CN116971368B - 应力阻断施工用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应力阻断施工用装置及方法，涉及地质灾害预防与保护技术领域。包括驱动钻杆头；所述驱动钻杆上依次套设有限位管、驱动轮、限位结构和连接件；还包括传动装置、外部装置和切割装置，限位管通过连接件和限位结构与驱动钻杆连接，限位管外安装有切割装置，切割装置通过传动装置与驱动轮连接；限位管外安装有喷施头；外部装置带动驱动钻杆和限位管做上下往复运动和相对旋转运动，并可向限位管内注入带压阻断剂；本发明能有效缩短采空区沉陷过程中的影响范围，降低采动影响。

Description

应力阻断施工用装置及方法

技术领域

本发明涉及地质灾害预防与保护技术领域，具体涉及一种应力阻断施工用装置及方法。

背景技术

地下开采引发地表沉陷是矿区常见的地质灾害类型之一。地表沉陷范围主要由处于采空区地表投影范围内的中部沉陷整体和处于中部沉陷整体两侧的两个拉张沉陷整体构；因中部沉陷整体多为直接向下沉陷，可控性较差，不具有调节其范围的可能性；而拉张沉陷整体因处于采空区地表投影范围外，沉陷过程主要受中部沉陷整体的影响，因此具有一定的可调控性。

现有技术CN113187555A公开的一种缩小平原矿区地下开采引发地表沉陷范围的方法，其通过在欲拉张沉陷整体内布设多个支挡构筑物(支挡构筑物的底端插入欲拉张沉陷整体下方的岩土体内)，以阻挡支挡构筑物背离采空区一侧的松散层向采空区运动，来实现所需沉陷影响范围。

然而上述方式，需要大量支挡构筑物，导致施工成本高；其次，支挡构筑物在采空区沉陷完成后，需进行回收，存在回收困难的缺陷(支挡构筑物承受一侧的土压力，会发生变形等，不利于回收)；支挡构筑物底端插入欲拉张沉陷整体下方岩土体内的施工难度大，对支挡构筑物本身材质要求较高，存在施工难度大等缺陷。

因此，提供一种用于缩小采空区影响范围且施工难度低、效率高、成本小的装置，是亟需解决的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应力阻断施工用装置及方法，解决了现有技术中采用支挡构筑物进行采空区沉陷范围缩小的方式存在对支挡构筑物回收困难等的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明的一个方面，提供一种应力阻断施工用装置，包括驱动钻杆，所述驱动钻杆底部安装有钻头；所述驱动钻杆上依次套设有限位管、驱动轮、限位结构和连接件；还包括传动装置、外部装置和切割装置，所述外部装置的组成包括升降系统、驱动结构、封闭结构和供料装置；

升降系统中的升降平台与限位管顶端固定连接，用于带动限位管上下行；

连接件与限位管底端固定连接，并封闭限位管底端；

所述限位结构连接驱动钻杆和连接件，用于令驱动钻杆和限位管同步上下行；

所述升降平台上还安装有驱动结构和封闭结构，所述驱动结构与驱动钻杆顶端连接，用于驱动钻杆相对限位管旋转运动及向驱动钻杆内注液，所述封闭结构套设在驱动钻杆上并与限位管顶端连接，用于封闭限位管顶端；供料装置经供料管与封闭结构连接，用于向限位管内输入阻断剂；

所述切割装置与限位管固定连接，用于切割与其外缘接触的土体；

所述传动装置安装在连接件上，并连接驱动轮和切割装置，用于令驱动钻杆经驱动轮和传动装置驱动切割装置运行；

所述限位管还连通有喷施口设于距切割装置外缘设定距离处的喷施头。

进一步，所述切割装置的组成包括驱动盘、导板、锯链A、传动轮、旋转轴和限位件；所述驱动盘与传动轮连接且同轴分布并构成整体A；所述整体A套设在旋转轴上；所述传动轮与旋转轴通过限位件连接；所述旋转轴与限位管外壁垂直连接；所述驱动盘的一侧设置有与其共面的导板，所述锯链A套设在驱动盘与导板构成整体的外缘上，并与驱动盘啮合；所述导板与限位管外壁固定连接；所述驱动轮与传动装置连接。

