CN114278369B - 一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,通过布管履带车运送注浆管与粘结剂注液管进入巷道里端,布管履带车立柱升起,实现注浆管和粘结剂注液管与巷道顶端相接触,向粘结剂注液管注射不同压力的粘结剂,依次实现注浆管与巷道顶端的粘结。注浆管每粘结一次,布管履带车回退一个粘结步距,直至退出巷道。注浆管全段完全与巷道顶端粘结后,矿用多功能机器人进入巷道,向U型托两侧边打入膨胀螺栓实现对注浆管的固定,将似膏体经由充填泵按压力由小及大注入注浆管,安装在注浆管路上的爆破阀随着注入似膏体的压力的不同而依次打开,实现似膏体由内及外的喷洒,以此,实现对巷道的充填。所述方法能够避免似膏体充填不能有效接顶的不足,可以实现对巷道由里及外的充填,并精确地控制充填体和围岩变形,具有充填高效的特点,且真正做到了无人化。

Description

一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法
技术领域:
本发明涉及煤矿充填开采领域,尤其涉及一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法。
背景技术:
所谓充填开采,是利用充填材料将巷道采空区充满,支撑采场上覆岩层,减少覆岩垮落变形,实现煤炭安全开采的一种采煤方法。传统的充填方法需要对巷道进行支护,大大降低了填充效率,且固体材料充填的整体推压密实效果不够理想,会造成抗压缩变形能力降低,可能导致坍塌事故发生。现有膏体充填技术不能实现有效接顶,且过程繁琐,因此,现有充填技术具有一定的局限性。
发明内容:
本发明的目的是克服已有技术中的不足,提出一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,该方法操作简单、安全可靠、填充效率高。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于包括如下步骤:
[1]在巷道外架设充填设备及注液设备,充填设备出口与注浆管一端通过连接头连接,注液设备出口与粘结剂注液管一端通过连接头连接。
[2]通过布管履带车运输注浆管与粘结剂注液管进入巷道里端,布管履带车立柱升起,实现注浆管与巷道顶端相接触。
[3]向粘结剂注液管注射不同压力的粘结剂,粘结剂注液管上的爆破阀由里及外依次打开,逐步实现注浆管与巷道顶端的粘结。
[4]注浆管每粘结一次,布管履带车后退一个粘结步距,直至布管履带车退出巷道。
[5]当注浆管全段均与巷道顶端粘结后,矿用多功能机器人进入巷道,向U 型托两侧边打入膨胀螺栓实现对注浆管的固定,全部固定后,矿用多功能机器人退出巷道,将似膏体经由充填泵按压力由小及大注入注浆管,安装在注浆管路上的爆破阀随着注入似膏体的压力的不同而依次打开,实现似膏体由内及外的喷洒,以此,实现对巷道的充填。
进一步的技术方案在于:步骤(1)中架设的充填设备包括矸石破碎机、水泥仓、高位水池、搅拌机、充填泵以及连接头组成。矸石破碎机输送矸石至搅拌机,水泥仓输送水泥至搅拌机,经搅拌后经充填泵注入注浆管中,构成似膏体充填系统。
进一步的技术方案在于:步骤(1)中架设的注液设备包括粘结剂仓、加压泵。粘结剂a与粘结剂b经加压泵分别注入不同粘结剂注液管。
进一步的技术方案在于:所述两根粘结剂注液管均位于注浆管下方,且粘结剂注液管各爆破阀出口连接一个U型托,U型托设有两个侧端,U型托上方为注浆管,与注浆管通过注浆支撑件连接,当布管履带车立柱升起时,使得U型托、注浆管与巷道顶端形成封闭空间,U型托仅在粘结剂注液管爆破阀位置处安装。
进一步的技术方案在于:所述粘结剂经粘结剂注液管上的爆破阀注入至封闭空间,实现对注浆管路的粘结。
进一步的技术方案在于:布管履带车是基于履带车所进行的改进,底盘平台上方安装四个立柱,立柱由控制器控制升降,立柱顶端设有U型槽,用于实现对注浆管的顶升,布管履带车由控制器控制其动作,控制器放置于巷道外,通过线缆对布管履带车施加动作信号,布管履带车设有窥视仪与照明系统,实现对巷道环境的监视。
进一步的技术方案在于:矿用多功能机器人设有窥视仪与照明系统,且里端执行器选用螺栓固定装置,通过对U型托侧端打入膨胀螺栓,实现注浆管与巷道顶端相连接,控制器放置于巷道外,通过线缆对矿用多功能机器人施加动作信号。
进一步的技术方案在于:注浆管每隔一个充填步距安装一个防爆阀,且防爆阀的开启压力由里及外压力依次增大。粘结剂注液管同样每隔一个粘结步距安装一个防爆阀,且防爆阀的开启压力由里及外压力依次增大。
进一步的技术方案在于:安装于注浆管的爆破阀与安装于粘结剂注液管的爆破阀错位布置。
