CN111648771B - 一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其包括巷道架体、顶紧调节组件、顶紧支撑件以及顶板注浆组件；所述巷道架体置于巷道中，以便与所述巷道之间构成调节空间，所述调节空间沿着巷道的走向延伸；所述调节空间中布设有多个固定在巷道架体上的顶紧调节组件，且相邻两个所述顶紧调节组件之间设置有所述顶紧支撑件，用于顶撑所述巷道顶板；且，每个所述顶紧调节组件的顶部均顶撑有所述顶板注浆组件，所述顶板注浆组件能够向顶板深层进行注浆保水，从而提高了巷道顶板的强度。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿保水技术领域，具体是一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置。
背景技术
在地下采煤过程中，如果不对采空区进行填充，其顶部的隔水层和含水层容易产生破断，进而使得含水层中的水会沿着破坏的缝隙入侵到采空区甚至是巷道，威胁着人们的安全，现有技术中通过保水开采装置对上覆岩进行支撑，能够避免上覆岩断裂导致隔水层和含水层破断，有效的保证了巷道的完整性，然而，仅仅采用支撑的形式，一方面需布置较多的支撑件，另一方面其实际并不能对顶板进行改善，仍然存在安全隐患，并且一旦涌水，规模会更大。
因此，本领域技术人员提供了一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其包括巷道架体、顶紧调节组件、顶紧支撑件以及顶板注浆组件；
所述巷道架体置于巷道中，以便与所述巷道之间构成调节空间，所述调节空间沿着巷道的走向延伸；
所述调节空间中布设有多个固定在巷道架体上的顶紧调节组件，且相邻两个所述顶紧调节组件之间设置有所述顶紧支撑件，用于顶撑所述巷道顶板；
且，每个所述顶紧调节组件的顶部均顶撑有所述顶板注浆组件，所述顶板注浆组件能够向顶板深层进行注浆保水。
进一步，作为优选，所述顶板注浆组件包括注浆管一、注浆管二以及注浆头组件，其中，所述注浆管一与注浆管二均伸入巷道顶板中，且所述注浆管一至少伸入至裂隙层中，所述注浆管二的长度大于所述注浆管一的长度，以便使得所述注浆管二至少伸入含水层中，所述注浆管一和注浆管二均由所述注浆头组件进行供浆。
进一步，作为优选，所述注浆管一和注浆管二上均设置有注浆孔一，其中，所述注浆管一上的注浆孔一按孔径分为两个区域，其靠近注浆头组件的区域为锚固区，其远离注浆头组件的区域为填充区一；
所述注浆管二上的注浆孔一按孔径也可分为两个区域，其靠近注浆头组件的区域为填充区二，其远离注浆头组件的区域为改性区；
所述填充区一与填充区二所占的区域大小相同，且均位于所述裂隙层；
所述改性区位于所述含水层。
进一步，作为优选，所述填充区一的注浆孔一孔径大于锚固区的注浆孔一孔径；
所述填充区二的注浆孔一孔径大于改性区的注浆孔一孔径。
进一步，作为优选，所述注浆头组件包括注浆座、锁紧座、密封板以及注浆孔二，其中所述注浆座的外部同轴固定有预紧板，所述注浆座的内部为空腔结构，其空腔中采用环形栅格板固定有锁紧座，所述锁紧座的内部同轴固定有锁紧套；
注浆前，通过预紧锚杆将所述注浆座预紧定位在巷道顶板上，以便后续注浆，且所述预紧锚杆的一端依次穿过锁紧套锚固在巷道顶板上，所述预紧锚杆穿过锁紧套后由锁紧封盖将其固定在锁紧座上，所述预紧锚杆的另一端固定有预紧辅板；
所述注浆管一和注浆管二均固定连通伸入在所述注浆座中，且所述注浆管一和注浆管二与注浆座相连接位置处还固定有密封板；
所述注浆座上还固定连通设置有注浆孔二。
进一步，作为优选，所述巷道顶板上还铺设有钢筋网格，所述钢筋网格由所述预紧板进行预固定，随后通过喷射速凝浆液将所述钢筋网格固定在巷道顶板上。
进一步，作为优选，所述顶紧支撑件包括高强度弧形钢管，所述高强度弧形钢管的两端分别铰接在相邻的两个顶紧调节组件上，所述高强度弧形钢管的顶部固定有多个支撑管，用于支撑所述巷道顶板。
进一步，作为优选，所述顶紧调节组件包括移动支柱、移动座、调节座以及连接柱，其中两个所述移动支柱之间从上至下依次采用随动座以及调节座可调间距的相连，其中所述调节座与随动座的结构相同，均包括横截面为工字形的座体以及两个滑动设置在座体中的滑杆，且两个座体之间转动设置有丝杠，所述丝杠上传动连接有丝母座，所述丝母座上铰接有两个调节杆，两个所述调节杆分别对应铰接在两个移动支柱上；
所述丝杠由固定在调节座下方的减速电机进行驱动转动；
