CN114033449A - 一种端帮采煤巷道气囊支护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种端帮采煤巷道气囊支护装置，包括第一承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；第二承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，与所述第一承压气囊相邻设置，用于承受所述第一承压气囊侧部产生的挤压应力；其中，所述第一承压气囊和所述第二承压气囊交错排列，所述第二承压气囊的数量大于等于所述第一承压气囊的数量。本发明的端帮采煤巷道气囊支护装置，能够确保上部端帮采煤巷道的岩体长期稳定不沉降、适用性强。本发明还提出一种端帮采煤巷道气囊支护方法。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种端帮采煤巷道气囊支护装置及方法。
背景技术
露天煤矿通常以采矿权界作为地表境界，但受地质条件所限和安全考虑，露天煤矿端帮整体边坡角较小，端帮压煤量较大。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：目前回收这些端帮煤炭资源主要采用端帮采煤机，需要留设安全煤柱或回填煤矸石，而留设安全煤柱或回填煤矸石，不仅造成了煤炭资源浪费，且随着时间的推移上覆岩层有不同程度的裂缝塌陷，进而可能引起滑坡，危及露天煤矿开采安全。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种能够实时检测自身压力的端帮采煤巷道气囊支护装置及方法。
为达到上述目的，本发明提出了一种端帮采煤巷道气囊支护装置，包括：
第一承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；
第二承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，与所述第一承压气囊相邻设置，用于承受所述第一承压气囊侧部产生的挤压应力；
其中，所述第一承压气囊和所述第二承压气囊交错排列，所述第二承压气囊的数量大于等于所述第一承压气囊的数量。
本发明的端帮采煤巷道气囊支护装置，能够确保上部端帮采煤巷道的岩体长期稳定不沉降、适用性强，当个别气囊发生故障时，易于对故障气囊进行修补或更换。
可选地，还包括：
压力传感器，安装在每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊中，用于检测承压气囊的压力值；
阀门，通过管路与每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊相连；
增压泵，用于对每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊进行进气加压；
控制模块，分别与压力传感器、增压泵和阀门的控制端相连，用于接收压力传感器检测的压力值，判断每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值是否小于各自的预设压力值，响应于所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值小于各自的预设压力值，控制阀门和增压泵对承压气囊进气加压。
可选地，所述预设压力是由采煤参数计算出支护所承受的压力，其中，采煤参数是根据煤层厚度及采煤机规格型号确定的。
可选地，还包括：
显示模块，用于显示所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值。
可选地，所述第一承压气囊包括：
第一气囊本体；
钢筋笼，设置在第一气囊本体的内部和/或外部。
可选地，所述钢筋笼的上下两端安装有环形槽钢。
可选地，所述第一气囊本体和所述第二承压气囊的材质相同，都包括从外向内依序排列的穿刺土工材料、胎面、覆盖层、钢丝网层和气密层。
相应的，本发明还提供了一种端帮采煤巷道气囊支护方法，包括：
将第一承压气囊安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；
将第二承压气囊安装在端帮采煤巷道中且与第一承压气囊相邻设置，用于承受第一承压气囊侧部产生的挤压应力；
其中，第一承压气囊和所述第二承压气囊交错排列，第二承压气囊的数量大于等于第一承压气囊的数量。
可选地，还包括：
根据煤层厚度及采煤机规格型号确定采煤参数，由采煤参数计算出支护所承受的压力，调节所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力不小于上部岩体产生的压降形变的压力。
可选地，所述调节所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力，包括：
检测承压气囊的压力值；
响应于第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值小于各自的预设压力值，对承压气囊进气加压。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例提出的端帮采煤巷道气囊支护装置的结构示意图；
