CN111335925A - 一种煤矿安全施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种煤矿安全施工方法，所述方法中使用的装置为拱架，其包括内层和外层，所述内层长与所述外层，所述内层和所述外层之间设置有连接支柱，所述内层和所述外层之间的空间内填充有缓冲材料，所述外层外部固接有凸块，所述凸块和所述连接支柱在平面内相互错开，将上述拱架固定在围岩中，通过这样的设置可以使拱架实现从刚性支撑到软支撑再到刚性支撑的转变，并且通过凸块的设置可以有效的防止拱架在周向位置的滑移，使拱架支撑更加牢固，更加安全。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全领域，主要涉及一种煤矿安全施工方法。
背景技术
煤矿生产大部分是地下作业，地质及开采条件复杂多变，不安全因素多，经常受到瓦斯、煤尘、水火及顶板等实害的威胁，而且上述哪种危险出现都会直接影响到工人的生命安全，特别是在上述危害中，顶板坍塌是最危险的，如果一旦发生工人将无处可逃，后果很严重，因此，现在急需一种可以牢固支撑井壁的体系，确保工人的安全。
特别的，现在的拱架都是仅仅存在刚性的支撑或者软支撑的一种，支撑效果不理想，容易出现垮塌的现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种煤矿安全施工方法，主要涉及一种煤矿井下拱架的支护方法，通过设置特殊的加固方法，使拱架能够牢牢的支撑顶板，并且具有缓冲的作用，防止围岩的压力直接作用在拱架上，还设置了特殊的内层结构，使内层能够有效的支撑外层，起到很好的支撑效果，解决了煤矿井下坍塌的危险。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种煤矿安全施工方法，所述方法中使用的装置为拱架，其包括内层和外层，所述内层长与所述外层，所述内层和所述外层之间设置有连接支柱，所述内层和所述外层之间的空间内填充有缓冲材料，所述外层外部固接有凸块，所述凸块和所述连接支柱在平面内相互错开，具体包括以下施工步骤：
步骤一、在煤矿巷道内表面上施工若干个深孔，所述深孔的位置与所述凸块在所述拱架上的位置相互对应；
步骤二、在地面两个拱脚的位置各挖设一个大坑；
步骤三、将所述拱架上的所述凸块卡入所述深孔中，将所述拱架内层长于所述外层的部分放入所述步骤二挖设的大坑中；
步骤四、在所述凸块和所述深孔的间隙内喷速凝混凝土，使拱架牢固的固定在岩壁上；
步骤五、所述拱架放置在坑中的部分斜向下打设拱脚锚杆，所述拱脚锚杆穿过所述拱架，所述拱架固定牢固后，向所述大坑中灌注速凝混凝土，使所述拱架的两个底边牢牢的固定在拱底位置；
步骤六、在所述内层和所述外层的空间内充填缓冲材料；等拱架初步稳固后，在拱架上打设锚杆和锚索，所述锚杆和所述锚索间隔打设；
步骤七、间隔一定距离重复步骤一至步骤六设置多个所述拱架；
步骤八、在施工完一定的距离以后，在所述多个拱架的内层表面上铺设一层钢筋网，并将钢筋网固定在拱架和巷道内壁上，固定牢固后，在岩壁和所述钢筋网之间的空隙内喷射混凝土，直至混凝土将所述钢筋网全部覆盖，形成衬砌层；
步骤九、重复以上步骤，直至整个隧道施工完毕。
优选的，所述深孔深度为50-100cm，每间隔1m设置一个。
优选的，所述连接支柱由内筒和外筒构成，所述内筒和所述外筒之间设置有弹簧，所述内筒和所述外筒通过销钉连接，所述内筒固接在所述内层的外表面，所述外筒固接在所述外层的内表面。
优选的，所述外层外部固接所述凸块的方式为焊接。
优选的，所述大坑为圆形或矩形。
优选的，所述拱架上预留打设锚杆和锚索的通孔。
优选的，通过锚杆将钢筋网固定在巷道内壁上。
优选的，所述内层长与所述外层的长度为至少1m。
借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：
1、使拱架在支撑的过程中同时具有刚性支撑和软支撑的效果，并实现了从刚性支撑到软支撑再到刚性支撑的转换，使拱架更好的适应围岩的变形，确保了煤矿井下的安全。
2、本申请通过设置拱架的内层长于拱架的外层，使拱架在最后刚性支撑的过程中，通过内层长于外层的设置，使内层很好的包覆外层，有效的分散了外层的受力，并且由于拱架内层的两个断面分别牢固的固定在拱底，使支撑效果更好，更能分散外层的受力，实现了对围岩更好的支撑。
