垮落顶部矸石不会自液压支架后部的部件之间进入沿空留巷巷道和液压支架覆盖区域的内部；在液压支架步进过程中，前后伸缩控制部件31同步伸出带动外挡矸板12同步向后伸出，外挡矸板12伸出的同时将放网部件42的网卷逐步展开，当液压支架步进至设定距离后前后伸缩控制部件31同步停止伸出，此时处于液压支架后部的、伸出的外挡矸板12阻挡采空区的矸石进入沿空留巷巷道；待矸石堆垮落稳定后，施工人员可架设棚腿后将钢丝网面脱离挂网销栓41并将钢丝网面固定在棚腿上，或者施工人员可通过注浆孔14对采空区的矸石进行打孔注浆，待注浆凝固稳定后将钢丝网面脱离挂网销栓41并将钢丝网面固定在凝固稳定后的注浆壁上，施工人员可进行后续的封孔抽放和支护施工工作；待支护施工工作完成后，挡矸板定位机构2的升降伸缩控制部件21收缩使挡矸板定位机构2的顶支撑座脱离巷道顶板，然后前后伸缩控制部件31缩入一个步距、带动外挡矸板12向前缩入至设定距离后挡矸板定位机构2再次定位支撑在巷道底板与顶板之间，完成随架挡矸工作过程。

由于沿空留巷的巷道高度和液压支架的支撑高度根据采掘煤层的厚度不同而不同，因此为了保证不同采高的沿空留巷使用本碎石充填沿空留巷挡矸装置的通用性，作为本发明的进一步改进方案，如图3所示，所述的挡矸板1还包括内挡矸板11，内挡矸板11设置在外挡矸板12背离采空区的一侧、并与外挡矸板12通过上下伸缩控制机构13贴合连接，上下伸缩控制机构13的数量与挡矸板1的数量相同，内挡矸板11上也设有多个注浆孔14，由于采空区的顶板垮落通常是不连续的，采空区堆积在底部的垮落掉的顶板与后续还未垮落的顶板之间通常会有很大的空隙，因此可以根据空隙的大小情况决定内挡矸板11是否伸出，同时内挡矸板11的设置保证了不同采高的沿空留巷使用本碎石充填沿空留巷挡矸装置的通用性。

为了保证内挡矸板11在外挡矸板12内侧面上下移动过程中的稳定性，作为本发明的进一步改进方案，所述的外挡矸板12的背离采空区的一侧上设有导向卡槽结构，所述的内挡矸板11设置在导向卡槽结构内。

为了实现方便自动集中操作和单独操作，即多件内挡矸板11可以实现同步升降或者单独升降、同时实现远程操作，作为本发明的进一步改进方案，所述的上下伸缩控制机构13是液压油缸，液压油缸的缸体和伸缩端分别与外挡矸板12或内挡矸板11和内挡矸板11或外挡矸板12固定安装连接，液压油缸通过液压管路和控制阀组与泵站连接。

为了保证挡矸板1在缩入过程中定位移动至正常使用状态、不发生偏移，作为本发明的进一步改进方案，本碎石充填沿空留巷挡矸装置还包括挡矸板导向机构5，所述的挡矸板1上设有与挡矸板导向机构5配合的移动导向部件。

作为本发明挡矸板导向机构5的一种实施方式，所述的挡矸板导向机构5是设置在巷道底板上、沿沿空留巷方向设置的底板道轨，所述的挡矸板1的移动导向部件是设置在外挡矸板12底部的、与底板道轨配合的导向轮。

作为本发明挡矸板导向机构5的另一种实施方式，所述的挡矸板导向机构5是设置在巷道顶板上、沿沿空留巷方向设置的锚吊梁，所述的挡矸板1的移动导向部件是设置在内挡矸板11顶部的、与锚吊梁配合的悬挂移动部件。