图2是图1中第一承压气囊的示意图；
图3是图1中第二承压气囊的示意图；
图4是图3中第二承压气囊的剖视图；
图5是本发明一实施例提出的端帮采煤巷道气囊支护方法的流程示意图。
附图标记说明：
第一承压气囊1、第二承压气囊2、第一阀门3、进气管路4、第二阀门5、增压泵6、触控屏7、环形槽钢11、承压钢筋12、箍筋13、抗穿刺土工材料21、胎面22、覆盖层23、钢丝网层24、气密层25。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本发明一实施例提出的端帮采煤巷道气囊支护装置的结构示意图。
本发明一个实施例中，参见图1，本发明的第一个方面提出了一种端帮采煤巷道气囊支护装置，包括第一承压气囊1和第一承压气囊22。其中，第一承压气囊1安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；第一承压气囊2，安装在端帮采煤巷道中，与第一承压气囊1相邻设置，用于承受第一承压气囊1侧部产生的挤压应力。第一承压气囊1和第一承压气囊2交错排列，第一承压气囊2的数量大于等于第一承压气囊1的数量。
本支护装置是在采煤机采完靠帮原煤后，设置在采完煤后的巷道中。本装置中间不需供人通行。上部岩体压力不大于气囊表面张力，气囊总压力不小于上部岩层施加的总压力。由于端帮采煤主要集中在采坑深部，因此气囊受到的压力主要来源于上部岩体，岩体总压力为P＝kρV；其中k为超载系数，ρ为岩体平均比重，V为影响气囊变形的上部岩体总体积。
本发明实施例提供的气囊支护装置能够确保上部端帮采煤巷道的岩体长期稳定不沉降、适用性强，当个别气囊发生故障时，易于对故障气囊进行修补或更换。
具体地，第一承压气囊1和第二承压气囊2在充满气的状态下近似为圆柱体，第一承压气囊1是竖直放置的，而第二承压气囊2是水平放置的，虽然两者是相互挤压的，但是仍然留有空隙，利于岩体中水的排泄，降低滑坡风险。
第一承压气囊1和第二承压气囊2工作过程中是否需要补气，是根据实际的需求来确定。也就是说，第一承压气囊1和第二承压气囊2需要补气的条件可以是预先配置的，这种预先配置的方式有很多种，无论预先配置了哪种补气条件，只要该条件是对第一承压气囊1和第二承压气囊2的气压进行判断的，都可以不再使用安全煤柱或回填煤矸石对端帮采煤巷道进行支护，都可以解决现有技术中的问题。
判断第一承压气囊1和第二承压气囊2的气压是否满足现有支护压力要求有很多种。例如在一些实施例中，端帮采煤巷道气囊支护装置还包括压力传感器、阀门、增压泵6和控制模块。其中，压力传感器，安装在每一个第一承压气囊1和第一承压气囊2中，用于检测承压气囊的压力值；阀门，通过管路与每一个第一承压气囊1和第一承压气囊2相连；增压泵6，用于对每一个第一承压气囊1和第一承压气囊2进行进气加压；控制模块，分别与压力传感器、增压泵6和阀门的控制端相连，用于接收压力传感器检测的压力值，判断每一个第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力值是否小于各自的预设压力值，响应于第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力值小于各自的预设压力值，控制阀门和增压泵6对承压气囊进气加压。
参照图1、图3，阀门可以采用电动阀，第一承压气囊1上安装的阀门是第一阀门3，第二承压气囊2上安装的是第二阀门5。第一阀门3和第二阀门5都通过进气管路4与增压泵6的出口相连。
作为一种可能实现的方式，预设压力是由采煤参数计算出支护所承受的压力，其中，采煤参数是根据煤层厚度及采煤机规格型号确定的。
在一些实施例中，端帮采煤巷道气囊支护装置，还包括显示模块，用于显示第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力值。显示模块在具体实施时可以采用触控屏7，触控屏7的位置需要远离承压气囊的实地位置，以保证作业人员的安全。
参照图2，作为一种可能实现的方式，第一承压气囊1包括第一气囊本体和钢筋笼。其中，钢筋笼可以设置在第一气囊本体的内部或外部，也可以同时设置在第一气囊本体的内部和外部。
为了提高承压气囊的承压能力，钢筋笼的上下两端安装有环形槽钢。上下两个环形槽钢之间连接有承压钢筋12和箍筋13。
有利地，参照图4，第一气囊本体和第一承压气囊2的材质相同，都包括从外向内依序排列的穿刺土工材料21、胎面22、覆盖层23、钢丝网层24和气密层25。第一气囊本体和第一承压气囊可以利用已经报废的自卸车轮胎，将报废的自卸车轮胎内钢丝断裂的位置切除掉，通过热熔重塑形成气囊，属于废物利用，可以减少原料的消耗。
图5是本发明一实施例提出的端帮采煤巷道气囊支护方法的流程示意图。
参照图5，基于上述目的，本发明实施例的第二个方面提出一种端帮采煤巷道气囊支护方法，包括以下步骤：
S10.将第一承压气囊1安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；
S20.将第一承压气囊2安装在端帮采煤巷道中且与第一承压气囊1相邻设置，用于承受第一承压气囊1侧部产生的挤压应力；
