CN112211638B - 天井掘进用支护装置及天井掘进方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种天井掘进用支护装置及天井掘进方法，所述天井掘进用支护装置包括缆车(10)、吊绳(101)和支架(20)，所述吊绳从所述缆车延伸而出并连接所述支架，所述支架包括多根围成伞状且彼此间隔设置的支腿(21)，每根所述支腿的约束端用于连接于所述吊绳(101)，自由端呈放射状从所述吊绳向外延伸，所述支护装置具有工作状态，在该工作状态，所述缆车位于天井的待掘进岩体(1)上方，吊绳能够向下穿过沿竖直方向开设在待掘进岩体中的吊装通孔(11)，所述支架的自由端分别向上抵顶在所述待掘进岩体下表面的天井顶板上(12)。该天井掘进用支护装置能够适于用在各类倾角的天井掘进中，并能够有效保证天井在掘进过程中作业人员的安全。

Description

天井掘进用支护装置及天井掘进方法

技术领域

本公开涉及矿石开采领域，具体地，涉及一种天井掘进用支护装置及天井掘进方法。

背景技术

天井用于连接上下两个巷道段，并具有下放矿石和岩石、提升下放设备、通风、行人以及勘探矿体等功能，该天井一般自下而上掘进。相关技术中，在对该天井进行掘进时，一般不对天井所对应的岩体进行支护或仅仅进行简单支护，导致人员进行天井掘进时危险性较大，简单支护方式的支护效果往往有限，因此如何保证人员在天井掘进过程中的安全，成为亟需解决的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种天井掘进用支护装置，该天井掘进用支护装置适于用在各类倾角的天井掘进中，并能够有效保证天井在掘进过程中作业人员的安全。

为了实现上述目的，本公开提供一种天井掘进用支护装置，所述天井掘进用支护装置包括缆车、吊绳和支架，所述吊绳从所述缆车延伸而出并连接所述支架，所述支架包括多根围成伞状且彼此间隔设置的支腿，每根所述支腿的约束端用于连接于所述吊绳，自由端呈放射状从所述吊绳向外延伸，所述支护装置具有工作状态，在该工作状态，所述缆车位于天井的待掘进岩体上方，所述吊绳能够向下穿过沿竖直方向开设在所述待掘进岩体中的吊装通孔，所述支腿的自由端分别向上抵顶在所述待掘进岩体下表面的天井顶板上。

可选地，所述支架包括用于抵顶且贴合于所述天井顶板的支撑圈，每根所述支腿的自由端均可拆卸地连接于所述支撑圈。

可选地，每根所述支腿的约束端均用于可拆卸地铰接于所述吊绳，所述天井掘进用支护装置具有运送状态，在该运送状态，多根所述支腿能够向所述吊绳聚拢并脱离所述吊绳。

可选地，所述天井掘进用支护装置包括吊锤，所述吊锤连接于所述吊绳的末端，且自身径向上的最大尺寸小于所述吊装通孔的直径。

可选地，每根所述支腿与所述天井顶板的夹角均为4°～6°。

根据本公开的第二个方面，提供一种天井掘进方法，使用如上所述的天井掘进用支护装置，所述天井掘进方法包括：打孔：开设所述吊装通孔；凿岩埋药预支护：使所述吊绳穿出所述吊装通孔，将所述支架连接于所述吊绳，之后将所述多条支腿抵顶于当前的天井顶板；凿岩：在所述天井顶板上开设多个炮孔；埋药：将全部所述炮孔内填入炸药；移除凿岩埋药预支护：将所述支架和所述吊绳远离所述待掘进岩体；爆破：在所述移除凿岩埋药预支护步骤完成之后，进行爆破作业，以将当前的天井顶板打落；排险预支护：若暴露下一层的天井顶板，则执行所述凿岩埋药预支护步骤；排险：在所述排险预支护步骤完成后，对暴露的下一层的天井顶板和围岩进行撬碴排险，之后返回所述凿岩步骤。