进一步，所述导板具体为两个，且基于驱动盘中心处对称设置，所述锯链A套设在驱动盘和两个所述导板构成的整体上。

进一步，所述切割装置、喷施头和传动装置构成整体B，所述整体B为两个，并基于驱动钻杆的轴线对称设置。

进一步，所述传动装置的组成包括传动件和驱动链；所述传动件转动安装在连接件上；所述传动件的一端与驱动轮啮合，另一端与传动轮构成的整体上套设有驱动链。

进一步，所述限位结构的组成包括套夹盘和夹槽，所述夹盘套设在驱动钻杆上并与驱动钻杆固定连接，所述夹槽开设在连接件上，所述夹盘设于夹槽内。

进一步，所述连接件为壳体结构，并由上部A和下部B构成，所述上部A与下部B通过多个连接螺钉连接；所述限位结构的组成包括套设在驱动钻杆上的两个夹盘和两个平面轴承，两个所述夹盘均与驱动钻杆固定连接；一个所述夹盘与上部A内腔顶部之间设置有一个平面轴承，另一个所述夹盘与下部B内腔底部之间设置有另一个平面轴承；所述驱动轮和所述传动装置的局部均设于下部B内。

进一步，驱动钻杆竖直设置时，连接件在水平面上的投影处于钻头旋切面内。

本发明的另一方面，还提供一种利用前述应力阻断施工用装置进行应力阻断施工的方法，该方法包括：

步骤一、将欲拉张沉陷整体划分为临近采空区的松散层A和背离采空区的松散层B；

步骤二、在欲拉张沉陷整体沉陷前，于松散层A和松散层B的交界线上布设上述的应力阻断施工用装置；

步骤三、令升降系统动作，带动驱动钻杆、限位管和切割装置同步下行，直至下行至目标深度；下行过程中，驱动结构带动驱动钻杆做绕轴旋转运动并向驱动钻杆内注水，下行至目标深度后，停止向驱动钻杆内注水；驱动钻杆旋转运动时，带动切割装置旋切与其接触的土体；

步骤四、令升降系统动作，带动驱动钻杆、限位管和切割装置同步上行，直至脱离欲拉张沉陷整体；上行过程中，驱动结构带动驱动钻杆持续做绕轴旋转运动，且供料装置经封闭结构向限位管内持续注入阻断剂，阻断剂经喷施头喷施在被切割装置切割的土体上，与土体混合，令阻断剂与土体混合形成的结构为分隔层；

步骤五、移动应力阻断施工用装置至交界线中未形成分隔层的区域，重复步骤一至四，直至交界线下方全部或所有目标区域均形成分隔层。

进一步，该方法还包括：

在松散层B内设置保护区，在保护区外设置U型防护线，然后在U行防护线上布设整体A，重复步骤三和四，直至U行防护线下均形成分隔层；其中，U型防护线的开口方向背离松散层A，所述U行防护线的两端设置在松散层B内或外。

(三)有益效果

本发明提供的应力阻断施工用装置及方法，通过切割装置可将松散层分为临近采空区一侧的松散层A和背离采空区一侧的松散层B，并在二者之间形成分隔层；分隔层可有效消除松散层A和松散层B之间的拉应力，从而可降低松散层B受到采空区沉陷的影响，有助于缩小采空区沉陷影响范围。

分隔层的形成，避免了支挡构筑物的布设，从而无须进行支挡构筑物的回收，避免了现有技术中布设支挡构筑物进行采空区沉陷范围缩小时存在的布设成本、施工难度大、设备回收困难等缺陷，便于提高施工效率。

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他的附图。

图1为实施例提供的应力阻断施工用装置示意图；

图2为实施例提供的切割装置、驱动钻杆、限位管等连接关系示意图；

图3为一种实施例提供的连接件、限位结构、驱动钻杆和纤维管的连接关系剖视图；

图4为实施例提供的连接件、限位结构、驱动钻杆和限位管等连接关系侧视剖视图；

图5为采空区、松散层A、松散层B等分布位置示意图。

图中：1、驱动钻杆；2、驱动轮；3、传动装置；4、限位结构；5、连接件；6、切割装置；7、喷施头；8、外部装置；9、钻头；10、限位管；3-1、传动件；3-2、驱动链；4-1、夹盘；4-2、夹槽；4-3、平面轴承；5-1、上部A；5-2、下部B；6-1、驱动盘；6-2、导板；6-3、锯链A；6-4、传动轮；6-5、旋转轴；6-6、限位件；6-6-1、定位螺钉；6-6-2、环形定位槽；8-1、升降系统；8-1-1、升降平台；8-2、驱动结构；8-3、封闭结构；8-4、供料装置；8-4-1、供料管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1