3、通过将凸块直接固接在拱架外表面，并直接插入围岩的钻孔中，彻底解决了现有技术中因为围岩的压力致使拱架在周向上滑移的问题，确保了拱架牢固的固定在围岩中。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的指导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：
图1为本申请实施方式的整体结构示意图；
图2为图1中A部分的局部放大结构示意图。
1、拱架；101、内层；102、外层；103、连接支柱；104、缓冲材料；105、凸块；106、大坑；107、锚杆；108、锚索；109、内筒；110、外筒；111、弹簧；112、销钉；113、拱脚锚杆。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1-2所示，本发明提供了一种煤矿安全施工方法，所述方法中使用的装置为拱架1，其包括内层101和外层102，所述内层101比所述外层102长，所述内层101和所述外层102之间设置有连接支柱103，所述内层101和所述外层102之间的空间内填充有缓冲材料104，缓冲材料104可以是本领域中任意一种在煤矿井下使用的缓冲材料。所述外层102外部固接有凸块105，所述凸块105和所述连接支柱103在平面内相互错开，具体包括以下施工步骤：
步骤一、在煤矿巷道内表面上施工若干个深孔(图中未示出)，所述深孔的位置与所述凸块105在所述拱架1上的位置相互对应，所述深孔的孔径略大于凸块105的直径；
步骤二、在地面两个拱脚的位置各挖设一个大坑106；
步骤三、将所述拱架1上的所述凸块105卡入所述深孔中，将所述拱架1内层101长于所述外层102的部分放入所述步骤二挖设的大坑106中；
步骤四、在所述凸块105和所述深孔的间隙内喷速凝混凝土，使拱架1牢固的固定在岩壁上；
步骤五、向所述拱架1放置在大坑106中的部分斜向下打设拱脚锚杆113，所述拱脚锚杆113穿过所述拱架1并深入地层中，所述拱架1固定牢固后，向所述大坑106中灌注速凝混凝土，使所述拱架1的两个底边牢牢的固定在拱底位置；
步骤六、在所述内层101和所述外层102的之间的空间内充填缓冲材料；等拱架1初步稳固后，在拱架1上打设锚杆107和锚索108，所述锚杆107和所述锚索108间隔打设；
步骤七、间隔一定距离重复步骤一至步骤六设置多个所述拱架1；
步骤八、在施工完一定的距离以后，在所述多个拱架1的内层101表面上铺设一层钢筋网(图中未示出)，并将钢筋网固定在拱架1和巷道内壁上，固定牢固后，在岩壁和所述钢筋网之间的空隙内喷射混凝土，直至混凝土将所述钢筋网全部覆盖，形成衬砌层；
步骤九、重复以上步骤，直至整个隧道施工完毕。
通过上述的施工步骤，一方面可以使拱架1牢固的支撑围岩，另一方面可以使拱架1有一个很好的缓冲作用，特别是通过设置连接支柱103，连接支柱103内设置了强力弹簧111，配合缓冲材料实现对围岩的支撑。优选的，由于连接支柱103一开始是通过销钉112将内筒109和外筒110固接在一起，因此，在支护初期起到支撑作用的是拱架1的刚性支撑，即没有缓冲效果，当围岩的压力足够大，把内筒109和外筒110的销钉112压断后，拱架1通过缓冲材料和弹簧111呈现的是软支撑，即有一定的缓冲效果，拱架1可以适应围岩的一定的变形，等缓冲材料和弹簧111压缩到极致时，拱架1又呈现了一种刚性的支撑，此时，由于拱架1内层101的长度长于外层102，并且两个角落处牢牢的固定在拱底中，使支撑力的受力面积更大，而且由于内层101大于外层102的面积，呈现了一种包覆的支撑效果，使外层102的受力可以起到很好的分散，最终确保围岩支撑的安全。
优选的，所述深孔深度为50-100cm，截面为圆形或正方形，其直径或边长为5-10cm，每间隔1-2m设置一个。此处设置深孔和凸块105的配合方式可以有效的解决拱架在受到围岩的压力后周向方向的移动，现有技术中虽然都是用锚杆或锚索对拱架进行固定，但是由于锚杆和锚索支撑力有限，而且并不是与拱架一体成型的，两者之间存在一定的滑动，因此支撑效果不佳，而本申请通过设置凸块105与拱架为一体，直接将拱架1的凸块105插入预先钻好的孔中，起到了很好的防止周向滑移的效果，而且其直径远远大于锚杆或锚索的直径，支撑效果更好，更重要的是，本申请中的凸块105是直接安装在深孔中的，并通过速凝混凝土使凸块105与围岩紧固的结合在一起，形成一体的支撑，有效的避免了拱架在周向方向上的位移，支撑力更强，效果更佳。