作为本发明前后伸缩挡矸板1的一种实施方式，如图4所示，所述的外挡矸板12的前后两端均设有卡套限位部件，多个外挡矸板12在垂直于采空区方向上层叠设置；所述的前后伸缩控制部件31的伸缩端与面向采空区方向的最外侧外挡矸板12连接，前后伸缩控制部件31的基体与面向采空区方向的最内侧外挡矸板12连接，前后伸缩控制部件31的伸缩端伸出时，外挡矸板12可以前后方向平移以层叠形式依次打开。

作为本发明前后伸缩挡矸板1的另一种实施方式，如图5所示，所述的外挡矸板12的前后两端设有铰接部件，多个外挡矸板12依次前后铰接设置；所述的前后伸缩控制部件31是竖直设置的动力旋转滚筒，动力旋转滚筒的筒面与多个铰接连接的外挡矸板12的最前端的外挡矸板12的前端铰接连接，多个铰接连接的外挡矸板12缠绕在动力旋转滚筒上，通过控制动力旋转滚筒的正反转可以实现外挡矸板12的伸出和缩入。

所述的升降伸缩控制部件21和升降支撑控制部件32可以采用单体液压支柱、也可以采用液压油缸，由于单体液压支柱是开式液压系统，即升柱操作时一般是通过注液枪将乳化液注入缸体底部的进液口使活塞上升、同时活塞上端空间内的乳化液通过缸体顶部的出液口直接排放到缸体外，降柱操作时相反、一般是通过注液枪将乳化液注入缸体顶部的出液口使活塞下降或通过复位弹簧直接下降、同时活塞下端空间内的乳化液通过缸体底部的进液口直接排放到缸体外，需要人工操作注液枪或打开相应的进液口或出液口，操作繁复，而液压油缸是闭式液压系统、可以实现远程自动升降，因此优选液压油缸，即，作为本发明的优选方案，所述的升降伸缩控制部件21和升降支撑控制部件32是液压油缸，液压油缸分别通过液压管路和控制阀组与泵站连接。

本碎石充填沿空留巷挡矸装置由于采用多个挡矸板1竖直面向采空区、前后方向可伸缩结构设置，且挡矸板定位机构2竖直设置在位于最后端的外挡矸板12上、前后伸缩控制部件31与外挡矸板12连接，因此在正常使用时挡矸板定位机构2定位支撑在巷道底板与顶板之间，与液压支架配合使用时处于半伸出状态的挡矸板1可完全覆盖液压支架的侧面，保证采空区的矸石不会进入沿空留巷巷道和液压支架覆盖区域的内部，在液压支架步进过程中，设置在液压支架上的前后伸缩控制部件31同步伸出带动挡矸板1向后伸出，当液压支架步进至设定距离后前后伸缩控制部件31同步停止伸出，伸出的挡矸板1可阻挡采空区的矸石进入沿空留巷巷道；由于挡矸板1上设有多个注浆孔14，因此在液压支架步进后施工人员可通过注浆孔14对采空区的矸石进行打孔注浆、封孔抽放和支护施工等沿空留巷工作，不需要另外设置其他设施，方便快捷；由于设有铺网机构4，且外挡矸板12伸出的同时将放网部件42的网卷逐步展开，因此碎石充填后可有效进行钢丝网护挡、防止碎石涌入巷道造成支护困难和增加清矸工作量；本碎石充填沿空留巷挡矸装置可以在沿空留巷过程中与液压支架配合使用，也可以独立使用，特别适用于煤矿井下沿空留巷作业。

Claims (10)

1.一种碎石充填沿空留巷挡矸装置，包括挡矸板（1），挡矸板（1）竖直面向采空区设置，其特征在于，所述的挡矸板（1）数量设置为多个、且多个挡矸板（1）前后方向可伸缩结构设置，位于后部的挡矸板（1）沿沿空留巷方向竖直设置在沿空留巷的巷道贴合在采空区的原巷道壁内侧面上，挡矸板（1）包括外挡矸板（12），外挡矸板（12）上设有多个注浆孔（14）；

