CN112855231A - 一种煤矿井下巷道支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤矿井下巷道支护装置，包括支撑机构，支撑机构的顶端设有防护机构；防护机构包括若干个的顶梁，若干个顶梁之间连接有囊体，囊体之间围成拱形区域，拱形区域的内侧设有支撑板，支撑板与囊体随形设置，支撑板与囊体之间接触连接，拱形区域的外侧设有锚网，锚网罩设在囊体的外侧；支撑板上周向开设有若干注浆孔，注浆孔依次贯穿囊体、锚网，注浆孔内可拆卸连接有注浆组件；本发明的整体装置极大地提高了对煤矿井下巷道的支护性能，同时能够避免围岩季节对支护装置造成的影响，保障了工作人员的人身安全。

Description

一种煤矿井下巷道支护装置

技术领域

本发明涉及煤矿支护设备领域，特别是涉及一种煤矿井下巷道支护装置。

背景技术

我国煤矿主要是地下开采，需要在井下开掘大量巷道，采用巷道支护来保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义。

对巷道进行支护的基本目的在于缓和及减少围岩的移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩冒落。巷道支护的效果却不仅仅取决于支架本身的支承力，还受到围岩性质、支架力学性质(支承力和可缩性)、支架安设密度、安设支架时间的早晚、支架安设质量和与围岩的接触方式(点接触或面接触)等一系列因素的影响。

通常，为了使巷道支架在调节与控制围岩变形过程中起到积极作用，支架应在围岩发生松动和破坏以前安设，以便支架在围岩尚保持有自承力的情况下与围岩共同起承载作用，而不是等围岩已发生松散、破坏，几乎完全丧失自承力的情况下再用支架去承担已冒落岩块的重量。也就是说，应当使支架与围岩在相互约束和相互依赖的条件下实现共同承载。

现有技术中锚杆支护是目前最常用的支护方式之一，其支护效果具有较佳的性能，对于锚杆支护巷道来说，随着煤层的开采，巷道支护的岩层很容易出现滑移现象，容易导致煤矿巷道断层的出现，偏移严重使得支护的受力不均匀，甚至出现局部坍塌，并且在开采过程中，由于开采煤矿巷道内的顶板表面凹凸不平，使得支护装置不能适应各种顶板所成形态，导致在支护时接触面积过小，受应力作用支护能力差，存在一定的安全隐患，不仅如此在高纬度、高海拔等季节冻土区修建的隧道越来越多，出现了许多由于围岩季节冻胀导致的衬砌开裂的案例，进一步对支护性能造成较大影响，因此目前亟需一种新型的煤矿井下巷道支护装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿井下巷道支护装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高对煤矿井下巷道的支护性能，同时避免围岩季节对支护装置造成的影响，保障工作人员的人身安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种煤矿井下巷道支护装置，包括支撑机构，所述支撑机构的顶端设有防护机构；

所述防护机构包括若干个的顶梁，若干个所述顶梁之间连接有囊体，所述囊体之间围成拱形区域，所述拱形区域的内侧设有支撑板，所述支撑板与所述囊体随形设置，所述支撑板与所述囊体之间接触连接，所述拱形区域的外侧设有锚网，所述锚网罩设在所述囊体的外侧；

所述支撑板上周向开设有若干注浆孔，所述注浆孔依次贯穿所述囊体、锚网，所述注浆孔内可拆卸连接有注浆组件；

所述注浆组件包括管体，所述管体与所述注浆孔可拆卸连接，所述管体的顶口处周向固定有若干尖刺，所述管体的内侧壁中嵌设有冷却管，所述管体位于所述囊体内腔的部分贯穿开设有通孔，所述通孔与所述冷却管错开设置，所述管体伸出所述注浆孔顶口的部分嵌设有吸热块，所述管体伸出所述注浆孔底口的部分嵌设有所述吸热块，所述吸热块与所述冷却管接触连接。

优选的，所述防护机构包括两个对称设置的第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的底端固定有底座，所述底座上设有地脚螺栓，位于所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁分别与所述第一伸缩杆的内杆固接。

