CN114542146B - 一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法 - Google Patents

Abstract

一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法，涉及矿山采矿技术领域，本发明通过在空心钢管（2）的外缘面上设置复数个卡片（4），在将空心钢管塞入防护孔内后使卡片的卡尖卡在防护孔的内壁上，然后充填填充料（3），填充料将防护孔的其余空间全部填充，从而保证卡片牢牢的卡在防护孔的内壁上，有效的避免了掉网的现象发生，本发明具有结构简便，使用效果等特点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法

技术领域

本发明涉及矿山采矿技术领域，具体涉及一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法。

背景技术

已知的，煤的硬度在1～4之间，而目前我国常见矿物的硬度在4～8之间，目前在用的采煤机的机头截齿所能应对的硬度在4以下，而煤炭在开采的过程中大都通过采煤机进行开采，而根据采煤机截齿的洛氏硬度和矿石的莫氏硬度进行相关的换算后，截齿的硬度对于常用的矿石进行开采难度比较大，截齿的损伤率和更换率根据测算比较大，经济指标上也不适合，所以对常见矿物进行开采一直使用的是炸药爆破技术进行作业。

炸药爆炸破碎岩体的过程是一个瞬间完成的动力学过程,一般可分为两个阶段:第一阶段是爆炸冲击波和应力波作用阶段,作用结果是在岩体中造成初级破裂;第二阶段是爆炸气体产物膨胀作用阶段,作用结果是使岩体中形成的裂隙起动、扩展、贯通，并转化为一定的能量使岩体进一步破碎和产生抛掷，从而完成对待爆岩体的破坏、脱落。

岩石的结构是指组成岩石的矿物晶粒的大小、形状、表面特征和矿物晶粒之间的连结方式。岩石的结构不同，坚固程度也就不同，由于岩石的结构不同从而出现了爆破后顶板稳固情况不同。

在整个爆破过程中，爆破后顶板的防护尤为重要，目前顶板防护常用的方法如下：

1、树脂锚杆：首先作业人员需要凿岩机钻凿锚杆孔，锚杆孔钻凿完成后，将锚杆尾部挂上锚固剂药包，然后使用锚杆机钻入孔内，完全钻入到底后，挂网，上托盘，以此类推完成挂网作业，这种工艺的不足之处是，锚固剂不能和整个锚杆完全融合，大部分在锚杆底，以至于锚杆80%以上是无法和岩壁贴合的，这种工艺容易造成锚杆作用效果差，重复支护或掉网的机率显著增大。

2、空心螺纹管：首先作业人员需要凿岩机钻凿锚杆孔，锚杆孔钻凿完成后，将空心螺纹管塞入孔内，完全接触孔底，然后将孔口卡盘安装上，在卡盘口的中心预留的充填孔，将搅拌好的水泥冲进螺纹管，螺纹管内受到水泥充入，将空心螺纹管上设置的卡子冲开，与岩壁接触，以此造成螺纹管积压在孔内，不至于脱落，然后把网片挂上，在网片下面安放卡盘通过螺丝扣上紧，以至于完全接触到岩壁，此种方法的不足之处是，水泥硬化后，自身的硬度和强度不佳，如果遇到周围地震波冲击会造成微小的裂纹，降低了螺纹管的自身强度，裂纹无法愈合，而且随着次数的增加而扩大，从而造成作用效果差，重复支护或掉网的机率显著增大等。

那么如何提供一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法，本发明通过在空心钢管的外缘面上设置复数个卡片，可以保证卡片牢牢的卡在防护孔的内壁上，有效的避免了掉网的现象发生。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述防护方法具体包括如下步骤：

第一步、首先作业人员在围岩的顶板上钻凿防护孔，防护孔钻凿完毕后，对防护孔的内壁进行清理，使防护孔内无粉末无残渣，保证填充料不受影响；

第二步、将防护挂钩中的空心钢管放入防护孔内，空心钢管的底部完全接触到防护孔的孔底，使空心钢管上卡片的卡尖卡在防护孔的内壁上；

第三步、将防护网放置在顶板上，然后将外壁卡杆紧固在空心钢管外端头的外缘面，通过外壁卡杆将防护网压紧在围岩的顶板上；

第四步、将锁帽固定到空心钢管的外端头，将锁帽上的进料口与充填装置连接，充填装置将混合好的填充料充入空心钢管内，当空心钢管完全充实后，填充料通过空心钢管上的出料口外溢出空心钢管，填充料进入空心钢管与防护孔内壁之间的空间内，当填充料填充完毕后，进料口与充填装置断开；

