CN113669061B - 一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下坚硬顶板的切顶卸压领域，提供了一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置及其使用方法。包括：杆体，所述杆体内部设置有中空腔体，所述杆体的两端分别设置有搭接丝扣，所述杆体的外壁设置有多个反向阻尼装置；所述杆体的内壁对称地设置有两个定向聚能倒角，当所述杆体的中空腔体中的静态碎胀剂浆料碎胀时，所述静态碎胀剂浆料沿两个所述定向聚能倒角定向预裂。本发明的有益效果在于：多个反向阻尼装置在初始安装时可以有效地防滑，避免在垂直孔中杆体的下落，尤其是静态碎胀剂在发挥作用时可通过定向聚能倒角实现顶板定向预裂，使多个反向阻尼装置受到杆体的外壁的定向碎胀挤压，进一步提高防滑效果。
Description
技术领域
本发明涉及井下坚硬顶板的切顶卸压领域，尤其涉及一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置及其使用方法。
背景技术
井下在回采过程中工作面顺槽两侧会不可避免的产生采空区，形成孤岛工作面。由于孤岛工作面开采顶板控制难度很大，同时也给工作面的快速推进带来较大的困难。孤岛工作面安全高效生产将会遇到下列突出问题:(1)工作面由于容易产生应力集中，压力强度提高，采用常规的措施将不能对工作面围岩实施有效控制，影响工作面的快速推进；(2)围岩破坏严重，巷道支护困难，上覆岩层离层和断裂现象十分明显，采用己有的巷道布置和支护技术体系，难以有效地控制孤岛开采顺槽巷道围岩变形量，影响工作面正常回采；(3)工作面上覆岩层运动规律和采场矿压显现规律与常规开采条件有很大差别，目前有限采动条件下孤岛工作面两侧覆岩处于非充分采动状态，孤岛开采将对本工作面及相邻工作面覆岩结构特征产生重大影响，极容易发生冲击地压。(4)工作面矿压显现剧烈，围岩破坏严重，回采过程中巷道支护比较困难，在孤岛工作面开采的过程中，煤与瓦斯突出、煤层自燃、冲击地压、巷道布置、巷道支护、顶板管理等一系列问题一直是制约煤矿安全生产的头等大事。因此采取有效的手段控制工作面顶板和巷道变形是确保孤岛工作而安全开采的关键问题。
目前，国内外主要采用爆破预裂的方法解决顶板悬顶问题，然而在高瓦斯矿井中，采空区附近禁用火工品破岩，使这一方法不可采用。为解决高瓦斯矿井面临的该问题，采用静态破碎技术实现弧形三角区内顶板的控制垮落。
静态破碎技术经过五十多年的发展，现已成为安全、高效、环保、可控的破岩技术与手段，广泛应用于多个领域。关于静态破碎技术的研究，在国内已经取得一定成果。目前最广泛的静态碎胀顶板的方法是：在原有的应力集中的巷道内打一排孔，将按一定比例配制好的静态碎胀剂的浆料用注浆泵送入钻孔中，在8小时左右碎胀剂发挥作用，达到静态预裂顶板的目的。
然而，传统的静态预裂顶板的工艺与方法，存在的问题有：
(1)需要专门安装静态碎胀剂浆料输送管路，且需要高压注浆泵将静态碎胀剂浆料送入钻孔中，工艺复杂，成本高；(2)注浆困难，传统的静态碎胀顶板的工艺与方法中需要工人垂直向上注浆，注浆困难且比较危险；(3)封孔困难，在注浆泵注入静态碎胀剂浆料时，高压静态碎胀剂浆料容易将封孔器冲下使顶板的碎胀剂回流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置，包括：杆体，所述杆体内部设置有中空腔体，所述杆体的两端分别设置有搭接丝扣，所述杆体的外壁设置有多个反向阻尼装置；所述杆体的内壁对称地设置有两个定向聚能倒角，当所述杆体的中空腔体中的静态碎胀剂浆料碎胀时，所述静态碎胀剂浆料沿两个所述定向聚能倒角定向预裂，使多个所述反向阻尼装置受到所述杆体的外壁的定向碎胀挤压。
可选实施例中，所述杆体的上端和下端可通过橡胶塞进行封堵；其中，所述橡胶塞为圆台状的软体橡胶。
可选实施例中，多个所述反向阻尼装置均匀地镶嵌在所述杆体的外壁上，每个所述反向阻尼装置与所述杆体的外壁的夹角为15°；自然状态下，每个所述反向阻尼装置的长度为7.5mm。
可选实施例中，相邻的所述杆体之间通过所述搭接丝扣连接。
可选实施例中，所述搭接丝扣为铝合金材质，镶嵌在所述杆体的两端部，所述搭接丝扣的螺旋的外径为30mm，长度为50mm。
可选实施例中，所述杆体采用高韧性阻燃PVC材料制成，所述杆体的有效直径为38mm，有效长度为1000mm。
可选实施例中，多个所述反向阻尼装置采用阻燃PVC材料制成。
可选实施例中，所述静态碎胀剂浆料为由静态碎胀剂与水按质量比10：3均匀混合搅拌而成的浆料，使用时由注液枪将其注入所述杆体的中空腔体中。