可选地，在所述凿岩埋药预支护步骤中，所述支架布置为每根所述支腿在当前的天井顶板的投影均不与任意一个所述炮孔重叠。

可选地，在所述排险预支护步骤中，在将所述支架的多根支腿抵顶于当前的天井顶板之前，使所述支架反复上下移动，以撞击当前的天井顶板。

可选地，在所述凿岩步骤和所述埋药步骤中，下巷道段或掘进部分的天井中设置有作业平台，在排险预支护步骤之后，且在所述排险步骤之前，再搭建一个作业平台，以使最上侧的作业平台与当前的天井顶板始终具有预设距离，所述作业平台用于供当前的天井顶板上开设多个炮孔、将全部所述炮孔内填入炸药以及对暴露的下一层天井顶板和围岩进行撬碴排险。

可选地，所述作业平台包括连接在一起的第一平台部分和第二平台部分，在所述移除凿岩埋药预支护步骤之后，且在爆破步骤之前，将所述第一平台部分移除，并在所述相邻两个第二平台部分之间设置隔板，以使所述隔板、两个相邻的所述第二平台部分以及围岩围成行人间，并使所述隔板和所述围岩围成渣石间。

通过上述技术方案，在本公开提供的天井掘进用支护装置中，由于天井对应的待掘进岩体是一层层往上掘进，人员在天井的下方进行各类施工工艺，因此掘进过程需要对天井顶板进行支护，这对应于天井掘进用支护装置的工作状态，在该工作状态，支架连接在吊绳上，通过吊绳向上的拖拽能够使支腿的自由端牢靠地抵顶在天井顶板上，由于支架的多个支腿围成伞状，即支架能够类似倒扣的伞对天井顶板进行多点支撑，进而有效保证支护效果，同时由于支架的重力分散在各个支腿上，因此即使天井与水平方向的倾角小于90°或为其他倾角，支架的重力分散也能够保证对天井顶板的支护效果，有效保证天井在掘进过程中作业人员的安全。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开提供的用于天井掘进方法的施工图，其中示出了天井掘进用支护装置；

图2是图1的A-A部分的剖视图；

图3是图1中沿作业平台向上仰视的示意图；

图4是根据本公开提供的天井掘进方法的流程图。

附图标记说明

1-待掘进岩体，11-吊装通孔，12-天井顶板，13-炮孔，2-下巷道段，3-上巷道段，10-缆车，101-吊绳，20-支架，21-支腿，22-支撑圈，30-吊锤，40-作业平台，41-第一平台部分，42-第二平台部分，50-隔板，60-引导板，70-溜斗，100-行人间，200-渣石间。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是基于图1定义的，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是基于天井对应的待掘进岩体定义的，以指向待掘进岩体的方向为内，反之为外使用的术语“第一、第二”是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，下面的描述在涉及附图时，不同附图中的同一附图标记表示相同或相似的元素。

根据本公开的具体实施方式，提供一种天井掘进用支护装置，参考图1至图3中所示，所述天井掘进用支护装置包括缆车10、吊绳101和支架20，所述吊绳101从所述缆车10延伸而出并连接所述支架20，所述支架20包括多根围成伞状且彼此间隔设置的支腿21，每根所述支腿21的约束端用于连接于所述吊绳101，自由端呈放射状从所述吊绳101向外延伸，所述支护装置具有工作状态，在该工作状态，所述缆车10位于天井的待掘进岩体1上方，所述吊绳101能够向下穿过沿竖直方向开设在所述待掘进岩体1中的吊装通孔11，所述支腿21的自由端分别向上抵顶在所述待掘进岩体1下表面的天井顶板上12。