第五步、充填完毕后，等待30～60分钟使填充料凝固；

第六步、在锁帽下端设置的挂钩上挂设重力球，让其停滞3～10分钟，观察重力球的高度是否变化，以保证防护挂钩的稳固性；

第七步、进行后续施工前，在挂钩上进行错叠式的防护网挂设，以保证作业区域的安全双保险。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述第一步中对防护孔的内壁进行清理时使用长空管接入高压风对防护孔的内壁进行清理。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述第二步中防护挂钩包括空心钢管、卡片、外壁卡杆、阻隔片、测压杆、进料管、挂钩、压力传感器、支柱和锁帽，在所述空心钢管的外缘面上分别设有复数个卡片和复数个出料口，在空心钢管下端头的外缘面设有外螺纹，所述外螺纹丝接外壁卡杆上的内螺纹，在空心钢管下端头的内缘面设有内螺纹，所述内螺纹丝接锁帽上的外螺纹，在所述锁帽上部开口端的中部设有贯通至锁帽下面的支柱，所述支柱的中部设有进料孔，支柱的下端头连接进料管，在支柱的上端头设有阻隔片，在所述阻隔片下方支柱的外缘面上设有测压杆，在所述测压杆下方锁帽的底部设有设有至少一个压力传感器，每个压力传感器分别连接传输器，所述传输器上的传输线穿过设置在锁帽底部的传输孔连接控制装置，在锁帽的下端面设有挂钩。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述进料管上的进料口连接充填装置。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述挂钩通过挂钩连接螺母固定在锁帽的下端面。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述测压杆的外圈通过螺母压紧在锁帽底部的环形凸台上。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述测压杆为十字形结构，在测压杆的下面均布设有四个压力传感器。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述第四步中填充料按重量百分比包括如下组分：

聚合高分子树脂合成剂 85%；

粘稠剂 10%；

凝结固化剂 3%；

注输润滑剂 0.5%；

抗氧化剂 1.5%。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述聚合高分子树脂合成剂为双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的组合，双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的比例为1:2。

所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述粘稠剂为复合玛皂与脲基增稠剂的组合，复合玛皂与脲基增稠剂的组合比例为1.5:1，所述凝结固化剂为聚醚胺类与芳香族酸酐的组合，聚醚胺类与芳香族酸酐的组合比例为1:1，所述注输润滑剂为合成酶。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明通过在空心钢管的外缘面上设置复数个卡片，在将空心钢管塞入防护孔内后打开卡片，使卡片的卡尖卡在防护孔的内壁上，然后充填填充料，填充料将防护孔的其余空间全部填充，从而保证卡片牢牢的卡在防护孔的内壁上，有效的避免了掉网的现象发生，本发明具有结构简便，使用效果等特点，适合大范围的推广和应用。

附图说明

图1为本发明中防护挂钩的应用示意图；

图2为本发明中防护挂钩的结构示意图；

图3为本发明中防护挂钩的另一方向结构示意图；

图4为本发明中锁帽的结构示意图；

图5为本发明中阻隔片的结构示意图；

图6为本发明中测压杆的结构示意图；

图7为本发明中防护挂钩应用时的另一方位示意图；

在图中：1、围岩；2、空心钢管；3、填充料；4、卡片；5、出料口；6、外壁卡杆；7、阻隔片；8、测压杆；9、进料管；10、进料口；11、挂钩；12、传输孔；13、传输器；14、压力传感器；15、支柱；16、内螺纹；17、螺母；18、挂钩连接螺母；19、锁帽；20、进料孔；21、防护网。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图1～7所述的一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述防护方法具体包括如下步骤：

