CN106837397A - 一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法，在紧靠采空区一侧均匀布置有多个隔离支护单体，隔离支护单体包括至少两个单体液压支柱，单体液压支柱上端之间设置顶帽，单体液压支柱下端之间设置底座，顶帽与底座的两侧分别设置有连接螺孔，顶帽与底座在靠近采空区一侧设置有多个挡矸钢梁，相邻挡矸钢梁之间通过连接板相连接，挡矸钢梁外侧设置有外柔性挡矸挂帘，顶帽与底座在靠近预留巷道一侧设置有内柔性隔离挂帘，底座上设置有能闭塞的通风口；顶帽、底座、挡矸钢梁与内柔性隔离挂帘形成一隔离空间。采用单体液压支柱支撑顶板，及时支撑，且支撑力可通过选用不同型号的单体液压支柱调节，适应性强，防止滞后支撑导致的巷道变形。

Description

一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法

技术领域

本发明涉及煤矿井下掘进工作面的支护领域，尤其涉及一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法。

背景技术

沿空留巷是缓和采掘接续紧张、减少煤柱损失、降低掘进工作、提高矿井生产效率的一种重要采煤工艺。自切顶卸压技术逐渐成熟，巷道支护难道大幅度降低，沿空留巷技术在各大矿区逐渐普及。但巷旁支护设备的缓慢发展是限制沿空留巷技术发展的重要问题。目前，沿空留巷巷旁支护普遍采用构筑封闭式混凝土墙、注浆锚护或布置密集挡矸支柱等方式，这些方式普遍存在消耗材料多、工作量大、使用设备复杂、延时支护等问题，严重限制了工作面的正常生产。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法，即能实现沿空留巷巷旁顶板支护，又能实现采空区的安全隔离。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置，其包括采空区与预留巷道，其中，在紧靠采空区一侧均匀布置有多个隔离支护单体，隔离支护单体包括至少两个单体液压支柱，单体液压支柱上端之间设置顶帽，单体液压支柱下端之间设置底座，顶帽用于增大与顶板的接触面积，底座用于增大与底板的接触面积；顶帽与底座的两侧分别设置有连接螺孔，顶帽与底座在靠近采空区一侧设置有多个挡矸钢梁，相邻挡矸钢梁之间通过连接板相连接，挡矸钢梁外侧设置有外柔性挡矸挂帘，顶帽与底座在靠近预留巷道一侧设置有内柔性隔离挂帘，底座上设置有能闭塞的通风口；顶帽、底座、挡矸钢梁与内柔性隔离挂帘形成一隔离空间。

所述的装置，其中，上述顶帽与底座的框架结构相同，顶帽包括支撑钢梁，支撑钢梁上设置有支撑面板，支撑钢梁的两侧分别设置有竖直护板，上述连接螺孔及通风口设置在竖直护板上，挡矸钢梁、内柔性隔离挂帘、外柔性挡矸挂帘的对应端通过对应连接螺孔设置对应顶帽或对应底座上。

所述的装置，其中，上述支撑钢梁的一端设置有组装插槽，支撑钢梁的另一端设置有组装插头，相临支撑钢梁通过对应组装插槽与组装插头相连接。

所述的装置，其中，同一隔离支护单体内相临挡矸钢梁之间通过对应连接板相连接，通过连接螺栓相固定。

一种使用上述装置的方法，其包括以下步骤：

A、根据巷道参数得到上述装置的水平挡矸力：

F＝f×FN (1)

其中，f为顶帽与顶板、底座与底板的摩擦力系数，由顶帽与顶板、底座与底板的接触面积及顶帽、底座的表面的粗糙度确定；FN为单体液压支柱的支撑力；

B、在井下预留巷道内提前组装好上述装置；随工作面推进超过一个沿空留巷巷旁隔离与隔离支护单体的长度时，立刻在靠近采空区帮部处架设一个隔离支护单体，与前一个隔离支护单体组装成一个整体，架设完成后单体液压支柱注液打压升起，及时支撑顶板，隔离采空区；