通过上述技术方案，在本公开提供的天井掘进用支护装置中，由于天井对应的待掘进岩体1是一层层往上掘进，人员在天井的下方进行各类施工工艺，因此掘进过程需要对天井顶板12进行支护，这就可以对应于天井掘进用支护装置的工作状态，在该工作状态，支架20连接在吊绳101上，通过吊绳101向上的拖拽能够使支腿21的自由端牢靠地抵顶在天井顶板12上，由于支架20的多个支腿21围成伞状，即支架20能够类似倒扣的伞对天井顶板12进行多点支撑，进而有效保证支护效果，同时由于支架20的重力分散在各个支腿21上，因此即使天井与水平方向的倾角小于90°或为其他倾角，支架20的重力分散也能够保证对天井顶板12的支护效果，有效保证天井在掘进过程中作业人员的安全。

需要说明的是，上述天井顶板12指的是每次需要打掉的待掘进岩体的质量，该天井顶板12在竖直方向上具有厚度。另外，天井顶板12在打掉之前需要进行一系列的施工，这些施工工艺均需要在作业人员安全的情况下进行，因此，需要天井掘进用支护装置对天井顶板12进行支护，这些施工工艺本公开将在下面的实施方式中详细介绍。此外，本公开对支架20的具体实施方式不作限制，本公开将在下面的实施方式中详细介绍。

在本公开的具体实施方式中，参考图3中所示，所述支架20包括用于抵顶且贴合于所述天井顶板12的支撑圈22，每根所述支腿21的自由端均可拆卸地连接于所述支撑圈22。这里，支撑圈22能够代替支腿21与天井顶板12接触并将支撑力均匀的施加在天井顶板12上，进一步提高天井顶板12的支护效果。需要说明的是，本公开对支撑圈22与支腿21的具体可拆卸方式不作限制，例如，每跟支腿21的自由端均设置有弧形托盘，支撑圈22能够部分地设置在弧形托盘上。当然，每根支腿21的自由端可以形成有第一通孔，支撑圈22上形成有与每个第一通孔对应的第二通孔，每根支腿21通过螺栓与支撑圈22连接。

在本公开的具体实施方式中，每根所述支腿21的约束端均用于可拆卸地铰接于所述吊绳101，所述天井掘进用支护装置具有运送状态，在该运送状态，多根所述支腿21能够向所述吊绳101聚拢并脱离吊绳101。即，本公开的支架20类似于伞能够打开或收合，进而有效减小了支架20占用的面积，提高了支架20的通用性。这里，运送状态可以指使吊绳101与支架20分离而准备爆破天井顶板12的状态。本公开的支架20在重新打开以支护天井顶板12时，作为一些实施方式，支架20的每根支腿21可以连接于上述的支撑圈22，以保持自身的支护姿态，作为另一些实施方式，天井顶板12可以预设有多个围成环状的连接槽，每根支腿21的自由端设置在连接槽中，以保持自身的支护姿态，本公开对此不作限制。

在本公开的具体实施方式中，参考图1和图2中所示，所述天井掘进用支护装置包括吊锤30，所述吊锤30连接于所述吊绳101的末端，且自身径向上的最大尺寸小于所述吊装通孔11的直径。这样，一方面吊绳101在下方到吊装通孔11中时，吊锤30通过自身的重力能够带动吊绳101下放，降低甚至避免吊绳101卡在吊装通孔11中的概率，另一方面，吊锤30能够疏通吊装通孔11，降低甚至避免吊装通孔11中存在碎石时卡住吊绳101的概率。

在本公开的具体实施方式中，参考图1和图2中所示，每根所述支腿21与所述天井顶板12的夹角均为4°～6°。这样，能够减少支架20在竖直方向上占用的空间，同时保证支护效果。

