CN111963236A - 一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其利用外防护板模将矸石堆砌为矸石砌体，并使用板模拉紧机构将外防护板模拉紧固定在矸石砌体的外周侧，这样，便于后续的灌浆，在灌浆时，依次开启第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构进行间歇的轮流灌浆，且第一灌浆机构、所述第二灌浆机构和第三灌浆机构的灌浆的压力依次增大，可以有效的保证灌浆能力，有效利用矸石砌体，并保证矸石砌体的支护能力，本发明通过设置侧压与侧震荡器，在灌浆时，侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，有效保证灌浆填充的可靠性与稳固性，保证支护效果。
Description
技术领域
本发明具体是一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，涉及沿空留巷的灌浆充填相关领域。
背景技术
为了回收传统采矿方式中留设的保护煤柱，采用一定的技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用，这种留巷的做法是沿着采空区边缘在原顺槽位置保留就称为沿空留巷，沿空留巷可以最大限度回收资源，避免煤体损失。沿空留巷在上世纪研究初期基本上都是以支架形式完成，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然发火的低瓦斯矿井。而且应用情况也不能令人满意。对此，人们不断开发出矸石堆垛方式、砌体墙法、高水高效充填、现浇混凝土等支护方式。但是，这些方式均有诸多的优缺点。比如现浇混凝土虽然牢固可靠，但是，其所需原料量大，不能保证墙体及时紧密贴顶等问题。再比如，矸石堆垛方式支护效果差，但具方便简单廉价特征。然而，由于矸石堆垛简单方便，因此，只要能够克服矸石充填法的支护贴顶初撑力问题，就会形成一种廉价高效的沿空留巷技术方法，基于此，本发明提供了一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置以及方法，以便保证矸石充填的简单、廉价，又能够保证支护能力与支护效果。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置。
本发明是这样实现的，构造一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其包括第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构、侧压与侧震荡机构、外防护板模、板模拉紧机构和灌浆管，其特征在于，所述第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构的输出端以并联的方式连接于所述灌浆管上，所述外防护板模布设在待充填支护的位置，且所述外防护板模内设堆砌有矸石砌体，所述外防护板模构设为密封的长方体的立体结构，所述灌浆管伸入所述外防护板模内，所述侧压与侧震荡机构位于所述外防护板模的朝向巷道的一侧，在灌浆时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，所述第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构分别以间歇的方式轮流依次灌浆。
进一步，作为优选，所述第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构均包括灌浆高压泵和泵送管，所述灌浆高压泵通过所述泵送管连接至所述灌浆管，所述第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构所灌浆的浆料的颗粒大小不同。
进一步，作为优选，第一灌浆机构所灌浆的浆料为煤矸石粉料与胶结料构设的浆料，所述第二灌浆机构所灌浆的浆料为粉煤灰与胶结料构设的浆料、第三灌浆机构所灌浆的浆料为混凝土浆料。
进一步，作为优选，所述侧压与侧震荡机构包括固定立柱、升降调节机构和侧压与侧震荡器，所述固定立柱的顶部固定设置有所述升降调节机构，所述升降调节机构的输出端连接至所述侧压与侧震荡器，所述侧压与侧震荡器朝向所述板模拉紧机构设置，且所述侧压与侧震荡器的高度由所述升降调节机构驱动调节，以便实现不同位置的所述板模拉紧机构，所述侧压与侧震荡器能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
进一步，作为优选，所述侧压与侧震荡器的端部设置有震荡与伸缩压头，所述震荡与伸缩压头的端部设置有震荡压盘，所述震荡压盘能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