为了解决现有技术中施工支挡构筑物时，存在对支挡构筑物要求高，施工困难，需要布设多个支挡构筑物，导致布设成本高，回收困难等缺陷，本申请的主要思路为：

通过对施工用钻杆进行改造，使其具备切割土体的功能，并在切割土体的过程中，对切割土体喷施阻断剂，使得被切割的土体与阻断剂混合后，形成分隔层，从而分隔层两侧的松散层之间可被有效分离，避免了二者间拉应力的产生。

进而在采空区沉陷过程中，松散层A无法对松散层B产生拉应力，使松散层B沉陷过程中，其沉陷影响仅受自身重力的影响，有助于缩小松散层A在沉陷过程中受影响的范围。

为了更好的理解本申请的技术方案，下边将结合具体实施例和附图对本申请的技术方案进行详细的介绍。

结合附图1至4，本申请的一方面，提供一种应力阻断施工用装置，其组成包括驱动钻杆1(中空结构)、限位管10、切割装置6、外部装置8等等。

驱动钻杆1的底部安装有钻头9，用于向下旋进。

切割装置6用于对与其外缘接触的松散层进行旋切，使得被切割土体能够与阻断剂混合，以便于形成分隔层。

为了对切割装置6提供动力，以及使切割装置6整体能够上下行以切割松散层，本实施例中，在驱动钻杆1上依次套设有限位管10、驱动轮2、限位结构4和连接件5。

其中，连接件5套设在驱动钻杆1的外侧(二者可相对旋转运动)，并通过限位结构4与驱动钻杆1连接，限位结构4限制驱动钻杆1和连接件5的相对位置，使得二者在外力操作限位管10或驱动钻杆1上下行时，二者能够保持同步上下行，且驱动钻杆1和限位管10在上下行过程中可被外力带动做相对绕轴旋转运动。

连接件5的顶端与限位管10底端固定连接，并封闭限位管10底端，限位管10与驱动钻杆1外部互不接触。

借助连接件5和限位结构4可实现限位管10与驱动钻杆1的同步上下行和相对绕轴旋转运动。

其次，切割装置6设于限位管10外并与之固定连接，驱动钻杆1经驱动轮2和传动装置3与切割装置6连接，驱动钻杆1旋转运动时，经驱动轮2和传动装置3带动切割装置6运行，进行旋切动作；当外力固定限位管10仅带动其上下行时(驱动钻杆1同步上下行)，令驱动钻杆1相对限位管10旋转运动，则可实现切割装置6旋切运动时同步上下行，从而实现对松散层由上而下的切割目的；切割装置6在水平方向上具有一定的宽度，则在下行至目标距离后，可形成矩形状的切割面。

为了令限位管10内的阻断剂喷施在切割装置6的旋切部位上，还在限位管10外设置有喷施头7，喷施头7与限位管10内腔连通，且喷施头7的喷施口设在距离切割装置6外缘设置距离处，其喷出的阻断剂可与切割装置6外缘切割的土体进行混合。

为了带动限位管10、驱动钻杆1、切割装置6进行上下行等，外部装置8的组成包括升降系统8-1、驱动结构8-2、封闭结构8-3和供料装置8-4，参考图1。

其中，限位管10的顶端与升降系统8-1中的升降平台8-1-1固定连接，升降系统8-1经升降平台8-1-1带动限位管10上下行(驱动钻杆1、切割装置6等同步)；升降平台8-1-1上还安装有驱动结构8-2和封闭结构8-3，驱动结构8-2与驱动钻杆1顶端连接，可令驱动钻杆1做绕轴旋转运动并可向驱动钻杆1内注水，而封闭结构8-3则套设在驱动钻杆1上并封闭限位管10顶端，供料装置8-4则经供料管8-4-1与封闭结构8-3连接，用于向限位管10内注入带压的阻断剂，阻断剂经喷施头7喷向切割装置6后，与土体混合，待切割装置6脱离土体后，土体与阻断剂混合形成分隔层。