第一步、首先作业人员在围岩1的顶板上钻凿防护孔，防护孔钻凿完毕后，使用长空管接入高压风对防护孔的内壁进行清理，使防护孔内无粉末无残渣，保证填充料3不受影响；

第二步、将防护挂钩中的空心钢管2放入防护孔内，空心钢管2的底部完全接触到防护孔的孔底，使空心钢管2上卡片4的卡尖卡在防护孔的内壁上；实施时，如图1～7所示，所述防护挂钩包括空心钢管2、卡片4、外壁卡杆6、阻隔片7、测压杆8、进料管9、挂钩11、压力传感器14、支柱15和锁帽19，在所述空心钢管2的外缘面上分别设有复数个卡片4和复数个出料口5，在空心钢管2下端头的外缘面设有外螺纹，所述外螺纹丝接外壁卡杆6上的内螺纹，在空心钢管2下端头的内缘面设有内螺纹16，所述内螺纹16丝接锁帽19上的外螺纹，在所述锁帽19上部开口端的中部设有贯通至锁帽19下面的支柱15，所述支柱15的中部设有进料孔20，支柱15的下端头连接进料管9，所述进料管9上的进料口10连接充填装置，在支柱15的上端头设有阻隔片7，在所述阻隔片7下方支柱15的外缘面上设有测压杆8，在所述测压杆8下方锁帽19的底部设有设有至少一个压力传感器14，每个压力传感器14分别连接传输器13，所述传输器13上的传输线穿过设置在锁帽19底部的传输孔12连接控制装置，在锁帽19的下端面设有挂钩11，所述挂钩11通过挂钩连接螺母18固定在锁帽19的下端面；

具体实施时，所述测压杆8的外圈通过螺母17压紧在锁帽19底部的环形凸台上，测压杆8为十字形结构，在测压杆8的下面均布设有四个压力传感器14；

第三步、将防护网21放置在顶板上，然后将外壁卡杆6紧固在空心钢管2外端头的外缘面，通过外壁卡杆6将防护网21压紧在围岩1的顶板上；

第四步、将锁帽19固定到空心钢管2的外端头，将锁帽19上的进料口10与充填装置连接，充填装置将混合好的填充料3充入空心钢管2内，当空心钢管2完全充实后，填充料3通过空心钢管2上的出料口5外溢出空心钢管2，填充料3进入空心钢管2与防护孔内壁之间的空间内，当填充料3填充完毕后，进料口10与充填装置断开；

具体实施时，所述填充料3封装在封装袋内，使用时，将填充料3拿出混合后，导入充填装置的储存器具里，先给予一定的压力值，将填充料3慢慢充入空心钢管2里，当空心钢管2完全充实后，加大充填压力，使填充料3通过空心钢管2上的出料口5外溢出空心钢管2，进入空心钢管2与岩壁之间的空间内，当填充料3再无法充入时，结束充填；所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，所述第四步中填充料3按重量百分比包括如下组分：

聚合高分子树脂合成剂 85%；粘稠剂 10%；

凝结固化剂 3%；注输润滑剂 0.5%；

抗氧化剂 1.5%。

实施时，所述聚合高分子树脂合成剂为双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的组合，双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的比例为1:2，所述粘稠剂为复合玛皂与脲基增稠剂的组合，复合玛皂与脲基增稠剂的组合比例为1.5:1，所述凝结固化剂为聚醚胺类与芳香族酸酐的组合，聚醚胺类与芳香族酸酐的组合比例为1:1，所述注输润滑剂为合成酶；

第五步、充填完毕后，等待30～60分钟使填充料3凝固；实施时，等待时间优选为40分钟；

第六步、在锁帽19下端设置的挂钩11上挂设重力球，让其停滞3～10分钟，观察重力球的高度是否变化，以保证防护挂钩的稳固性；实施时，停滞时间优选为5分钟；

第七步、进行后续施工前，在挂钩11上进行错叠式的防护网21挂设，以保证作业区域的安全双保险。

本发明具有如下优点：

1、本发明中填充料3具有强力的粘结性，通过填充料3的作用可以使非光滑的空心钢管2与防护孔的岩壁胶结在一起；

2、由于填充料3在未反应之前是液态存在，利用液态流动优势可以使空心钢管2和防护孔岩壁的空间进行完全充填；

3、空心钢管2上设置的卡片4，在将空心钢管2塞入防护孔内并打开卡片4后，使卡片4的卡尖卡在防护孔的岩壁上，而后进行充填，根据充填的步骤和充填空间的先后，卡片4不会回弹，也没有回弹空间，从而保证卡片4牢牢的卡在防护孔的岩壁上；

4、填充料3因为是高密度低分子的组合材料，炸药爆破产出的振动波和底部冲击波对其影响在其可塑性范围内，从而不会对其产生裂纹等。

需要说明的是，本发明在实施时，还可以通过安设的可拆卸的预警器和压力自警装置后，可以单个单方面的对局部区域进行压力自警，当压力预警报警后，附近从业人员可以做出最快最有效的处置措施，以此保证人员和现场安全；