根据本公开的第二个方面，提供一种天井掘进方法，该天井掘进方法使用如上所述的天井掘进用支护装置，参考图1和图4中所示，所述天井掘进方法包括：打孔：开设所述吊装通孔11；凿岩埋药预支护：使所述吊绳101穿出所述吊装通孔11，将所述支架20连接于所述吊绳101，之后将所述多条支腿21抵顶于当前的天井顶板12；凿岩：在所述天井顶板12上开设多个炮孔13；埋药：将全部所述炮孔13内填入炸药；移除凿岩埋药预支护：将所述支架20和所述吊绳101远离所述待掘进岩体1；爆破：在所述移除凿岩埋药预支护步骤完成之后，进行爆破作业，以将当前的天井顶板12打落；排险预支护：若暴露下一层的天井顶板12，则执行所述凿岩埋药预支护步骤；排险：在所述排险预支护步骤完成后，对暴露的下一层的天井顶板12和围岩进行撬碴排险，之后返回所述凿岩步骤。

通过上述技术方案，该天井掘进方法能够层层将天井顶板12打落，以最终形成天井，并连通上巷道段3和下巷道段2。在对其中一层天井顶板12进行施工时，天井掘进用支护装置能够在凿岩步骤和埋药步骤中对天井顶板12进行支护，保证作业人员的安全，同时如果暴露出下一层天井顶板12，天井掘进用支护装置还能够在排险步骤中对天井顶板12进行支护，即，本公开的天井掘进方法能够充分有效的保证各类倾角的天井的掘进效率，保证作业人员的安全。

在本公开的一些具体实施方式中，参考图3中所示，在所述凿岩埋药预支护步骤中，所述支架20布置为每根所述支腿21在当前的天井顶板12的投影均不与任意一个所述炮孔13重叠。这样，支腿21的排布能够保证炮孔13的准确开设，保证爆破效果。

在本公开的一些具体实施方式中，在所述排险预支护步骤中，在将所述支架20的多根支腿21抵顶于当前的天井顶板12之前，使所述支架20反复上下移动，以撞击当前的天井顶板12，这样能够使得天井顶板12上已松动未脱落的碎石脱落，避免作业人员在排险时天井顶板12有碎石脱落，保证作业人员的安全。

在本公开的一些具体实施方式中，参考图1中所示，在所述凿岩步骤和所述埋药步骤中，下巷道段2或掘进部分的天井中设置有作业平台40，在排险预支护步骤之后，且在所述排险步骤之前，再搭建一个作业平台40，以使最上侧的作业平台40与当前的天井顶板12始终具有预设距离，所述作业平台40用于供当前的天井顶板12上开设多个炮孔13、将全部所述炮孔13内填入炸药以及对暴露的下一层天井顶板12和围岩进行撬碴排险。这样，作业平台40能够保证作业人员与天井顶板12始终具有预设距离，利于作业人员对天井顶板12进行凿岩、埋药以及排险。

在本公开的一些具体实施方式中，参考图1中所示，所述作业平台40包括连接在一起的第一平台部分41和第二平台部分42，在所述移除凿岩埋药预支护步骤之后，且在爆破步骤之前，将所述第一平台部分41移除，并在所述相邻两个第二平台部分42之间设置隔板50，以使所述隔板50、两个相邻的所述第二平台部分42以及围岩围成行人间100，并使所述隔板50和所述围岩围成渣石间200。这样，能够将渣石间200与行人间100分隔，降低甚至避免了渣石砸伤作业人员的概率。这里，渣石间200与下巷道段2通过溜斗70连通。

此外，在本公开的一些具体实施方式中，参考图1中所示，在凿岩和埋药步骤之后，爆破步骤之前，将引导板60设置在第二平台部分42上，以引导爆破后掉落的岩石进入渣石间200。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种天井掘进用支护装置，其特征在于，所述天井掘进用支护装置包括缆车(10)、吊绳(101)和支架(20)，所述吊绳(101)从所述缆车(10)延伸而出并连接所述支架(20)，所述支架(20)包括多根围成伞状且彼此间隔设置的支腿(21)，每根所述支腿(21)的约束端用于连接于所述吊绳(101)，自由端呈放射状从所述吊绳(101)向外延伸，所述支护装置具有工作状态，在该工作状态，所述缆车(10)位于天井的待掘进岩体(1)上方，所述吊绳(101)能够向下穿过沿竖直方向开设在所述待掘进岩体(1)中的吊装通孔(11)，所述支腿(21)的自由端分别向上抵顶在所述待掘进岩体(1)下表面的天井顶板上(12)，所述支架(20)包括用于抵顶且贴合于所述天井顶板(12)的支撑圈(22)，每根所述支腿(21)的自由端均可拆卸地连接于所述支撑圈(22)。