设备工作时，升降系统8-1经升降平台8-1-1带动限位管10上下行，驱动钻杆1伴随上下行，驱动结构8-2则带动驱动钻杆1做相对限位管10的旋转运动，驱动钻杆1经驱动轮2和传动装置3带动切割装置6运行，对与其外缘接触的土体进行切割，供料装置8-4经供料管8-4-1和封闭结构8-3向限位管10内注入带压的阻断剂，阻断剂经喷施头7喷射在切割装置6旋切的土体上，阻断剂与土体形成的混合物在与切割装置脱离接触后形成分隔层。

通过上述结构，可有效的将一定宽度(切割装置6水平投影的宽度)土体自上而下进行切割，并令阻断剂与被切割的土体混合，形成分隔层，相比于设置支挡构筑物，可有效降低施工难度，同时省略了回收支挡构筑物的操作，缩短了施工总时长，同时能够降低采空区沉陷的影响范围。

特别的，结合附图2和4，本实施例中，切割装置6的组成包括驱动盘6-1、导板6-2、锯链A6-3、传动轮6-4、旋转轴6-5和限位件6-6；驱动盘6-1与传动轮6-4固定连接并同轴分布，二者构成整体A，整体A套设在旋转轴6-5上，旋转轴6-5与限位管10垂直连接，驱动盘6-1处于限位管10与传动轮6-4之间，传动轮6-4通过限位件6-6与旋转轴6-5连接(限位件6-6用于保持传动轮6-4与旋转轴6-5的相对位置)；驱动盘6-1和导板6-2(导板6-2与限位管10固定连接)在水平方向上依次设置并同轴分布，且二者处于同一竖直面，同时二者构成的整体上套设有锯链A6-3，驱动盘6-1与锯链A6-3啮合；则驱动盘6-1旋转运动时，带动与其啮合的锯链A6-3绕驱动盘6-1与导板6-2构成的整体外缘进行旋转运动，从而对处于其外围与其接触的松散层进行切割。

特别的，在部分实施中，为了便于切割，导板6-2中背离驱动盘6-1的端部A在竖直方向上的长度小于驱动盘6-1的外径，即使得驱动盘6-1与导板6-2构成近半梭形结构，切割土体时，锯链A6-3中处于驱动盘6-1的顶端或底端对应的部分先与土体接触，之后依次传递到其它部分，从而便于降低切割难度，并有助于提高切割效率。

特别的，为了进一步提高切割效率和切割面积，参考图2，本实施例中，切割装置6内的导板6-2为两个，两个导板6-2在水平方向上基于驱动盘6-1的竖向轴线对称设置，分设驱动盘6-1的两侧，从而可扩大切割装置6单次切割时的切割面积；此时，驱动盘6-1与两个导板6-2构成完整的梭形结构，可进一步提高切割效率；其中，两个导板6-2均与限位管10固定连接。

特别的，为了进一步提高切割效率和切割面积，部分实施例中，切割装置6、传动装置3和喷施头7构成的整体为两个，且二者基于驱动钻杆1的轴线对称设置。

即驱动钻杆同步驱动两套切割装置进行，在切割完成时，可形成两个分隔层，从而便于进一步提高阻断拉应力的效果。

特别的，传动装置3的目的在于驱动切割装置6运动，结合附图2和4，本实施例中，传动装置3的组成包括传动件3-1和驱动链3-2，传动件3-1的转动安装在连接件5上，其一端与驱动轮2啮合，另一端与套设在其上的驱动链3-2啮合，驱动链3-2的另一端套设在传动轮6-4上并与之啮合。

即驱动钻杆1经驱动轮2、传动件3-1、驱动链3-2和传动轮6-4后带动驱动盘6-1旋转运动，并带动锯链A6-3进行旋切运动。

特别的，限位结构4的目的在于连接驱动钻杆1和连接件5，令二者能够同步上下行和相对旋转运动，结合附图3，在一些实施例中，限位件6-6的组成包括套设在驱动钻杆1上的夹盘4-1和开设在连接件5上的夹槽4-2，连接件5套设在驱动钻杆1上，夹盘4-1设于夹槽4-2内并与驱动钻杆1固定连接，使得连接件5和驱动钻杆1仅能做相对绕轴旋转运动，而驱动钻杆1上下行时，连接件5在夹盘4-1和夹槽4-2的作用下与驱动钻杆1同步上下行(参考图3)；其中，部分实施例中，还可在夹盘4-1的两侧分别设置一个套设在驱动钻杆1外的平面轴承4-3，用于降低摩擦力。