进一步的技术方案在于:注浆管每与巷道顶端粘结一次,对应布管履带车立柱下降一段距离,并从巷道由里及外后退一个粘结步距,直至布管履带车离开巷道。
有益效果:
上述技术方案产生的有益效果在于,采用似膏体充填可以有效避免固体充填采煤方法中整体推压密实效果不好的缺点,本技术方案中似膏体从巷道顶端喷洒,有效弥补了不能接顶的缺点,且可以控制围岩的变形。另外,该技术方案操作简单、安全可靠、填充效率高。
附图说明:
图1是充填设备结构连接示意图;
图2是注浆管粘结巷道顶端原理图。
图3是布管履带车原理图;
图4是注浆管固定连接示意图
图5是布管过程示意图;
图6是似膏体充填过程示意图。
1-巷道、2-立柱、3-U型槽、4-注浆管路、5-连接头、6-充填泵、7-搅拌机、 8-矸石破碎机、9-水泥仓、10-高位水池、11-布管履带车、12-粘结剂注液管、 13-1-注浆管爆破阀、13-2粘结剂注液管爆破阀、14-布管履带车控制器、15-巷道顶端、16-U型托、17-注浆支撑件、18-似膏体、19-U型托侧端、20-矿用多功能机器人、21-照明系统、22-螺栓固定装置、23-窥视仪、24-矿用多功能机器人控制器、25-膨胀螺栓。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明的操作实例作进一步的描述,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。
由图1至图5给出,本发明由以下步骤实现:
[1]在巷道(1)外架设充填设备及注液设备,充填设备出口与注浆管(4) 一端通过连接头(5)连接,注液设备出口与粘结剂注液管(12)一端通过连接头(5)连接。
[2]通过布管履带车(11)运输注浆管(4)与粘结剂注液管(11)进入巷道 (1)末端,布管机器人(11)立柱(2)升起,实现注浆管(4)与巷道顶端(15) 相接触。
[3]向粘结剂注液管(12)注射不同压力的粘结剂,粘结剂注液管(12)上的爆破阀(13-2)由里及外依次打开,逐步实现注浆管(4)与巷道顶端(15) 的粘结。
[4]注浆管(4)每粘结一次,布管履带车(11)后退一个粘结步距,直至布管履带车(11)退出巷道(1)。
[5]当注浆管(4)全段均与巷道顶端(15)粘结后,矿用多功能机器人进入巷道,向U型托两侧边打入膨胀螺栓实现对注浆管的固定,全部固定后,矿用多功能机器人退出巷道,将似膏体经由充填泵(6)按压力由小及大注入注浆管(4),安装在注浆管(4)路上的爆破阀(13-1)随着注入似膏体的压力的不同而依次打开,实现似膏体由内及外的喷洒,以此,实现对巷道(1)的充填。
图1是充填设备结构连接示意图;
本实施例中,充填设备包括矸石破碎机(8)、水泥仓(9)、高位水池(10)、搅拌机(7)、充填泵(6)以及连接头(5)组成。矸石破碎机(8)将矸石破碎后送至搅拌机(7),水泥仓(9)输送水泥至搅拌机(7),经搅拌后经充填泵(6) 注入注浆管(4)中,构成似膏体充填系统。
进一步的,注液设备包括粘结剂仓、加压泵(6)。粘结剂a与粘结剂b经加压泵分别注入不同粘结剂注液管(12)。
图2是注浆管粘结巷道顶端原理图。
本实施例中,所述两根粘结剂注液管(12)均位于注浆管(4)下方,且粘结剂注液管(12)各爆破阀(13-2)出口连接一个U型托(16),U型托设有两个侧端(19),U型托(16)上方为注浆管(4),与注浆管(4)通过注浆支撑件(17) 连接,当布管履带车(11)立柱(2)升起时,使得U型托(16)、注浆管(4) 与巷道顶端(15)形成封闭空间,U型托(16)仅在粘结剂注液管(12)爆破阀 (13-2)位置处安装。
进一步的,所述粘结剂经粘结剂注液管(12)上的爆破阀(13-2)注入至封闭空间,实现对注浆管路(4)的粘结。
图3是布管履带车的原理图;
本实施例中,布管履带车(11)是基于履带车所进行的改进,底盘平台上方安装四个立柱(2),立柱由控制器(14)控制升降,立柱(2)顶端设有U型槽 (3),用于实现对注浆管的顶升,布管履带车(11)由控制器(14)控制其动作,控制器(14)放置于巷道(1)外,通过线缆对布管履带车(11)施加动作信。布管履带车(11)设有窥视仪与照明系统,实现对巷道(1)环境的监视。
图4是注浆管固定连接示意图
本实施例中,矿用多功能机器人设有窥视仪与照明系统,且末端执行器选用螺栓固定装置(22),通过对U型托侧端(19)打入膨胀螺栓,实现注浆管与巷道顶端(15)相连接,控制器放(24)置于巷道(1)外,通过线缆对矿用多功能机器人(20)施加动作信号。
图5是布管过程示意图;
图6是似膏体充填过程示意图;
本实施例中,注浆管(4)每隔一个充填步距安装一个防爆阀(13-1),且防爆阀(13-1)的开启压力由里及外压力依次增大。粘结剂注液管(12)同样每隔一个粘结步距安装一个防爆阀(13-2),且防爆阀(13-2)的开启压力由里及外压力依次增大。