其中，第一承压气囊1和第一承压气囊2交错排列，第一承压气囊2的数量大于等于第一承压气囊1的数量。
S30.根据煤层厚度及采煤机规格型号确定采煤参数，由采煤参数计算出支护所承受的压力，调节第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力不小于上部岩体产生的压降形变的压力。
可选地，步骤S30中调节第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力，包括：
S31.检测承压气囊的压力值；
S32.响应于第一承压气囊1和第一承压气囊2的压力值小于各自的预设压力值，对承压气囊进气加压。
作为一种可能实现的方式，根据预设压力值分别设置第一承压气囊和第二承压气囊气压的预警值，当承压气囊的实际压力在预设的时间内一直小于预警值时，可以发出报警信息，以供作业人员及时去现场维修。
本实施例提供的端帮采煤巷道气囊支护方法，可以达到与只对应的前述任意装置实施例相同或者相类似的效果。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，包括：
第一承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；
第二承压气囊，安装在端帮采煤巷道中，与所述第一承压气囊相邻设置，用于承受所述第一承压气囊侧部产生的挤压应力；
其中，所述第一承压气囊和所述第二承压气囊交错排列，所述第二承压气囊的数量大于等于所述第一承压气囊的数量。
2.根据权利要求1所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，还包括：
压力传感器，安装在每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊中，用于检测承压气囊的压力值；
阀门，通过管路与每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊相连；
增压泵，用于对每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊进行进气加压；
控制模块，分别与压力传感器、增压泵和阀门的控制端相连，用于接收压力传感器检测的压力值，判断每一个所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值是否小于各自的预设压力值，响应于所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值小于各自的预设压力值，控制阀门和增压泵对承压气囊进气加压。
3.根据权利要求2所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，所述预设压力是由采煤参数计算出支护所承受的压力，其中，采煤参数是根据煤层厚度及采煤机规格型号确定的。
4.根据权利要求2或3所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于显示所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值。
5.根据权利要求1所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，所述第一承压气囊包括：
第一气囊本体；
钢筋笼，设置在第一气囊本体的内部和/或外部。
6.根据权利要求5所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，所述钢筋笼的上下两端安装有环形槽钢。
7.根据权利要求5所述的一种端帮采煤巷道气囊支护装置，其特征在于，所述第一气囊本体和所述第二承压气囊的材质相同，都包括从外向内依序排列的穿刺土工材料、胎面、覆盖层、钢丝网层和气密层。
8.一种端帮采煤巷道气囊支护方法，其特征在于，包括：
将第一承压气囊安装在端帮采煤巷道中，用于承受上部岩体产生的压降形变的压力；
将第二承压气囊安装在端帮采煤巷道中且与第一承压气囊相邻设置，用于承受第一承压气囊侧部产生的挤压应力；
其中，第一承压气囊和所述第二承压气囊交错排列，第二承压气囊的数量大于等于第一承压气囊的数量。
9.根据权利要求8所述的一种端帮采煤巷道气囊支护方法，其特征在于，包括：
根据煤层厚度及采煤机规格型号确定采煤参数，由采煤参数计算出支护所承受的压力，调节所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力不小于上部岩体产生的压降形变的压力。
10.根据权利要求9所述的一种端帮采煤巷道气囊支护方法，其特征在于，所述调节所述第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力，包括：
检测承压气囊的压力值；
响应于第一承压气囊和所述第二承压气囊的压力值小于各自的预设压力值，对承压气囊进气加压。
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