本碎石充填沿空留巷挡矸装置还包括挡矸板定位机构（2）、挡矸板前后伸缩机构（3）和放网机构（4）；

所述的挡矸板定位机构（2）竖直设置在位于最后端的外挡矸板（12）上，包括升降伸缩控制部件（21），升降伸缩控制部件（21）的顶端设有顶支撑座、底端设有底支撑座；

所述的挡矸板前后伸缩机构（3）的基体设置在位于最前端的外挡矸板（12）上，基体底端设有底支撑座，挡矸板前后伸缩机构（3）包括前后伸缩控制部件（31）和升降支撑控制部件（32），前后伸缩控制部件（31）和升降支撑控制部件（32）固定安装在基体上；前后伸缩控制部件（31）与外挡矸板（12）连接；升降支撑控制部件（32）的伸缩端顶端设有顶支撑座；

所述的铺网机构（4）包括设置在外挡矸板（12）面向采空区的表面上的挂网销栓（41）和设置在挡矸板前后伸缩机构（3）前方的放网部件（42），放网部件（42）包括竖直设置成卷的网卷，网卷的最外层网面通过挂网销栓（41）挂在外挡矸板（12）面向采空区的表面上。

2.根据权利要求1所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的挡矸板（1）还包括内挡矸板（11），内挡矸板（11）设置在外挡矸板（12）背离采空区的一侧、并与外挡矸板（12）通过上下伸缩控制机构（13）贴合连接，上下伸缩控制机构（13）的数量与挡矸板（1）的数量相同，内挡矸板（11）上也设有多个注浆孔（14）。

3.根据权利要求2所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的外挡矸板（12）的背离采空区的一侧上设有导向卡槽结构，所述的内挡矸板（11）设置在导向卡槽结构内。

4.根据权利要求2所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的上下伸缩控制机构（13）是液压油缸，液压油缸的缸体和伸缩端分别与外挡矸板（12）或内挡矸板（11）和内挡矸板（11）或外挡矸板（12）固定安装连接，液压油缸通过液压管路和控制阀组与泵站连接。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，本碎石充填沿空留巷挡矸装置还包括挡矸板导向机构（4），所述的挡矸板（1）上设有与挡矸板导向机构（4）配合的移动导向部件。

6.根据权利要求5所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的挡矸板导向机构（4）是设置在巷道底板上、沿沿空留巷方向设置的底板道轨，所述的挡矸板（1）的移动导向部件是设置在外挡矸板（12）底部的、与底板道轨配合的导向轮。

7.根据权利要求2至4任一权利要求所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，本碎石充填沿空留巷挡矸装置还包括挡矸板导向机构（4），所述的挡矸板（1）上设有与挡矸板导向机构（4）配合的移动导向部件；所述的挡矸板导向机构（4）是设置在巷道顶板上、沿沿空留巷方向设置的锚吊梁，所述的挡矸板（1）的移动导向部件是设置在内挡矸板（11）顶部的、与锚吊梁配合的悬挂移动部件。

8.根据权利要求1或2所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的外挡矸板（12）的前后两端均设有卡套限位部件，多个外挡矸板（12）在垂直于采空区方向上层叠设置；所述的前后伸缩控制部件（31）的伸缩端与面向采空区方向的最外侧外挡矸板（12）连接，前后伸缩控制部件（31）的基体与面向采空区方向飞最内侧外挡矸板（12）连接。

9.根据权利要求1或2所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的外挡矸板（12）的前后两端设有铰接部件，多个外挡矸板（12）依次前后铰接设置；所述的前后伸缩控制部件（31）是竖直设置的动力旋转滚筒，动力旋转滚筒的筒面与多个铰接连接的外挡矸板（12）的最前端的外挡矸板（12）的前端铰接连接，多个铰接连接的外挡矸板（12）缠绕在动力旋转滚筒上。

10.根据权利要求1或2所述的碎石充填沿空留巷挡矸装置，其特征在于，所述的升降伸缩控制部件（21）和升降支撑控制部件（32）是液压油缸，液压油缸分别通过液压管路和控制阀组与泵站连接。