特别的，结合附图4，本实施例中，为了降低设备的制造成本和难度，并提高设备的使用寿命，还令连接件5为上部A5-1和下部B5-2构成的壳体结构，限位结构4的组成则包括两个夹盘4-1和两个平面轴承4-3；其中，一个夹盘4-1的顶部与上部A5-1内腔顶部之间设置有一个平面轴承4-3，另一个夹盘4-1的底部与下部B5-2内腔底部之间设置有另一个平面轴承4-3，两个夹盘4-1分别与驱动钻杆1固定连接，两个平面轴承4-3则套设在驱动钻杆1外；从而两个夹盘4-1和两个平面轴承4-3可有效降低连接件5与夹盘4-1之间的摩擦力；驱动轮2与传动件3-1均设于下部B5-2内，传动件3-1背离驱动钻杆1的端部设于下部B5-2外。

通过上述设置，可对驱动轮2、传动件3-1等进行有效防护，便于提高其使用寿命，连接件5分体式设置，便于设备的拆卸维护。

特别的，限位件6-6的目的在于限制传动轮6-4和旋转轴6-5之间的位置，其结构可为多种形式，例如令限位件6-6为在旋转轴6-5外端固定安装的挡板，挡板外径大于传动轮6-4外径，从而起到限位作用；

另一种实现方式，如图4，本实施例中，限位件6-6的组成包括定位螺钉6-6-1和开设在旋转轴6-5上的环形定位槽6-6-2，定位螺钉6-6-1与传动轮6-4螺纹连接，其内端设于环形定位槽6-6-2内。

通过上述设置，可有效限定传动轮6-4与旋转轴6-5间的相对位置。

特别的，为了令阻断剂能够充分与被切割的土体混合，在本实施例中，还令限位管10上安装有两个喷施头7，两个喷施头7分处驱动盘6-1的上下两侧，并均喷向锯链A6-3；从而可达到阻断剂与被切割土体充分混匀的目的，便于分隔层的形成；其中，每个喷施头7的开口方向为竖直方向上垂直于锯链A6-3、水平方向上垂直于锯链A6-3或倾向方向上朝向锯链A6-3，三种中的一种，以实现阻断剂与土体的充分混合。

特别的，为了便于传动，本实施例中，驱动轮2和传动件3-1与其啮合的端部均为伞型齿轮(型号不同)。

特别的，部分实施例中，为了保持连接件5内的密封性，还令驱动钻杆1上套设有两个密封圈(图中未示出，也可为其它密封结构)，两个密封圈分别嵌置在连接件5与驱动钻杆1的连接处，以实现密封。

特别的，本实施例中，为了降低传动件3-1与连接件5间的摩擦力，还令传动件3-1处于连接件5侧壁内的部分上套设有轴承A，从而便于降低相应的摩擦力。

特别的，部分实施例中，为了降低驱动链3-2的传动难度，还令驱动链3-2为锯链B(与传动件3-1和传动轮6-4分别啮合)，使其也具有切割土体的能力，从而可有效降低传动难度。

特别的，部分实施例中，为了降低传动轮6-4和驱动盘6-1构成的整体与旋转轴6-5间的摩擦力，还可令旋转轴6-5上套设有轴承B，传动轮6-4和驱动盘6-1构成的整体套设在轴承B上，从而降低相应的摩擦力。

特别的，钻头9可为多种形式(钻杆内的液体可经钻头9排出)，例如牙轮钻头9，为了便于向下旋进，部分实施例中，连接件5在水平方向上的投影处于钻头9形成的旋切面内；即钻头9旋切出的路径可有效容纳连接件5，从而降低连接件5下行过程中的难度，而上行时，因土体均被旋切过，较为松散，对连接件5上行的影响较小。

特别的，为了进一步降低设备向下旋转的难度，部分实施例中，还令连接件5、传动件3-1、驱动链3-2、旋转轴6-5构成的整体在水平方向上的投影处于钻头9形成的虚拟选切面内，从而可进一步降低设备下行时的阻力。

特别的，部分实施例中，驱动钻杆1顶部还可拼接其它外径与其相同的钻杆，从而增加其整体长度，以便于下行至目标深度；同样的，限位管10的顶部还可拼接其它外径与之相同的接管，从而增加其整体长度，以便于下行至目标深度。