本发明还可以实现双网双重安全工作，且外网可以实现错叠的方式，以此增强了单处安全双保险等。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (10)

1.一种用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述防护方法具体包括如下步骤：

第一步、首先作业人员在围岩（1）的顶板上钻凿防护孔，防护孔钻凿完毕后，对防护孔的内壁进行清理，使防护孔内无粉末无残渣，保证填充料（3）不受影响；

第二步、将防护挂钩中的空心钢管（2）放入防护孔内，空心钢管（2）的底部完全接触到防护孔的孔底，使空心钢管（2）上卡片（4）的卡尖卡在防护孔的内壁上；

第三步、将防护网（21）放置在顶板上，然后将外壁卡杆（6）紧固在空心钢管（2）外端头的外缘面，通过外壁卡杆（6）将防护网（21）压紧在围岩（1）的顶板上；

第四步、将锁帽（19）固定到空心钢管（2）的外端头，将锁帽（19）上的进料口（10）与充填装置连接，充填装置将混合好的填充料（3）充入空心钢管（2）内，当空心钢管（2）完全充实后，填充料（3）通过空心钢管（2）上的出料口（5）外溢出空心钢管（2），填充料（3）进入空心钢管（2）与防护孔内壁之间的空间内，当填充料（3）填充完毕后，进料口（10）与充填装置断开；

第五步、充填完毕后，等待30～60分钟使填充料（3）凝固；

第六步、在锁帽（19）下端设置的挂钩（11）上挂设重力球，让其停滞3～10分钟，观察重力球的高度是否变化，以保证防护挂钩的稳固性；

第七步、进行后续施工前，在挂钩（11）上进行错叠式的防护网（21）挂设，以保证作业区域的安全双保险。

2.根据权利要求1所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述第一步中对防护孔的内壁进行清理时使用长空管接入高压风对防护孔的内壁进行清理。

3.根据权利要求1所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述第二步中防护挂钩包括空心钢管（2）、卡片（4）、外壁卡杆（6）、阻隔片（7）、测压杆（8）、进料管（9）、挂钩（11）、压力传感器（14）、支柱（15）和锁帽（19），在所述空心钢管（2）的外缘面上分别设有复数个卡片（4）和复数个出料口（5），在空心钢管（2）下端头的外缘面设有外螺纹，所述外螺纹丝接外壁卡杆（6）上的内螺纹，在空心钢管（2）下端头的内缘面设有内螺纹（16），所述内螺纹（16）丝接锁帽（19）上的外螺纹，在所述锁帽（19）上部开口端的中部设有贯通至锁帽（19）下面的支柱（15），所述支柱（15）的中部设有进料孔（20），支柱（15）的下端头连接进料管（9），在支柱（15）的上端头设有阻隔片（7），在所述阻隔片（7）下方支柱（15）的外缘面上设有测压杆（8），在所述测压杆（8）下方锁帽（19）的底部设有至少一个压力传感器（14），每个压力传感器（14）分别连接传输器（13），所述传输器（13）上的传输线穿过设置在锁帽（19）底部的传输孔（12）连接控制装置，在锁帽（19）的下端面设有挂钩（11）。

4.根据权利要求3所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述进料管（9）上的进料口（10）连接充填装置。

5.根据权利要求3所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述挂钩（11）通过挂钩连接螺母（18）固定在锁帽（19）的下端面。

6.根据权利要求3所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述测压杆（8）的外圈通过螺母（17）压紧在锁帽（19）底部的环形凸台上。

7.根据权利要求3所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述测压杆（8）为十字形结构，在测压杆（8）的下面均布设有四个压力传感器（14）。

8.根据权利要求1所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述第四步中填充料（3）按重量百分比包括如下组分：

聚合高分子树脂合成剂 85%；

粘稠剂 10%；

凝结固化剂 3%；

注输润滑剂 0.5%；

抗氧化剂 1.5%。

9.根据权利要求8所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述聚合高分子树脂合成剂为双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的组合，双酚A型环氧树脂与多酚型缩水甘油醚环氧树脂的比例为1:2。

10.根据权利要求8所述的用于矿山地下爆破的顶板防护方法，其特征是：所述粘稠剂为复合玛皂与脲基增稠剂的组合，复合玛皂与脲基增稠剂的组合比例为1.5:1，所述凝结固化剂为聚醚胺类与芳香族酸酐的组合，聚醚胺类与芳香族酸酐的组合比例为1:1，所述注输润滑剂为合成酶。