C、下一个工作面回采开始后，随回采工作的进行，逐渐回收上述装置循环利用。

本发明提供的一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法，采用单体液压支柱支撑顶板，及时支撑，且支撑力可通过选用不同型号的单体液压支柱调节，适应性强，防止滞后支撑导致的巷道变形；设备简单，运输方便，易安装拆卸，设备体积小，占用空间小；密封性好，在预留巷道巷旁帮处形成过渡区间，并且将沿空留巷巷旁隔离与支护装置分段，防止瓦斯泄露在整个装置内扩散；不用充填、喷浆、锚护，工作量少，工作方便，可回收重复循环利用，成本低。

附图说明

图1为本发明中隔离支护单体的框架结构图；

图2为本发明中沿隔离支护单体之单体液压支柱的剖面结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为图2中B处的结构示意图；

图5为本发明中多个隔离支护单体的组装结构示意图；

图6为本发明中隔离支护单体的结构示意图；

图7为本发明中顶帽的结构示意图；

图8为本发明中沿巷道方向的结构示意图；

图9为本发明中巷道剖面结构示意图；

其中，1-单体液压支柱；2-顶帽；3-底座；4-连接螺孔；5-通风口；6-组装插头；7-组装插槽；8-支撑面板；9-支撑钢梁；10-内柔性隔离挂帘；11-外柔性挡矸挂帘；12-挡矸钢梁；13-连接螺栓；14-采空区；15-巷道顶部；16-下采区煤体；17-隔离支护单体；18-预留巷道。

具体实施方式

本发明提供了一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8与图9所示的，其包括采空区14与预留巷道18，其中，在紧靠采空区14一侧均匀布置有多个隔离支护单体17，隔离支护单体17包括至少两个单体液压支柱1，单体液压支柱1上端之间设置顶帽2，单体液压支柱1下端之间设置底座3，顶帽2用于增大与顶板的接触面积，底座3用于增大与底板的接触面积；防止单体液压支柱1戳底或嵌入顶板，通过顶帽2和底座3将纵向支撑力转化为横向的摩擦阻力，为隔离采空区14提供横向挡矸力。顶帽2与底座3的两侧分别设置有连接螺孔4，顶帽2与底座3在靠近采空区14一侧设置有多个挡矸钢梁12，相邻挡矸钢梁12之间通过连接板相连接，挡矸钢梁12外侧设置有外柔性挡矸挂帘11，顶帽2与底座3在靠近预留巷道18一侧设置有内柔性隔离挂帘10，底座3上设置有能闭塞的通风口5；顶帽2、底座3、挡矸钢梁12与内柔性隔离挂帘10形成一隔离空间。

外柔性挡矸挂帘11由钢丝网、帆布、石棉网和塑料涤纶复合而成，挂置在挡矸钢梁12外侧；钢丝网置于最外侧，起围兜矸石的作用；石棉网位于钢丝网内侧起阻燃作用；帆布位于石棉网内侧，保护塑料涤纶，防止塑料涤纶被矸石破坏；塑料涤纶位于最内侧，起隔绝有害气体的作用；外柔性挡矸挂帘一方面起围矸作用，另一方面起隔离采空区的作用。

内柔性隔离挂帘10由钢丝网和塑料涤纶复合而成，挂置在靠近预留巷道18的一侧，内柔性隔离挂帘10一方面起进一步隔离的作用，与外柔性挡矸挂帘11配合在预留巷道18帮处形成隔离空间，另一方面起平衡稳定作用，防止用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置被采空区14的矸石水平推力推斜推歪。