优选的，所述第一伸缩杆的外杆靠近另一个所述第一伸缩杆的一端固定有连接板，所述连接板上设有铰接轴，所述连接板通过铰接轴铰接有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的内杆端设有所述铰接轴，所述第二伸缩杆通过所述铰接轴铰接有安装座，所述安装座上固定有气缸，所述气缸的输出端固定有锥形板。

优选的，所述铰接轴的端部固接有驱动电机的输出轴。

优选的，所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁与所述支撑板的边缘之间留有间隙，所述间隙与所述锥形板可拆卸连接。

优选的，位于底端的所述吸热块的外侧设有散热翅片。

优选的，所述冷却管的底端伸出所述管体并连通有压力泵，所述冷却管内填充有冷却液。

优选的，所述顶梁的数量不少于三个。

优选的，两个所述第一伸缩杆的内杆之间可拆卸连接有横梁，所述横梁的顶端固定有两个对称设置的支撑梁，所述支撑梁固定在所述支撑板的底面上，所述支撑梁倾斜设置。

优选的，所述囊体的外表面上设有防滑纹，所述囊体的顶面上固定有若干防滑凸起。

本发明公开了以下技术效果：通过防护机构支起支撑板，使得支撑机构中最顶层的锚网接触到巷道岩层，将注浆组件打入至注浆孔内，利用管道顶口处的尖刺引入岩层，使得管道起到锚杆的作用，而后向管道内注浆，注浆过程中，沿管道上通孔向囊体内进行填充，同时在高压作用下使得浆料同时向岩层中进行灌注，实现以多个管道作为支撑点对岩层形成良好的支护作用，提高受力均匀性，在灌浆后囊体膨胀并挤压岩层，多个管道使得囊体与岩层之间进行一体灌注的强力固定，同时极大地提高了支撑机构与岩层之间的支撑性能，由底部支撑板作为强支撑顶住囊体，防止岩层滑移可能出现的安全隐患，保障了工作人员的人身安全，不仅如此，为防止围岩季节冻胀容易导致岩层脆性提高容易开裂的问题，在管道内嵌入冷却管，并通过高压打入冷却液，以脉冲式加压的方式使得冷却液在冷却管内上下流动，同时在冷却管与岩层之间设置吸热块，提高冷却管与岩层之间的导热性能，冷却管通过吸热块对岩层进行吸热，使得冷却液形成气化，此时降低压力，而后冷却液下行，冷却液将气化物推至注浆孔底部位置，受外界环境温度较低的影响，气化物重新凝结为冷却液，而后再次加压上行，循环工作，使得管道与岩层的接触支撑部位保持恒温，进而能够防止岩层开裂，即使有小颗粒的碎石掉落，也能够通过锚网进行良好的防护，本发明的整体装置极大地提高了对煤矿井下巷道的支护性能，同时能够避免围岩季节对支护装置造成的影响，保障了工作人员的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明煤矿井下巷道支护装置的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图；

图4为本发明注浆组件的俯视图；

图5为图4中注浆组件的截面图；

其中，1为顶梁，2为囊体，3为支撑板，4为锚网，5为注浆孔，6为管体，7为尖刺，8为冷却管，9为通孔，10为吸热块，11为第一伸缩杆，12为底座，13为地脚螺栓，14为连接板，15为铰接轴，16为第二伸缩杆，17为安装座，18为气缸，19为锥形板，20为间隙，21为散热翅片，22为横梁，23为支撑梁，24为防滑凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，本发明提供一种煤矿井下巷道支护装置，包括支撑机构，所述支撑机构的顶端设有防护机构；

所述防护机构包括至少三个的顶梁1，若干个所述顶梁1之间连接有囊体2，所述囊体2之间围成拱形区域，所述拱形区域的内侧设有支撑板3，所述支撑板3与所述囊体2随形设置，所述支撑板3与所述囊体2之间接触连接，所述拱形区域的外侧设有锚网4，锚网4能够阻挡岩层上掉落的碎石，所述锚网4罩设在所述囊体2的外侧；若干个顶梁1以拱形进行排列，使得顶梁1与囊体2的连接结构形成拱形，能够与巷道顶面随形设置，提高支撑机构与巷道顶面间的接触面积。

