CN108071419A - 一种用于煤矿的冲击地压防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿的冲击地压防护装置，包括防护气囊和吸能锚杆，所述防护气囊包括框架、气囊、启动电路、充气材料和固定部件，启动电路包括电池、电线和点火器，吸能锚杆通过螺母安装在防护气囊下端，吸能锚杆包括锚杆、吸能部件和套管，吸能部件采用蜂窝状的吸能芯板。该装置采用防护气囊和吸能锚杆的配合，防护气囊在遇到冲击地压时充气材料进行反应，气囊表面积增大并且可以冲出框架，能有效阻挡高速进出的岩石和粉尘，起到防护的作用，吸能锚杆可以利用吸能部件对冲击地压的能量进行吸收，减少冲击的力量；该装置生产成本低，制作工艺简单，能达到经济优化、工程施工优化和防护效果最优化的效果，保证施工者和设备的安全。

Description

一种用于煤矿的冲击地压防护装置

技术领域

本发明涉及一种防护装置，具体是一种用于煤矿的冲击地压防护装置。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域，矿井是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等。煤矿安全事故比较多，然而人们对冲击地压事故伤人和损坏设备的关注度远远不够，没有相应有效的安全装置。冲击地压，也被称为岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。然而，随着我国煤炭能源需求增大，矿井开挖深度不断增加，掘进巷道时发生岩爆的几率也随着增加，现有的矿井中缺乏相应的安全装置，不能适应煤矿深井开挖需求，虽然煤矿上有探测和支护措施，但是操作复杂，花费较大，对掘进面附近的工人和设备防护程度也不够，不能满足安全生产需求，这就为工作人员带来了隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于煤矿的冲击地压防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于煤矿的冲击地压防护装置，包括防护气囊和吸能锚杆，所述防护气囊包括框架、气囊、启动电路、充气材料和固定部件，气囊设置在框架中并且气囊表面均匀设置有碰撞传感器，气囊内部设置有充气材料和启动电路并且启动电路与碰撞传感器相连，充气材料包括引爆燃料和反应材料，启动电路包括电池、电线和点火器，框架两侧均设置有固定部件并且框架的上端设置有支撑板，吸能锚杆通过螺母安装在防护气囊下端，吸能锚杆包括锚杆、吸能部件和套管，所述吸能部件安装在锚杆上并且吸能部件的外部套有套管，套管的外径大于锚杆的外径，吸能部件采用蜂窝状的吸能芯板，吸能芯板采用可变形材料制作。

作为本发明进一步的方案：框架采用钢结构材料制作，气囊采用带橡胶衬里的尼龙纤维材料制作。

作为本发明进一步的方案：吸能部件的数量为2-6个，固定部件包括固定螺丝和固定螺母。

所述用于煤矿的冲击地压防护装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，预先对防护区域的巷道进行找顶，排除危石、悬石，放线测量确定吸能锚杆的孔位；

步骤二，按要求的深度钻孔并清孔，插入吸能锚杆，用力预紧锚杆，保证锚杆的顶端与孔底部紧贴并向左旋转锚杆直至旋紧，再安装螺母，测试拉拔力；

步骤三，再将防护气囊安装在吸能锚杆的上端并且采用固定部件和支撑板固定即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置设计合理，结构简单，可拆卸性好，故障率低，使用安全性和运行稳定性好；该装置采用防护气囊和吸能锚杆的配合，防护气囊在遇到冲击地压时充气材料进行反应，气囊表面积增大并且可以冲出框架，能有效阻挡高速进出的岩石和粉尘，起到防护的作用，吸能锚杆可以利用吸能部件对冲击地压的能量进行吸收，减少冲击的力量；该装置生产成本低，制作工艺简单，能达到经济优化、工程施工优化和防护效果最优化的效果，保证施工者和设备的安全。