另一方面，本发明还提供了如上所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤1：预先在巷道顶板压力过大需要切顶卸压的巷道内打一排若干钻孔，所述钻孔的深度根据巷道顶板到老顶上部的深度确定；
步骤2：将静态碎胀剂与水按质量比为10：3的比例均匀混合后用搅拌器搅拌3min配置好静态碎胀剂浆料；
步骤3：用橡胶塞将杆体的下端封堵，用注浆泵在最小压力下将所述静态碎胀剂浆料从杆体的上端注入杆体的中空腔体内，之后再用橡胶塞将杆体的上端进行封孔；
步骤4：注入静态碎胀剂浆料后，将杆体装入预先打好的所述钻孔中，所述钻孔内可重复以上步骤，将各个杆体通过所述搭接丝扣进行搭接；
步骤5：所述钻孔内装入预定数量的杆体后采用黄土泡泥进行封孔。
可选实施例中，所述钻孔的孔径为40mm，所述钻孔的孔间距设定为500mm；所述黄土泡泥的封孔长度为500mm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的外壁上的多个反向阻尼装置可以在静态碎胀剂发挥碎胀作用前有效地防滑，避免在垂直孔中杆体的下落，尤其是杆体的内壁对称地设置有定向聚能倒角，静态碎胀剂在发挥作用时可通过定向聚能倒角实现顶板定向预裂，使多个反向阻尼装置受到杆体的外壁的定向碎胀挤压，进一步提高防滑效果。
(2)本发明中的可搭接防滑静态预裂顶板的装置不需要专门架设高压注浆管路，工艺简单，成本低，相对于传统的使用乳化炸药进行顶板预裂，本装置和方法更加安全高效，且不会产生火花和有害气体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施例中提供的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的主体结构示意图。
图2为本发明一实施例中提供的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的剖面结构示意图。
其中，附图标记为：1—杆体，2—反向阻尼装置，3—搭接丝扣，4—橡胶塞，5—静态碎胀剂浆料，6—定向聚能倒角。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。
实施例一
本实施例的目的在于提供了一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置，参阅附图1-2，包括：杆体1，优选地，杆体1采用高韧性阻燃PVC材料制成，杆体1的有效直径为38mm，有效长度为1000mm。其中，杆体1内部设置有中空腔体，杆体1的两端分别设置有搭接丝扣3，需要指出的是，相邻的杆体1之间通过搭接丝扣3连接，优选地，搭接丝扣3为铝合金材质，镶嵌在杆体1的两端部，搭接丝扣3的螺旋的外径为30mm，长度为50mm。搭接丝扣3可根据钻孔预裂深度的需要搭接不同数量的静态碎胀剂预裂装置的杆体1。
具体地，杆体1的外壁设置有多个反向阻尼装置2，优选地，多个反向阻尼装置2采用阻燃PVC材料制成。值得一提的是，多个反向阻尼装置2均匀地镶嵌在杆体1的外壁上，每个反向阻尼装置2与杆体1的外壁的夹角为15°；自然状态下，每个反向阻尼装置2的长度为7.5mm。
进一步地，杆体1的内壁对称地设置有两个定向聚能倒角6，优选地，两个定向聚能倒角6为圆弧形或椭圆弧形，作为主要发明点之一，通过调整圆弧形或椭圆弧形的弧度改变两个定向聚能倒角6对应处的杆体1壁厚，从而调整沿两个定向聚能倒角6定向预裂的幅度，提供更好的防滑效果，尤其需要指出的是，两个定向聚能倒角6对应处的杆体1壁厚越薄，定向预裂的幅度越大，提供的防滑效果越好。当杆体1的中空腔体中的静态碎胀剂浆料5碎胀时，静态碎胀剂浆料5沿两个定向聚能倒角6定向预裂，使多个反向阻尼装置2受到杆体1的外壁的定向碎胀挤压。从而增大了装置杆体1与钻孔壁之间的摩擦作用，使装置杆体只能单向装入孔中而不会从垂直的钻孔中滑落。静态碎胀剂浆料5为由静态碎胀剂与水按质量比10：3均匀混合搅拌而成的浆料，使用时由注液枪将其注入杆体1的中空腔体中。
此外，杆体1的上端和下端可通过橡胶塞4进行封堵，从而达到封孔的效果；其中，橡胶塞4为圆台状的软体橡胶。
实施例二
本实施例中的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的使用方法包括如下步骤：
步骤1：预先在巷道顶板压力过大需要切顶卸压的巷道内打一排若干钻孔，钻孔的深度根据巷道顶板到老顶上部的深度确定；优选地，钻孔的孔径为40mm，钻孔的孔间距设定为500mm