特别的，本实施例中，应力阻断施工用装置还可整体设于移动装置上，从而便于设备整体的移动。

本实施例提供的应力阻断施工用装置工作时，升降系统8-1经升降平台8-1-1带动限位管10和驱动钻杆1同步上下行，驱动结构8-2令驱动钻杆1旋转运动，而限位管10则仅下行不旋转，钻杆底部的钻头9先与松散层接触向下旋进，形成松散的路径；驱动钻杆1旋转运动的过程中，带动驱动轮2竖向绕着旋转运动，驱动轮2带动传动件3-1做水平绕轴旋转运动，传动件3-1经驱动链3-2和传动轮6-4带动驱动盘6-1做水平绕轴旋转运动，驱动盘6-1则带动锯链A6-3在驱动盘6-1与导板6-2构成的整体上做水平绕轴旋转运动，运动过程中切割处于其上方或下方的土体。

在上述过程中，供料装置8-4可经供料管8-4-1和封闭结构8-3向限位管10内灌注带压的阻断剂(也可不注入阻断剂)，喷施时，阻断剂经喷施头7喷施在锯链A6-3上，与被切割土体进行混合，也可被锯链A6-3带动与被切割土体混合；驱动结构8-2还可向驱动钻杆1内注水，用于降低被切割土体的阻力。

实施例2

参考图5，本发明的另一方面，还提供一种应力阻断施工方法，该方法包括：

步骤一、将欲拉张沉陷整体划分为临近采空区的松散层A和背离采空区的松散层B；

步骤二、在松散层A和松散层B的交界线上布设应力阻断施工用装置；

步骤三、升降系统8-1动作，令驱动钻杆1和限位管10同步下行，直至下行至目标深度；下行过程中，驱动结构8-2令驱动钻杆1做绕轴旋转运动并对驱动钻杆1注水(用于降低土体阻力)；

步骤四、升降系统8-1动作，令驱动钻杆1和限位管10同步上行，直至脱离欲拉张沉陷整体；上行过程中，供料装置8-4经供料管8-4-1和封闭结构8-3向限位管10内持续注入带压的阻断剂，阻断剂经喷施头7喷施在被锯链A6-3切割的土体上，阻断剂与土体混合形成的整体在与切割装置6脱离接触后形成分隔层；驱动结构8-2持续令驱动钻杆1做绕轴旋转运动。

步骤五、移动应力阻断施工用装置至交界线上未形成分隔层的区域，重复步骤一至四，直至交界线下方全部或所有目标区域均形成分隔层。

特别的，部分实施例中，还包括在松散层B内设置保护区，在保护区外缘设置U型防护线，其中U型防护线的开口方向背离采空区方向，U行防护线的两端可设置在松散层B外或松散层B中目标位置处(如仅在对应保护区外围)，然后在U行防护线上布设整体A，重复步骤三和四，直至U行防护线下均形成分隔层。

其中，保护区可以为多个。

欲拉张沉陷整体所得方法为：

将已沉陷盆地划分为延伸方向与工作面推进方向上平行的三块沉陷整体，三块沉陷整体中处于采空区投影所在的部分为中部沉陷整体，处于中部沉陷整体两侧的两部分为分别为拉张沉陷整体；

将拉张沉陷整体的底部所在界面为变形界面，将每个变形界面沿工作面推进方向延伸，延伸的部分为欲变形边界，其上的岩土体为欲拉张沉陷整体(参考CN 113187555A)。

通过上述设置，可有效的在分界线处形成分隔层或在U型防护线下形成分隔层，从而可有效的降低松散层A对松散层B的影响，进而降低采空区沉陷过程中，对松散层B及松散层B内保护区的沉陷影响范围。

综上所述，本申请提供的应力阻断施工用装置及方法，具有以下有益效果：

1、避免了现有技术中需布设大量支挡构筑物的缺陷，降低了施工成本和难度；

2、不涉及支挡构筑物回收事项，便于缩短总的施工时长；

3、形成的分隔层能够有效切断相应的拉应力，便于降低采空区沉陷影响范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种应力阻断施工用装置，其特征在于，包括驱动钻杆，所述驱动钻杆底部安装有钻头；所述驱动钻杆上依次套设有限位管、驱动轮、限位结构和连接件；还包括传动装置、外部装置和切割装置，所述外部装置的组成包括升降系统、驱动结构、封闭结构和供料装置；