所述随动座上采用连接柱固定有顶撑座，所述顶撑座能够顶撑预紧辅板。
进一步，作为优选，所述移动支柱的下方固定有移动座，两个移动座之间设置有伸缩杆，所述移动座滑动设置在连接座上，所述连接座可拆卸的固定于巷道架体的顶部。
进一步，作为优选，所述巷道架体还采用多个巷道锚杆锚固于巷道顶板上，多个所述巷道锚杆避开顶紧支撑件设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本装置中采用钢筋网格铺设在巷道顶板上，钢筋网格由预紧板进行预固定，随后通过喷射速凝浆液将钢筋网格固定在巷道顶板上，提高巷道顶板的整体性，另外本装置中在调节空间中布设有多个固定在巷道架体上的顶紧调节组件，且相邻两个顶紧调节组件之间设置有顶紧支撑件，用于顶撑所述巷道顶板；且，每个顶紧调节组件的顶部均顶撑有顶板注浆组件，利用顶板注浆组件进行注浆，从而提高了巷道顶板的强度。
2.本装置中设置的顶板注浆组件能够向顶板深层进行注浆保水，注浆时，通过注浆孔二向注浆座中注浆，另外，可进行两次注浆，对于裂隙层而言，第一次注入细浆，浆液送至裂隙层时，能够对裂隙层进行填充，增加其整体的强度，第二次注入粗浆，而粗浆只能从孔径较大的区域流出，能够增加裂隙层的厚度，有效的防止了含水层通过裂隙层与采空区相连通，而第一次注浆时，注浆管二中的浆液还能够对含水层进行注浆，能够在一定程度上改善含水层使其形成隔水层，防止水体涌入裂隙层。
附图说明
图1为一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置的整体结构示意图；
图2为一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置中顶板注浆组件的结构示意图；
图3为一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置中注浆头组件的结构示意图；
图4为一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置中顶紧调节组件的立体结构示意图；
图5为一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置中顶紧调节组件的平面结构示意图；
图中：1、巷道架体；2、调节空间；3、巷道锚杆；4、顶紧调节组件；5、顶紧支撑件；6、顶板注浆组件；7、注浆管一；8、注浆孔一；9、注浆管二；10、预紧锚杆；11、预紧板；12、注浆头组件；13、钢筋网格；14、注浆座；15、锁紧座；16、密封板；17、锁紧封盖；19、环形栅格板；20、锁紧套；21、预紧辅板；22、注浆孔二；41、移动支柱；42、移动座；43、伸缩杆；44、调节座；25、丝杠；46、随动座；47、调节杆；48、连接柱；49、顶撑座。
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其包括巷道架体1、顶紧调节组件4、顶紧支撑件5以及顶板注浆组件6；
其中，所述巷道架体1置于巷道中，以便与所述巷道之间构成调节空间2，所述调节空间2沿着巷道的走向延伸；
所述调节空间2中布设有多个固定在巷道架体1上的顶紧调节组件4，且相邻两个所述顶紧调节组件4之间设置有所述顶紧支撑件5，用于顶撑所述巷道顶板；
且，每个所述顶紧调节组件4的顶部均顶撑有所述顶板注浆组件6，所述顶板注浆组件6能够向顶板深层进行注浆保水。
本实施例中，如图2，所述顶板注浆组件6包括注浆管一7、注浆管二9以及注浆头组件12，其中，所述注浆管一7与注浆管二9均伸入巷道顶板中，且所述注浆管一7至少伸入至裂隙层中，所述注浆管二9的长度大于所述注浆管一7的长度，以便使得所述注浆管二9至少伸入含水层中，所述注浆管一7和注浆管二9均由所述注浆头组件12进行供浆，也就是说一个注浆头组件12能够同时为两个注浆管进行供液，而注浆管一和注浆管二能够将浆液送至不同的区域，以便进行锚固、填充或是改性。
作为较佳的实施例，所述注浆管一7和注浆管二9上均设置有注浆孔一8，其中，所述注浆管一7上的注浆孔一8按孔径分为两个区域，其靠近注浆头组件12的区域为锚固区，其远离注浆头组件12的区域为填充区一；
所述注浆管二9上的注浆孔一8按孔径也可分为两个区域，其靠近注浆头组件12的区域为填充区二，其远离注浆头组件12的区域为改性区；