2.根据权利要求1所述的天井掘进用支护装置，其特征在于，每根所述支腿(21)的约束端均用于可拆卸地铰接于所述吊绳(101)，所述天井掘进用支护装置具有运送状态，在该运送状态，多根所述支腿(21)能够向所述吊绳(101)聚拢并脱离所述吊绳(101)。

3.根据权利要求1所述的天井掘进用支护装置，其特征在于，所述天井掘进用支护装置包括吊锤(30)，所述吊锤(30)连接于所述吊绳(101)的末端，且自身径向上的最大尺寸小于所述吊装通孔(11)的直径。

4.根据权利要求1所述的天井掘进用支护装置，其特征在于，每根所述支腿(21)与所述天井顶板(12)的夹角均为4°～6°。

5.一种天井掘进方法，其特征在于，使用权利要求1-4中任意一项所述的天井掘进用支护装置，所述天井掘进方法包括：

打孔：开设所述吊装通孔(11)；

凿岩埋药预支护：使所述吊绳(101)穿出所述吊装通孔(11)，将所述支架(20)连接于所述吊绳(101)，之后将多条支腿(21)抵顶于当前的天井顶板(12)；

凿岩：在所述天井顶板(12)上开设多个炮孔(13)；

埋药：将全部所述炮孔(13)内填入炸药；

移除凿岩埋药预支护：将所述支架(20)和所述吊绳(101)远离所述待掘进岩体(1)；

爆破：在所述移除凿岩埋药预支护步骤完成之后，进行爆破作业，以将当前的天井顶板(12)打落；

排险预支护：若暴露下一层的天井顶板(12)，则执行所述凿岩埋药预支护步骤；

排险：在所述排险预支护步骤完成后，对暴露的下一层的天井顶板(12)和围岩进行撬碴排险，之后返回所述凿岩步骤。

6.根据权利要求5所述的天井掘进方法，其特征在于，在所述凿岩埋药预支护步骤中，所述支架(20)布置为每根所述支腿(21)在当前的天井顶板(12)的投影均不与任意一个所述炮孔(13)重叠。

7.根据权利要求5所述的天井掘进方法，其特征在于，在所述排险预支护步骤中，在将所述支架(20)的多根支腿(21)抵顶于当前的天井顶板(12)之前，使所述支架(20)反复上下移动，以撞击当前的天井顶板(12)。

8.根据权利要求5所述的天井掘进方法，其特征在于，在所述凿岩步骤和所述埋药步骤中，下巷道段(2)或掘进部分的天井中设置有作业平台(40)，在排险预支护步骤之后，且在所述排险步骤之前，再搭建一个作业平台(40)，以使最上侧的作业平台(40)与当前的天井顶板(12)始终具有预设距离，所述作业平台(40)用于供当前的天井顶板(12)上开设多个炮孔(13)、将全部所述炮孔(13)内填入炸药以及对暴露的下一层天井顶板(12)和围岩进行撬碴排险。

9.根据权利要求8所述的天井掘进方法，其特征在于，所述作业平台(40)包括连接在一起的第一平台部分(41)和第二平台部分(42)，在所述移除凿岩埋药预支护步骤之后，且在爆破步骤之前，将所述第一平台部分(41)移除，并在相邻两个第二平台部分(42)之间设置隔板(50)，以使所述隔板(50)、两个相邻的所述第二平台部分(42)以及围岩围成行人间(100)，并使所述隔板(50)和所述围岩围成渣石间(200)。

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