步骤2：将静态碎胀剂与水按质量比为10：3的比例均匀混合后用搅拌器搅拌3min配置好静态碎胀剂浆料5；
步骤3：用橡胶塞4将杆体1的下端封堵，用注浆泵在最小压力下将静态碎胀剂浆料5从杆体1的上端注入杆体1的中空腔体内，之后再用橡胶塞4将杆体1的上端进行封孔；
步骤4：注入静态碎胀剂浆料5后，将杆体1装入预先打好的钻孔中，钻孔内可重复以上步骤，将各个杆体1通过搭接丝扣3进行搭接；
步骤5：钻孔内装入预定数量的杆体1后采用黄土泡泥进行封孔，黄土泡泥的封孔长度为500mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可搭接防滑静态预裂顶板的装置，包括：杆体(1)，所述杆体(1)内部设置有中空腔体，所述杆体(1)的两端分别设置有搭接丝扣(3)，所述杆体(1)的外壁设置有多个反向阻尼装置(2)；
其特征在于，所述杆体(1)的内壁对称地设置有两个定向聚能倒角(6)，当所述杆体(1)的中空腔体中的静态碎胀剂浆料(5)碎胀时，所述静态碎胀剂浆料(5)沿两个所述定向聚能倒角(6)定向预裂，使多个所述反向阻尼装置(2)受到所述杆体(1)的外壁的定向碎胀挤压，且通过调整圆弧形或椭圆弧形的弧度能够改变两个定向聚能倒角(6)对应处的所述杆体(1)壁厚，从而调整沿两个所述定向聚能倒角(6)定向预裂的幅度。
2.如权利要求1所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述杆体(1)的上端和下端可通过橡胶塞(4)进行封堵；其中，所述橡胶塞(4)为圆台状的软体橡胶。
3.如权利要求1所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述多个反向阻尼装置(2)均匀地镶嵌在所述杆体(1)的外壁上，每个所述反向阻尼装置(2)与所述杆体(1)的外壁的夹角为15°；自然状态下，每个所述反向阻尼装置(2)的长度为7.5mm。
4.如权利要求1所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，相邻的所述杆体(1)之间通过所述搭接丝扣(3)连接。
5.如权利要求4所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述搭接丝扣(3)为铝合金材质，镶嵌在所述杆体(1)的两端部，所述搭接丝扣(3)的螺旋的外径为30mm，长度为50mm。
6.如权利要求1所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述杆体(1)采用高韧性阻燃PVC材料制成，所述杆体(1)的有效直径为38mm，有效长度为1000mm。
7.如权利要求3所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述多个反向阻尼装置(2)采用阻燃PVC材料制成。
8.如权利要求1所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置，其特征在于，所述静态碎胀剂浆料(5)为由静态碎胀剂与水按质量比10：3均匀混合搅拌而成的浆料，使用时由注液枪将其注入所述杆体(1)的中空腔体中。
9.如权利要求1-8任一项所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤1：预先在巷道顶板压力过大需要切顶卸压的巷道内打一排若干钻孔，所述钻孔的深度根据巷道顶板到老顶上部的深度确定；
步骤2：将静态碎胀剂与水按质量比为10：3的比例均匀混合后用搅拌器搅拌3min配置好静态碎胀剂浆料(5)；
步骤3：用橡胶塞(4)将杆体(1)的下端封堵，用注浆泵在最小压力下将所述静态碎胀剂浆料(5)从杆体(1)的上端注入杆体(1)的中空腔体内，之后再用橡胶塞(4)将杆体(1)的上端进行封孔；
步骤4：注入静态碎胀剂浆料(5)后，将杆体(1)装入预先打好的所述钻孔中，所述钻孔内可重复以上步骤，将各个杆体(1)通过所述搭接丝扣(3)进行搭接；
步骤5：所述钻孔内装入预定数量的杆体(1)后采用黄土泡泥进行封孔。
10.如权利要求9所述的可搭接防滑静态预裂顶板的装置的使用方法，其特征在于，所述钻孔的孔径为40mm，所述钻孔的孔间距设定为500mm；所述黄土泡泥的封孔长度为500mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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