所述填充区一与填充区二所占的区域大小相同，且均位于所述裂隙层，当浆液送至裂隙层时，能够对裂隙层进行填充，增加其整体的强度；
所述改性区位于所述含水层，对含水层进行注浆，能够在一定程度上改善含水层使其形成隔水层，防止水体涌入裂隙层。
作为更加的实施例，所述填充区一的注浆孔一孔径大于锚固区的注浆孔一孔径；
所述填充区二的注浆孔一孔径大于改性区的注浆孔一孔径，在具体实施时，可进行两次注浆，对于裂隙层而言，第一次注入细浆，能够实现对于裂隙的封堵，第二次注入粗浆，而粗浆只能从孔径较大的区域流出，能够增加裂隙层的厚度。
本实施例中，如图3，所述注浆头组件12包括注浆座14、锁紧座15、密封板16以及注浆孔二22，其中所述注浆座14的外部同轴固定有预紧板11，所述注浆座14的内部为空腔结构，其空腔中采用环形栅格板19固定有锁紧座15，所述锁紧座15的内部同轴固定有锁紧套20；
注浆前，通过预紧锚杆10将所述注浆座14预紧定位在巷道顶板上，以便后续注浆，且所述预紧锚杆10的一端依次穿过锁紧套20锚固在巷道顶板上，所述预紧锚杆10穿过锁紧套20后由锁紧封盖17将其固定在锁紧座15上，所述预紧锚杆10的另一端固定有预紧辅板21；
所述注浆管一7和注浆管二9均固定连通伸入在所述注浆座14中，且所述注浆管一7和注浆管二9与注浆座14相连接位置处还固定有密封板16；
所述注浆座14上还固定连通设置有注浆孔二22，通过注浆孔二向注浆座14中注浆。
为了进一步提高巷道顶板的整体性，本实施例中，所述巷道顶板上还铺设有钢筋网格13，所述钢筋网格13由所述预紧板11进行预固定，随后通过喷射速凝浆液将所述钢筋网格13固定在巷道顶板上。
本实施例中，如图1，所述顶紧支撑件5包括高强度弧形钢管，所述高强度弧形钢管的两端分别铰接在相邻的两个顶紧调节组件4上，所述高强度弧形钢管的顶部固定有多个支撑管，用于支撑所述巷道顶板。
本实施例中，如图4-5，所述顶紧调节组件包括移动支柱41、移动座42、调节座44以及连接柱48，其中两个所述移动支柱41之间从上至下依次采用随动座46以及调节座44可调间距的相连，其中所述调节座44与随动座46的结构相同，均包括横截面为工字形的座体以及两个滑动设置在座体中的滑杆，且两个座体之间转动设置有丝杠45，所述丝杠45上传动连接有丝母座，所述丝母座上铰接有两个调节杆47，两个所述调节杆47分别对应铰接在两个移动支柱41上；
所述丝杠45由固定在调节座44下方的减速电机进行驱动转动；
所述随动座46上采用连接柱48固定有顶撑座49，所述顶撑座49能够顶撑预紧辅板21。
作为较佳的实施例，所述移动支柱41的下方固定有移动座42，两个移动座42之间设置有伸缩杆43，所述移动座42滑动设置在连接座上，所述连接座可拆卸的固定于巷道架体1的顶部，在具体实施时，通过减速电机带动丝杠转动，从而能够驱动丝母座进行上下移动，从而调节两个移动支柱41之间的距离，从而调节高强度弧形钢管的弯曲弧度，以便改变所述顶紧支撑件5的顶撑力。
作为较佳的实施例，所述巷道架体1还采用多个巷道锚杆3锚固于巷道顶板上，多个所述巷道锚杆3避开顶紧支撑件5设置。
在具体实施时，先将巷道顶板钻出相应的孔以便插入顶板注浆组件6，其中，插入注浆管一和注浆管二后，铺设钢筋网格13，注浆前，通过预紧锚杆10将所述注浆座14预紧定位在巷道顶板上，以便后续注浆，所述钢筋网格13由预紧板11进行预固定，随后通过喷射速凝浆液将所述钢筋网格13固定在巷道顶板上，此时安装顶紧调节组件4以及顶紧支撑件5，注浆时，通过注浆孔二向注浆座14中注浆，可进行两次注浆，对于裂隙层而言，第一次注入细浆，能够实现对于裂隙的封堵，第二次注入粗浆，而粗浆只能从孔径较大的区域流出，能够增加裂隙层的厚度，有效的防止了含水层通过裂隙层与采空区相连通。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其包括巷道架体(1)、顶紧调节组件(4)、顶紧支撑件(5)以及顶板注浆组件(6)；
其特征在于：所述巷道架体(1)置于巷道中，以便与所述巷道之间构成调节空间(2)，所述调节空间(2)沿着巷道的走向延伸；
所述调节空间(2)中布设有多个固定在巷道架体(1)上的顶紧调节组件(4)，且相邻两个所述顶紧调节组件(4)之间设置有所述顶紧支撑件(5)，用于顶撑所述巷道顶板；
且，每个所述顶紧调节组件(4)的顶部均顶撑有所述顶板注浆组件(6)，所述顶板注浆组件(6)能够向顶板深层进行注浆保水；