所述支撑板3上周向开设有若干注浆孔5，所述注浆孔5依次贯穿所述囊体2、锚网4，所述注浆孔5内可拆卸连接有注浆组件；通过防护机构支起支撑板3，使得支撑机构中最顶层的锚网4接触到巷道岩层，将注浆组件打入至注浆孔5内，使其起到锚杆的作用，而后向内注浆。

所述注浆组件包括管体6，所述管体6与所述注浆孔5可拆卸连接，使用时将管体6沿注浆孔5插入，所述管体6的顶口处周向固定有若干尖刺7，通过液压缸等直线推进装置，利用管道6顶口处的尖刺7插入至岩层内，所述管体6的内侧壁中嵌设有冷却管8，所述冷却管8的底端伸出所述管体6并连通有压力泵，压力泵以脉冲式供压带动冷却液在冷却管8内上、下行，所述冷却管8内填充有冷却液，所述管体6位于所述囊体2内腔的部分贯穿开设有通孔9，通过通孔9向囊体2内灌浆，所述通孔9与所述冷却管8错开设置，使得注浆工作与冷却管8之间互不干涉，所述管体6伸出所述注浆孔5顶口的部分嵌设有吸热块10，所述管体6伸出所述注浆孔5底口的部分嵌设有所述吸热块10，所述吸热块10与所述冷却管8接触连接，位于顶端的吸热块10用于冷却管8与岩层之间传递热量，位于底端的吸热块10用于放热。在围岩季节冻胀的环境下，外界环境温度较低而岩层温度高，尖刺7与岩层之间的插接位置若受到冷空气影响会导致脆性较大，而该位置脆性较大容易受应力影响受损，进而会影响到支护性能，为防止该问题，在管道6内嵌入冷却管8，并通过高压打入冷却液8，以脉冲式加压的方式使得冷却液在冷却管8内上下流动，同时在冷却管8与岩层之间设置吸热块10，提高冷却管8与岩层之间的导热性能，冷却管8通过吸热块10对岩层进行吸热，使得冷却液形成气化，此时降低压力，而后冷却液下行，冷却液将气化物推至注浆孔5底部位置，受外界环境温度较低的影响，气化物重新凝结为冷却液，而后再次加压上行，循环工作，使得管道6与岩层的接触支撑部位保持恒温，进而能够防止岩层开裂。

进一步优化方案，所述防护机构包括两个对称设置的第一伸缩杆11，所述第一伸缩杆11的底端固定有底座12，所述底座12上设有地脚螺栓13，位于所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁1分别与所述第一伸缩杆11的内杆固接。通过地脚螺栓13将底座12接地，稳固第一伸缩杆11位置，使其能够对防护机构形成良好支撑。

进一步优化方案，所述第一伸缩杆11的外杆靠近另一个所述第一伸缩杆11的一端固定有连接板14，所述连接板14上设有铰接轴15，所述连接板14通过铰接轴15铰接有第二伸缩杆16，所述第二伸缩杆16的内杆端设有所述铰接轴15，所述第二伸缩杆16通过所述铰接轴15铰接有安装座17，所述安装座17上固定有气缸18，所述气缸18的输出端固定有锥形板19，通过两个铰接轴15与第二伸缩杆16的配合下，可以调整安装座17上气缸18的倾斜翻转位置。

进一步优化方案，所述铰接轴15的端部固接有驱动电机的输出轴，通过驱动电机带动铰接轴15带动第二伸缩杆16、安装座17调整对应的倾斜翻转位置。

进一步优化方案，所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁1与所述支撑板3的边缘之间留有间隙20，所述间隙20与所述锥形板19可拆卸连接，通过上述配合方式，首先调整气缸18的倾斜角度，使得锥形板19的尖端正对间隙20，在气缸18带动下使得锥形板19沿间隙20伸入并挤压囊体2，保证囊体2内的注浆不会泄漏。