优选的，所述连接支柱103由内筒109和外筒110构成，所述内筒109和所述外筒110之间设置有弹簧111，所述内筒109和所述外筒110通过销钉112连接，所述内筒109固接在所述内层101的外表面，所述外筒110固接在所述外层102的内表面。这样的设置可以使拱架1实现从刚性支撑到软支撑再到刚性支撑的转变，使拱架能够更好的适应围岩的变形。
优选的，所述外层102外部固接所述凸块105的方式为焊接。优选的，还可以是其他的任何一种固接方式，如直接浇注一体成型，使拱架1的强度更强，支撑效果更好。
优选的，所述大坑106为圆形或矩形。
优选的，在所述拱架1上预留打设锚杆107和锚索108的通孔。锚杆107和锚索108在拱架1上与凸块105和连接支柱103错位布置，从整体上实现强力的支撑。
优选的，通过锚杆将钢筋网固定在巷道内壁上。优选的，也可以采用挂钩等方式将钢筋网固定在围岩内壁上。
优选的，所述内层101长与所述外层102的长度为至少1m。优选的，长度的选择可以根据实际围岩的状况进行设置，主要目的是为了能够使内层101能够包覆外层102，使内层更好的分解外层102的受力，支撑围岩，确保安全。
需要说明的是，本实施例提供的拱架、内层、外层、连接支柱、缓冲材料等可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实施例所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但是应该理解，本实施例在范围上并不因此而受到限制。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。
Claims (8)
1.一种煤矿安全施工方法，所述方法中使用的装置为拱架，其包括内层和外层，所述内层长与所述外层，所述内层和所述外层之间设置有连接支柱，所述内层和所述外层之间的空间内填充有缓冲材料，所述外层外部固接有凸块，所述凸块和所述连接支柱在平面内相互错开，其特征在于，具体包括以下施工步骤：
步骤一、在煤矿巷道内表面上施工若干个深孔，所述深孔的位置与所述凸块在所述拱架上的位置相互对应；
步骤二、在地面两个拱脚的位置各挖设一个大坑；
步骤三、将所述拱架上的所述凸块卡入所述深孔中，将所述拱架内层长于所述外层的部分放入所述步骤二挖设的大坑中；
步骤四、在所述凸块和所述深孔的间隙内喷速凝混凝土，使拱架牢固的固定在岩壁上；
步骤五、向所述拱架放置在所述坑中的部分斜向下打设拱脚锚杆，所述拱脚锚杆穿过所述拱架，所述拱架固定牢固后，向所述大坑中灌注速凝混凝土，使所述拱架的两个底边牢牢的固定在拱底位置；
步骤六、在所述内层和所述外层的空间内充填缓冲材料；等拱架初步稳固后，在拱架上打设锚杆和锚索，所述锚杆和所述锚索间隔打设；
步骤七、间隔一定距离重复步骤一至步骤六设置多个所述拱架；
步骤八、在施工完一定的距离以后，在所述多个拱架的内层表面上铺设一层钢筋网，并将钢筋网固定在拱架和巷道内壁上，固定牢固后，在岩壁和所述钢筋网之间的空隙内喷射混凝土，直至混凝土将所述钢筋网全部覆盖，形成衬砌层；
步骤九、重复以上步骤，直至整个隧道施工完毕。
2.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：所述深孔深度为50-100cm，每间隔1m设置一个。
3.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：所述连接支柱由内筒和外筒构成，所述内筒和所述外筒之间设置有弹簧，所述内筒和所述外筒通过销钉连接，所述内筒固接在所述内层的外表面，所述外筒固接在所述外层的内表面。
4.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：所述外层外部固接所述凸块的方式为焊接。
5.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：所述大坑为圆形或矩形。
6.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：在所述拱架上预留打设锚杆和锚索的通孔。
7.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：通过锚杆将钢筋网固定在巷道内壁上。
8.根据权利要求1所述的煤矿安全施工方法，其特征在于：所述内层长与所述外层的长度为至少1m。
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