进一步的,安装于注浆管(4)的爆破阀(13-1)与安装于粘结剂注液管(12) 的爆破阀(13-2)错位布置。
进一步的,注浆管(4)每与巷道顶端(15)粘结一次,对应布管履带车(11) 立柱(2)下降一段距离,并从巷道(1)由里及外后退一个粘结步距,直至布管履带车(11)离开巷道(1)。
本发明采用似膏体充填可以有效避免固体充填采煤方法中整体推压密实效果不好的缺点,本发明中似膏体从巷道顶端喷洒,有效弥补了不能接顶的缺点,且可以控制围岩的变形。另外,本发明方法操作简单、安全可靠、填充效率高。

Claims (10)

1.一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于,包括以下步骤:
[1]在巷道外架设充填设备及注液设备,充填设备出口与注浆管一端通过连接头连接,注液设备出口与粘结剂注液管一端通过连接头连接;
[2]通过布管履带车运输注浆管与粘结剂注液管进入巷道里端,布管履带车立柱升起,实现注浆管与巷道顶端相接触;
[3]向粘结剂注液管注射不同压力的粘结剂,粘结剂注液管上的爆破阀由里及外依次打开,逐步实现注浆管与巷道顶端的粘结;
[4]注浆管每粘结一次,布管履带车后退一个粘结步距,直至布管履带车退出巷道;
[5]当注浆管全段均与巷道顶端粘结后,矿用多功能机器人进入巷道,向U型托两侧边打入膨胀螺栓实现对注浆管的固定,全部固定后,矿用多功能机器人退出巷道,将似膏体经由充填泵按压力由小及大注入注浆管,安装在注浆管路上的爆破阀随着注入似膏体的压力的不同而依次打开,实现似膏体由内及外的喷洒,以此,实现对巷道的充填。
2.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:步骤(1)中架设的充填设备包括矸石破碎机、水泥仓、高位水池、搅拌机、充填泵以及连接头组成,矸石破碎机输送矸石至搅拌机,水泥仓输送水泥至搅拌机,经搅拌后经充填泵注入注浆管中,构成似膏体充填系统。
3.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:步骤(1)中架设的注液设备包括粘结剂仓、充填泵,粘结剂a与粘结剂b经充填泵分别注入不同粘结剂注液管。
4.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:所述粘结剂注液管均位于注浆管下方,且粘结剂注液管各爆破阀出口连接一个U型托,U型托设有两个侧端,U型托上方为注浆管,与注浆管通过注浆支撑件连接,当布管履带车立柱升起时,使得U型托、注浆管与巷道顶端形成封闭空间,且U型托仅在粘结剂注液管爆破阀位置处安装。
5.根据权利要求4所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:所述粘结剂经粘结剂注液管上的爆破阀注入至封闭空间,实现对注浆管路的粘结。
6.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:布管履带车是基于履带车底盘所进行的改进,底盘平台上方安装四个立柱,立柱由控制器控制升降,立柱顶端设有U型槽,用于实现对注浆管的顶升,布管履带车由控制器控制其动作,控制器放置于巷道外,通过线缆对布管履带车施加动作信号,布管履带车设有窥视仪与照明系统,实现对巷道环境的监视。
7.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:矿用多功能机器人设有窥视仪与照明系统,且末端执行器选用螺栓固定装置,通过对U型托侧端打入膨胀螺栓,实现注浆管与巷道顶端相连接,控制器放置于巷道外,通过线缆对矿用多功能机器人施加动作信号。
8.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:注浆管每隔一个充填步距安装一个防爆阀,且防爆阀的开启压力由里及外压力依次增大,粘结剂注液管同样每隔一个粘结步距安装一个防爆阀,且防爆阀的开启压力由里及外压力依次增大。
9.根据权利要求8所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:安装于注浆管的爆破阀与安装于粘结剂注液管的爆破阀错位布置。
10.根据权利要求1所述的一种端帮支巷采煤似膏体无人充填加固的方法,其特征在于:注浆管每与巷道顶端粘结一次,对应布管履带车立柱下降一段距离,并从巷道由里及外后退一个粘结步距,直至布管履带车离开巷道。
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