进一步，作为优选，所述板模拉紧机构包括阶梯状内嵌座和多根拉杆，所述阶梯状内嵌座的阶梯大端嵌入限位连接于所述外防护板模内侧壁，且所述阶梯状内嵌座能够滑动的配合于所述外防护板模，所述外防护板模上的同一水平位置设置相对布置的两个所述阶梯状内嵌座，两个所述阶梯状内嵌座之间采用并联平行设置的多根所述拉杆拉紧，且所述拉杆朝向巷道的一侧伸出所述外防护板模以及阶梯状内嵌座，且所述拉杆与所述阶梯状内嵌座之间固定且不可轴向移动的设置，以便利用所述侧压与侧震荡器对所述拉杆施加侧压力以及震荡力。
进一步，作为优选，所述固定立柱的侧壁上设置有竖直延伸的滑轨，所述升降调节机构为液压缸，所述侧压与侧震荡器滑动配合于所述滑轨上，且所述侧压与侧震荡器为上下布置的多个。
进一步，作为优选，第一灌浆机构、所述第二灌浆机构和第三灌浆机构的灌浆的压力依次增大。
进一步，作为优选，第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管。
此外，本发明还提供了一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护方法，其特征在于，其利用本发明的灌浆充填支护装置，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)在采空区与巷道之间需要灌浆支护的位置，利用外防护板模将矸石堆砌为矸石砌体，并使用板模拉紧机构将外防护板模拉紧固定在矸石砌体的外周侧；
(2)在矸石砌体上钻设多个灌浆孔，将灌浆管伸入灌浆孔内；
(3)将第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管；
(4)依次开启第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构进行间歇的轮流灌浆，且第一灌浆机构、所述第二灌浆机构和第三灌浆机构的灌浆的压力依次增大；
(5)在灌浆的同时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，保证浆液的流动能力以及充填效果；
(6)完成一个或者一组灌浆管的灌浆后，返回步骤，对下一个或者下一组灌浆管进行继续灌浆，最终形成充填支护体，完成灌浆。
本发明具有如下优点：本发明提供的一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，与同类型设备相比，具有如下优点：
(1)本发明所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其利用外防护板模将矸石堆砌为矸石砌体，并使用板模拉紧机构将外防护板模拉紧固定在矸石砌体的外周侧，这样，便于后续的灌浆，在灌浆时，依次开启第一灌浆机构、第二灌浆机构、第三灌浆机构进行间歇的轮流灌浆，且第一灌浆机构、所述第二灌浆机构和第三灌浆机构的灌浆的压力依次增大，可以有效的保证灌浆能力，有效利用矸石砌体，并保证矸石砌体的支护能力，本发明通过设置侧压与侧震荡器，在灌浆时，侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，有效保证灌浆填充的可靠性与稳固性，保证支护效果；
(2)第一灌浆机构所灌浆的浆料为煤矸石粉料与胶结料构设的浆料，所述第二灌浆机构所灌浆的浆料为粉煤灰与胶结料构设的浆料、第三灌浆机构所灌浆的浆料为混凝土浆料，且第一灌浆机构、所述第二灌浆机构和第三灌浆机构的灌浆的压力依次增大，粉煤灰能够充填于煤矸石粉料的间歇内，且混凝土与粉煤灰也能够快速的凝固，保证充填支护效果与能力。
附图说明
图1是本发明施工填浆的锥形孔的结构示意图；
图2是本发明外防护板模和板模拉紧机构的结构示意图；
图3是本发明充填支护体的位置关系结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其包括第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3、侧压与侧震荡机构、外防护板模10、板模拉紧机构和灌浆管12，其特征在于，所述第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3的输出端以并联的方式连接于所述灌浆管12上，所述外防护板模10布设在待充填支护的位置，且所述外防护板模10内设堆砌有矸石砌体，所述外防护板模10构设为密封的长方体的立体结构，所述灌浆管12伸入所述外防护板模10内，所述侧压与侧震荡机构位于所述外防护板模10的朝向巷道的一侧，在灌浆时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模10上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，所述第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3分别以间歇的方式轮流依次灌浆。