进一步优化方案，位于底端的所述吸热块10的外侧设有散热翅片21，吸热块10将内部温度传递至散热翅片21进行散热，使得下行至管体6底部的冷却液气化物放热冷凝为液态。

进一步优化方案，两个所述第一伸缩杆11的内杆之间可拆卸连接有横梁22，所述横梁22的顶端固定有两个对称设置的支撑梁23，所述支撑梁23固定在所述支撑板3的底面上，所述支撑梁23倾斜设置，支撑梁23作为斜梁对支撑板3提供稳定的支撑作用。

进一步优化方案，所述囊体2的外表面上设有防滑纹，所述囊体2的顶面上固定有若干防滑凸起24，能够提高囊体2与锚网4、支撑板3之间的摩擦力，防止出现相对滑移，防滑凸起24防止锚网4脱落。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：包括支撑机构，所述支撑机构的顶端设有防护机构；

所述防护机构包括若干个的顶梁(1)，若干个所述顶梁(1)之间连接有囊体(2)，所述囊体(2)之间围成拱形区域，所述拱形区域的内侧设有支撑板(3)，所述支撑板(3)与所述囊体(2)随形设置，所述支撑板(3)与所述囊体(2)之间接触连接，所述拱形区域的外侧设有锚网(4)，所述锚网(4)罩设在所述囊体(2)的外侧；

所述支撑板(3)上周向开设有若干注浆孔(5)，所述注浆孔(5)依次贯穿所述囊体(2)、锚网(4)，所述注浆孔(5)内可拆卸连接有注浆组件；

所述注浆组件包括管体(6)，所述管体(6)与所述注浆孔(5)可拆卸连接，所述管体(6)的顶口处周向固定有若干尖刺(7)，所述管体(6)的内侧壁中嵌设有冷却管(8)，所述管体(6)位于所述囊体(2)内腔的部分贯穿开设有通孔(9)，所述通孔(9)与所述冷却管(8)错开设置，所述管体(6)伸出所述注浆孔(5)顶口的部分嵌设有吸热块(10)，所述管体(6)伸出所述注浆孔(5)底口的部分嵌设有所述吸热块(10)，所述吸热块(10)与所述冷却管(8)接触连接。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述防护机构包括两个对称设置的第一伸缩杆(11)，所述第一伸缩杆(11)的底端固定有底座(12)，所述底座(12)上设有地脚螺栓(13)，位于所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁(1)分别与所述第一伸缩杆(11)的内杆固接。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述第一伸缩杆(11)的外杆靠近另一个所述第一伸缩杆(11)的一端固定有连接板(14)，所述连接板(14)上设有铰接轴(15)，所述连接板(14)通过铰接轴(15)铰接有第二伸缩杆(16)，所述第二伸缩杆(16)的内杆端设有所述铰接轴(15)，所述第二伸缩杆(16)通过所述铰接轴(15)铰接有安装座(17)，所述安装座(17)上固定有气缸(18)，所述气缸(18)的输出端固定有锥形板(19)。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述铰接轴(15)的端部固接有驱动电机的输出轴。

5.根据权利要求3所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述拱形区域中最底端两侧的所述顶梁(1)与所述支撑板(3)的边缘之间留有间隙(20)，所述间隙(20)与所述锥形板(19)可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：位于底端的所述吸热块(10)的外侧设有散热翅片(21)。

7.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述冷却管(8)的底端伸出所述管体(6)并连通有压力泵，所述冷却管(8)内填充有冷却液。

8.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述顶梁(1)的数量不少于三个。

9.根据权利要求2所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：两个所述第一伸缩杆(11)的内杆之间可拆卸连接有横梁(22)，所述横梁(22)的顶端固定有两个对称设置的支撑梁(23)，所述支撑梁(23)固定在所述支撑板(3)的底面上，所述支撑梁(23)倾斜设置。

10.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道支护装置，其特征在于：所述囊体(2)的外表面上设有防滑纹，所述囊体(2)的顶面上固定有若干防滑凸起(24)。

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