比如还可以在隔离支护单体17内设置瓦斯监测装置，在每隔相对独立的隔离分段内设置有害气体检测装置，挂置于单体液压支柱1上，监测是否因外柔性挡矸挂帘11破损导致有害气体涌入隔离支护单体17内。当外柔性挡矸挂帘11完好无损、密封采空区14时，通风口5密封；当外柔性挡矸挂帘11破损，有害气体隔离支护单体17内时，有害气体检测装置报警时，将通风口5连接局部通风装置，进行局部通风，及时抽排有害气体。

更进一步的，如图7所示的，上述顶帽2与底座3的框架结构相同，顶帽2包括支撑钢梁9，支撑钢梁9上设置有支撑面板8，支撑钢梁9的两侧分别设置有竖直护板，上述连接螺孔4及通风口5设置在竖直护板上，挡矸钢梁12、内柔性隔离挂帘10、外柔性挡矸挂帘11的对应端通过对应连接螺孔4设置对应顶帽2或对应底座3上。

而且上述支撑钢梁9的一端设置有组装插槽7，支撑钢梁9的另一端设置有组装插头6，相临支撑钢梁9通过对应组装插槽7与组装插头6相连接，方便了相临隔离支护单体17的快速安装。同一隔离支护单体17内相临挡矸钢梁之间通过对应连接板相连接，通过连接螺栓13相固定。

本发明还提供了一种使用上述装置的方法，其包括以下步骤：

步骤一，根据巷道参数得到上述装置的水平挡矸力：

F＝f×FN (1)

其中，f为顶帽2与顶板、底座3与底板的摩擦力系数，由顶帽2与顶板、底座3与底板的接触面积及顶帽2、底座3的表面的粗糙度确定；FN为单体液压支柱1的支撑力；

步骤二，在井下预留巷道内提前组装好上述装置；随工作面推进超过一个沿空留巷巷旁隔离与隔离支护单体的长度时，立刻在靠近采空区帮部处架设一个隔离支护单体17，与前一个隔离支护单体17组装成一个整体，架设完成后单体液压支柱1注液打压升起，及时支撑顶板，隔离采空区；

步骤三，下一个工作面回采开始后，随回采工作的进行，逐渐回收上述装置循环利用。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

在单体液压支柱1的顶部设有顶帽2，其作用为分散单体液压支柱1对顶板的压力，防止沿空留巷巷旁隔离与支护装置压碎顶板，同时顶帽2加大了沿空留巷巷旁隔离与支护装置与顶板间的接触面积，提高了沿空留巷巷旁隔离与支护装置与顶板间的摩擦系数，使沿空留巷巷旁隔离与支护装置能提供更大的横向挡矸能力。

在单体液压支柱1的底部设有底座3，底座3与顶帽2的框架结构相同，其作用为分散单体液压支柱1对底板的压力，防止沿空留巷巷旁隔离于支护装置压碎底板，同时底座3增大了沿空留巷巷旁隔离与支护装置与底板间的接触面积，提高了沿空留巷巷旁隔离与支护装置与底板间的摩擦系数，使沿空留巷巷旁隔离与支护装置能提供更大的横向挡矸能力。

在顶帽2和底座3的外侧设有挡矸钢梁12，而连接螺孔4用于挂设挡矸钢梁12和外挡矸柔性挂帘11。在顶帽2和底座3的内侧设有内柔性隔离挂帘10，而连接螺孔4用以挂设內柔性隔离挂帘10。在底座的内侧设有通风口5，外挡矸柔性挂帘11无破损完全隔离采空区14时，通风口5密闭。当外挡矸柔性挂帘11存在破损，沿空留巷巷旁隔离与支护装置内部有害气体超限时，打开通风口5，连接通风设备，进行局部通风，抽放有害气体。

在沿空留巷巷旁隔离与支护设备预留巷道外侧挂设挡矸钢梁12，挡矸钢梁12通过连接螺栓13与顶帽2和底座3连接在一起，起支撑矸石的作用；在挡矸钢梁12的外侧挂设外柔性挡矸挂帘11，外柔性挡矸挂帘11由钢丝网、石棉网、帆布和塑料涤纶复合而成，起围矸和隔离采空区的作用；在沿空留巷巷旁隔离与支护设备内侧，挂设內柔性隔离挂帘10，进一步隔离采空区，与外柔性挡矸挂帘11配合，在预留巷道采空区侧形成一个隔离工件，在外挡矸柔性挂帘11发生破损的情况下，保证采空区14隔离，防止采空区14内有害气体涌入预留巷道18内。