在本实施例中，所述第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3均包括灌浆高压泵4和泵送管5，所述灌浆高压泵4通过所述泵送管连接至所述灌浆管12，所述第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3所灌浆的浆料的颗粒大小不同。
第一灌浆机构1所灌浆的浆料为煤矸石粉料与胶结料构设的浆料，所述第二灌浆机构2所灌浆的浆料为粉煤灰与胶结料构设的浆料、第三灌浆机构3所灌浆的浆料为混凝土浆料。
所述侧压与侧震荡机构包括固定立柱6、升降调节机构和侧压与侧震荡器9，所述固定立柱的顶部固定设置有所述升降调节机构，所述升降调节机构的输出端连接至所述侧压与侧震荡器9，所述侧压与侧震荡器9朝向所述板模拉紧机构设置，且所述侧压与侧震荡器9的高度由所述升降调节机构驱动调节，以便实现不同位置的所述板模拉紧机构，所述侧压与侧震荡器9能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
所述侧压与侧震荡器9的端部设置有震荡与伸缩压头，所述震荡与伸缩压头的端部设置有震荡压盘，所述震荡压盘能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
所述板模拉紧机构包括阶梯状内嵌座11和多根拉杆13，所述阶梯状内嵌座的阶梯大端嵌入限位连接于所述外防护板模10内侧壁，且所述阶梯状内嵌座11能够滑动的配合于所述外防护板模10，所述外防护板模10上的同一水平位置设置相对布置的两个所述阶梯状内嵌座11，两个所述阶梯状内嵌座11之间采用并联平行设置的多根所述拉杆13拉紧，且所述拉杆朝向巷道的一侧伸出所述外防护板模10以及阶梯状内嵌座11，且所述拉杆与所述阶梯状内嵌座11之间固定且不可轴向移动的设置，以便利用所述侧压与侧震荡器9对所述拉杆施加侧压力以及震荡力。
所述固定立柱6的侧壁上设置有竖直延伸的滑轨8，所述升降调节机构为液压缸，所述侧压与侧震荡器9滑动配合于所述滑轨上，且所述侧压与侧震荡器9为上下布置的多个。
第一灌浆机构1、所述第二灌浆机构2和第三灌浆机构3的灌浆的压力依次增大。
第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管。
此外，本发明还提供了一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护方法，其特征在于，其利用本发明所述的灌浆充填支护装置，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)在采空区与巷道之间需要灌浆支护的位置，利用外防护板模10将矸石堆砌为矸石砌体，并使用板模拉紧机构将外防护板模10拉紧固定在矸石砌体的外周侧；
(2)在矸石砌体上钻设多个灌浆孔，将灌浆管12伸入灌浆孔内；
(3)将第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管；
(4)依次开启第一灌浆机构1、第二灌浆机构2、第三灌浆机构3进行间歇的轮流灌浆，且第一灌浆机构1、所述第二灌浆机构2和第三灌浆机构3的灌浆的压力依次增大；
(5)在灌浆的同时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模10上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，保证浆液的流动能力以及充填效果；
(6)完成一个或者一组灌浆管的灌浆后，返回步骤3，对下一个或者下一组灌浆管进行继续灌浆，最终形成充填支护体，完成灌浆。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其包括第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)、侧压与侧震荡机构、外防护板模(10)、板模拉紧机构和灌浆管(12)，其特征在于，所述第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)的输出端以并联的方式连接于所述灌浆管(12)上，所述外防护板模(10)布设在待充填支护的位置，且所述外防护板模(10)内设堆砌有矸石砌体，所述外防护板模(10)构设为密封的长方体的立体结构，所述灌浆管(12)伸入所述外防护板模(10)内，所述侧压与侧震荡机构位于所述外防护板模(10)的朝向巷道的一侧，在灌浆时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模(10)上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，所述第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)分别以间歇的方式轮流依次灌浆。