附图说明

图1为用于煤矿的冲击地压防护装置的结构示意图。

图2为用于煤矿的冲击地压防护装置中防护气囊的结构示意图。

图3为用于煤矿的冲击地压防护装置中吸能锚杆的结构示意图。

其中：1-防护气囊，2-巷道，3-吸能锚杆，4-框架，5-气囊，6-固定部件，7-锚杆，8-螺母，9-套管，10-吸能部件，11-支撑板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-3，一种用于煤矿的冲击地压防护装置，包括防护气囊1和吸能锚杆3，所述防护气囊1包括框架4、气囊5、启动电路、充气材料和固定部件6，气囊5设置在框架4中并且气囊5表面均匀设置有碰撞传感器，气囊5内部设置有充气材料和启动电路并且启动电路与碰撞传感器相连，充气材料包括引爆燃料和反应材料，启动电路包括电池、电线和点火器，框架4两侧均设置有固定部件6并且框架4的上端设置有支撑板11，吸能锚杆3通过螺母8安装在防护气囊1下端，吸能锚杆3包括锚杆7、吸能部件10和套管9，所述吸能部件10安装在锚杆7上并且吸能部件10的外部套有套管9，套管9的外径大于锚杆7的外径，吸能部件10采用蜂窝状的吸能芯板，吸能芯板采用可变形材料制作。框架4采用钢结构材料制作，气囊5采用带橡胶衬里的尼龙纤维材料制作。吸能部件10的数量为2-6个，固定部件6包括固定螺丝和固定螺母。

所述用于煤矿的冲击地压防护装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，预先对防护区域的巷道进行找顶，排除危石、悬石，放线测量确定吸能锚杆的孔位；

步骤二，按要求的深度钻孔并清孔，插入吸能锚杆，用力预紧锚杆，保证锚杆的顶端与孔底部紧贴并向左旋转锚杆直至旋紧，再安装螺母，测试拉拔力；

步骤三，再将防护气囊安装在吸能锚杆的上端并且采用固定部件和支撑板固定即可。

本发明的工作原理是：碰撞传感器相当于一种触碰开关，均匀分布在框架上的气囊5表面的各个位置，用固定部件6将防护气囊1固定在巷道2的岩石上，再将吸能锚杆3固定在防护气囊1下端，当发生岩爆碰撞时，碰撞传感器将启动电路接通，启动电路中的点火器，即将机械信号转化为电子信号，再利用电子信号启动点火器点爆气囊5内的引爆燃料，以便加快反应材料发生化学反应的速度，该反应产生气体迅速向气囊5充气，气囊5迅速膨胀冲出框架4，向四周迅速膨胀展开，将进射出的煤岩石和粉尘阻挡住，防止伤害工作人员和损坏工作设备；与此同时吸能锚杆3的吸能部件10能够产生变形来吸收岩爆的能量，自适应岩石的变形，因为吸能部件10采用蜂窝状的吸能芯板，可以大量的吸收能量，又因为吸能部件10分布在锚杆7的不同部位，可以有效避免因岩爆产生的能量过大而使锚杆7瞬间失效的情况。

该装置设计合理，结构简单，可拆卸性好，故障率低，使用安全性和运行稳定性好；该装置采用防护气囊1和吸能锚杆3的配合，防护气囊1在遇到冲击地压时充气材料进行反应，气囊5表面积增大并且可以冲出框架4，能有效阻挡高速进出的岩石和粉尘，起到防护的作用，吸能锚杆3可以利用吸能部件10对冲击地压的能量进行吸收，减少冲击的力量；该装置生产成本低，制作工艺简单，能达到经济优化、工程施工优化和防护效果最优化的效果，保证施工者和设备的安全。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于煤矿的冲击地压防护装置，其特征在于，包括防护气囊和吸能锚杆，所述防护气囊包括框架、气囊、启动电路、充气材料和固定部件，气囊设置在框架中并且气囊表面均匀设置有碰撞传感器，气囊内部设置有充气材料和启动电路并且启动电路与碰撞传感器相连，充气材料包括引爆燃料和反应材料，启动电路包括电池、电线和点火器，框架两侧均设置有固定部件并且框架的上端设置有支撑板，吸能锚杆通过螺母安装在防护气囊下端，吸能锚杆包括锚杆、吸能部件和套管，所述吸能部件安装在锚杆上并且吸能部件的外部套有套管，套管的外径大于锚杆的外径，吸能部件采用蜂窝状的吸能芯板，吸能芯板采用可变形材料制作。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿的冲击地压防护装置，其特征在于，所述框架采用钢结构材料制作，气囊采用带橡胶衬里的尼龙纤维材料制作。

3.根据权利要求1或2所述的用于煤矿的冲击地压防护装置，其特征在于，所述吸能部件的数量为2-6个，固定部件包括固定螺丝和固定螺母。

4.一种如权利要求1-3任一所述的用于煤矿的冲击地压防护装置的安装方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，预先对防护区域的巷道进行找顶，排除危石、悬石，放线测量确定吸能锚杆的孔位；

步骤二，按要求的深度钻孔并清孔，插入吸能锚杆，用力预紧锚杆，保证锚杆的顶端与孔底部紧贴并向左旋转锚杆直至旋紧，再安装螺母，测试拉拔力；

步骤三，再将防护气囊安装在吸能锚杆的上端并且采用固定部件和支撑板固定即可。