所述顶板注浆组件(6)包括注浆管一(7)、注浆管二(9)以及注浆头组件(12)，其中，所述注浆管一(7)与注浆管二(9)均伸入巷道顶板中，且所述注浆管一(7)至少伸入至裂隙层中，所述注浆管二(9)的长度大于所述注浆管一(7)的长度，以便使得所述注浆管二(9)至少伸入含水层中，所述注浆管一(7)和注浆管二(9)均由所述注浆头组件(12)进行供浆；
所述注浆头组件(12)包括注浆座(14)、锁紧座(15)、密封板(16)以及注浆孔二(22)，其中所述注浆座(14)的外部同轴固定有预紧板(11)，所述注浆座(14)的内部为空腔结构，其空腔中采用环形栅格板(19)固定有锁紧座(15)，所述锁紧座(15)的内部同轴固定有锁紧套(20)；
注浆前，通过预紧锚杆(10)将所述注浆座(14)预紧定位在巷道顶板上，以便后续注浆，且所述预紧锚杆(10)的一端依次穿过锁紧套(20)锚固在巷道顶板上，所述预紧锚杆(10)穿过锁紧套(20)后由锁紧封盖(17)将其固定在锁紧座(15)上，所述预紧锚杆(10)的另一端固定有预紧辅板(21)；
所述注浆管一(7)和注浆管二(9)均固定连通伸入在所述注浆座(14)中，且所述注浆管一(7)和注浆管二(9)与注浆座(14)相连接位置处还固定有密封板(16)；
所述注浆座(14)上还固定连通设置有注浆孔二(22)。
2.根据权利要求1所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述注浆管一(7)和注浆管二(9)上均设置有注浆孔一(8)，其中，所述注浆管一(7)上的注浆孔一(8)按孔径分为两个区域，其靠近注浆头组件(12)的区域为锚固区，其远离注浆头组件(12)的区域为填充区一；
所述注浆管二(9)上的注浆孔一(8)按孔径也分为两个区域，其靠近注浆头组件(12)的区域为填充区二，其远离注浆头组件(12)的区域为改性区；
所述填充区一与填充区二所占的区域大小相同，且均位于所述裂隙层；
所述改性区位于所述含水层。
3.根据权利要求2所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述填充区一的注浆孔一孔径大于锚固区的注浆孔一孔径；
所述填充区二的注浆孔一孔径大于改性区的注浆孔一孔径。
4.根据权利要求1所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述巷道顶板上还铺设有钢筋网格(13)，所述钢筋网格(13)由所述预紧板(11)进行预固定，随后通过喷射速凝浆液将所述钢筋网格(13)固定在巷道顶板上。
5.根据权利要求1所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述顶紧支撑件(5)包括高强度弧形钢管，所述高强度弧形钢管的两端分别铰接在相邻的两个顶紧调节组件(4)上，所述高强度弧形钢管的顶部固定有多个支撑管，用于支撑所述巷道顶板。
6.根据权利要求1所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述顶紧调节组件包括移动支柱(41)、移动座(42)、调节座(44)以及连接柱(48)，其中两个所述移动支柱(41)之间从上至下依次采用随动座(46)以及调节座(44)可调间距的相连，其中所述调节座(44)与随动座(46)的结构相同，均包括横截面为工字形的座体以及两个滑动设置在座体中的滑杆，且两个座体之间转动设置有丝杠(45)，所述丝杠(45)上传动连接有丝母座，所述丝母座上铰接有两个调节杆(47)，两个所述调节杆(47)分别对应铰接在两个移动支柱(41)上；
所述丝杠(45)由固定在调节座(44)下方的减速电机进行驱动转动；
所述随动座(46)上采用连接柱(48)固定有顶撑座(49)，所述顶撑座(49)能够顶撑预紧辅板(21)。
7.根据权利要求6所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述移动支柱(41)的下方固定有移动座(42)，两个移动座(42)之间设置有伸缩杆(43)，所述移动座(42)滑动设置在连接座上，所述连接座可拆卸的固定于巷道架体(1)的顶部。
8.根据权利要求1所述一种控制顶板含水层破坏的保水开采装置，其特征在于：所述巷道架体(1)还采用多个巷道锚杆(3)锚固于巷道顶板上，多个所述巷道锚杆(3)避开顶紧支撑件(5)设置。
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