如图3、图4所示，挡矸钢梁12和外柔性挡矸挂帘11均通过连接螺栓13连接到顶帽2和底座3上，挡矸钢梁12位于外柔性挡矸挂帘11内侧，通过挡矸钢梁12和外柔性挡矸挂帘11，将采空区14初步隔离，并对采空区14进行支护。在顶帽2和底座3的端头设有组装插头6和组装插槽7，相临隔离支护单体17组装时，将下一个沿空留巷巷旁隔离与支护设备单体的组装插头6对准前一架沿空留巷巷旁隔离与支护设备单体的组装插槽7，将组装插头6插入组装插槽7，使相邻两架沿空留巷巷旁隔离与支护设备单体的顶帽2和底座3组装成连续的整体，并且在组装处配备橡胶垫圈，保证组合系统的密封性。

顶帽2和底座3由支撑面板8和支撑钢梁9焊接而成，支撑面板8加大沿空留巷巷旁隔离与支护装置与顶板底板间的接触面积，加大摩擦阻力的作用；支撑钢梁9保证顶帽2和底座3的强度，防止顶帽2、底座3被挡矸钢梁12拉弯变形。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种用于沿空留巷巷旁隔离与支护的装置，其包括采空区与预留巷道，其特征在于，在紧靠采空区一侧均匀布置有多个隔离支护单体，隔离支护单体包括至少两个单体液压支柱，单体液压支柱上端之间设置顶帽，单体液压支柱下端之间设置底座，顶帽用于增大与顶板的接触面积，底座用于增大与底板的接触面积；顶帽与底座的两侧分别设置有连接螺孔，顶帽与底座在靠近采空区一侧设置有多个挡矸钢梁，相邻挡矸钢梁之间通过连接板相连接，挡矸钢梁外侧设置有外柔性挡矸挂帘，顶帽与底座在靠近预留巷道一侧设置有内柔性隔离挂帘，底座上设置有能闭塞的通风口；顶帽、底座、挡矸钢梁与内柔性隔离挂帘形成一隔离空间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述顶帽与底座的框架结构相同，顶帽包括支撑钢梁，支撑钢梁上设置有支撑面板，支撑钢梁的两侧分别设置有竖直护板，上述连接螺孔及通风口设置在竖直护板上，挡矸钢梁、内柔性隔离挂帘、外柔性挡矸挂帘的对应端通过对应连接螺孔设置对应顶帽或对应底座上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，上述支撑钢梁的一端设置有组装插槽，支撑钢梁的另一端设置有组装插头，相临支撑钢梁通过对应组装插槽与组装插头相连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，同一隔离支护单体内相临挡矸钢梁之间通过对应连接板相连接，通过连接螺栓相固定。

5.一种使用如权利要求1所述装置的方法，其包括以下步骤：

A、根据巷道参数得到上述装置的水平挡矸力：

F＝f×FN(1)

其中，f为顶帽与顶板、底座与底板的摩擦力系数，由顶帽与顶板、底座与底板的接触面积及顶帽、底座的表面的粗糙度确定；FN为单体液压支柱的支撑力；

B、在井下预留巷道内提前组装好上述装置；随工作面推进超过一个沿空留巷巷旁隔离与隔离支护单体的长度时，立刻在靠近采空区帮部处架设一个隔离支护单体，与前一个隔离支护单体组装成一个整体，架设完成后单体液压支柱注液打压升起，及时支撑顶板，隔离采空区；

C、下一个工作面回采开始后，随回采工作的进行，逐渐回收上述装置循环利用。