2.根据权利要求1所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：所述第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)均包括灌浆高压泵(4)和泵送管(5)，所述灌浆高压泵(4)通过所述泵送管连接至所述灌浆管(12)，所述第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)所灌浆的浆料的颗粒大小不同。
3.根据权利要求1所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：第一灌浆机构(1)所灌浆的浆料为煤矸石粉料与胶结料构设的浆料，所述第二灌浆机构(2)所灌浆的浆料为粉煤灰与胶结料构设的浆料、第三灌浆机构(3)所灌浆的浆料为混凝土浆料。
4.根据权利要求1所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：所述侧压与侧震荡机构包括固定立柱(6)、升降调节机构和侧压与侧震荡器(9)，所述固定立柱的顶部固定设置有所述升降调节机构，所述升降调节机构的输出端连接至所述侧压与侧震荡器(9)，所述侧压与侧震荡器(9)朝向所述板模拉紧机构设置，且所述侧压与侧震荡器(9)的高度由所述升降调节机构驱动调节，以便实现不同位置的所述板模拉紧机构，所述侧压与侧震荡器(9)能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
5.根据权利要求4所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：所述侧压与侧震荡器(9)的端部设置有震荡与伸缩压头，所述震荡与伸缩压头的端部设置有震荡压盘，所述震荡压盘能够对所述板模拉紧机构施加水平侧压力以及水平侧震荡力。
6.根据权利要求4所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：所述板模拉紧机构包括阶梯状内嵌座(11)和多根拉杆(13)，所述阶梯状内嵌座的阶梯大端嵌入限位连接于所述外防护板模(10)内侧壁，且所述阶梯状内嵌座(11)能够滑动的配合于所述外防护板模(10)，所述外防护板模(10)上的同一水平位置设置相对布置的两个所述阶梯状内嵌座(11)，两个所述阶梯状内嵌座(11)之间采用并联平行设置的多根所述拉杆(13)拉紧，且所述拉杆朝向巷道的一侧伸出所述外防护板模(10)以及阶梯状内嵌座(11)，且所述拉杆与所述阶梯状内嵌座(11)之间固定且不可轴向移动的设置，以便利用所述侧压与侧震荡器(9)对所述拉杆施加侧压力以及震荡力。
7.根据权利要求6所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：所述固定立柱(6)的侧壁上设置有竖直延伸的滑轨(8)，所述升降调节机构为液压缸，所述侧压与侧震荡器(9)滑动配合于所述滑轨上，且所述侧压与侧震荡器(9)为上下布置的多个。
8.根据权利要求3所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：第一灌浆机构(1)、所述第二灌浆机构(2)和第三灌浆机构(3)的灌浆的压力依次增大。
9.根据权利要求8所述一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护装置，其特征在于：第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管。
10.一种用于采煤工作面沿空留巷的灌浆充填支护方法，其特征在于，其利用权利要求1-9任意一项所述的灌浆充填支护装置，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)在采空区与巷道之间需要灌浆支护的位置，利用外防护板模(10)将矸石堆砌为矸石砌体，并使用板模拉紧机构将外防护板模(10)拉紧固定在矸石砌体的外周侧；
(2)在矸石砌体上钻设多个灌浆孔，将灌浆管(12)伸入灌浆孔内；
(3)将第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)的出浆端分别利用单向阀以并联的方式连接至四通的其中三个端口，四通的另外一个端口连接至所述灌浆管；
(4)依次开启第一灌浆机构(1)、第二灌浆机构(2)、第三灌浆机构(3)进行间歇的轮流灌浆，且第一灌浆机构(1)、所述第二灌浆机构(2)和第三灌浆机构(3)的灌浆的压力依次增大；
(5)在灌浆的同时，所述侧压与侧震荡机构能够对所述外防护板模(10)上的板模拉紧机构施加侧压力与震荡力，保证浆液的流动能力以及充填效果；
(6)完成一个或者一组灌浆管的灌浆后，返回步骤(3)，对下一个或者下一组灌浆管进行继续灌浆，最终形成充填支护体，完成灌浆。
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