升降系统中的升降平台与限位管顶端固定连接，用于带动限位管上下行；

连接件与限位管底端固定连接，并封闭限位管底端；

所述限位结构连接驱动钻杆和连接件，用于令驱动钻杆和限位管同步上下行；

所述升降平台上还安装有驱动结构和封闭结构，所述驱动结构与驱动钻杆顶端连接，用于驱动钻杆相对限位管旋转运动及向驱动钻杆内注液，所述封闭结构套设在驱动钻杆上并与限位管顶端连接，用于封闭限位管顶端；供料装置经供料管与封闭结构连接，用于向限位管内输入阻断剂；

所述切割装置与限位管固定连接，用于切割与其外缘接触的土体；

所述传动装置安装在连接件上，并连接驱动轮和切割装置，用于令驱动钻杆经驱动轮和传动装置驱动切割装置运行；

所述限位管还连通有喷施口设于距切割装置外缘设定距离处的喷施头；

所述切割装置的组成包括驱动盘、导板、锯链A、传动轮、旋转轴和限位件；所述驱动盘与传动轮连接且同轴分布并构成整体A；所述整体A套设在旋转轴上；所述传动轮与旋转轴通过限位件连接；所述旋转轴与限位管外壁垂直连接；所述驱动盘的一侧设置有与其共面的导板，所述锯链A套设在驱动盘与导板构成整体的外缘上，并与驱动盘啮合；所述导板与限位管外壁固定连接；所述驱动轮与传动装置连接；

所述传动装置的组成包括传动件和驱动链；所述传动件转动安装在连接件上；所述传动件的一端与驱动轮啮合，另一端与传动轮构成的整体上套设有驱动链；

所述连接件为壳体结构，并由上部A和下部B构成，所述上部A与下部B通过多个连接螺钉连接；所述限位结构的组成包括套设在驱动钻杆上的两个夹盘和两个平面轴承，两个所述夹盘均与驱动钻杆固定连接；一个所述夹盘与上部A内腔顶部之间设置有一个平面轴承，另一个所述夹盘与下部B内腔底部之间设置有另一个平面轴承；所述驱动轮和所述传动装置的局部均设于下部B内；

所述应力阻断施工用装置用于将松散层分为临近采空区一侧的松散层A和背离采空区一侧的松散层B，并在二者之间形成分隔层，所述分隔层为阻断剂经喷施头喷施在被切割装置切割的土体上，阻断剂与土体混合形成的结构。

2.根据权利要求1所述的一种应力阻断施工用装置，其特征在于，所述导板具体为两个，且基于驱动盘中心处对称设置，所述锯链A套设在驱动盘和两个所述导板构成的整体上。

3.根据权利要求1所述的一种应力阻断施工用装置，其特征在于，所述切割装置、喷施头和传动装置构成整体B，所述整体B为两个，并基于驱动钻杆的轴线对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种应力阻断施工用装置，其特征在于，驱动钻杆竖直设置时，连接件在水平面上的投影处于钻头旋切面内。

5.一种利用权利要求1至4任一所述的一种应力阻断施工用装置进行应力阻断施工的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一、将欲拉张沉陷整体划分为临近采空区的松散层A和背离采空区的松散层B；

步骤二、在欲拉张沉陷整体沉陷前，于松散层A和松散层B的交界线上布设所述的一种应力阻断施工用装置；

步骤三、令升降系统动作，带动驱动钻杆、限位管和切割装置同步下行，直至下行至目标深度；下行过程中，驱动结构带动驱动钻杆做绕轴旋转运动并向驱动钻杆内注水，下行至目标深度后，停止向驱动钻杆内注水；驱动钻杆旋转运动时，带动切割装置旋切与其接触的土体；

步骤四、令升降系统动作，带动驱动钻杆、限位管和切割装置同步上行，直至脱离欲拉张沉陷整体；上行过程中，驱动结构带动驱动钻杆持续做绕轴旋转运动，且供料装置经封闭结构向限位管内持续注入阻断剂，阻断剂经喷施头喷施在被切割装置切割的土体上，与土体混合，令阻断剂与土体混合形成的结构为分隔层；

步骤五、移动应力阻断施工用装置至交界线中未形成分隔层的区域，重复步骤一至四，直至交界线下方全部或所有目标区域均形成分隔层。

6.根据权利要求5所述的一种应力阻断施工用装置进行应力阻断施工的方法，其特征在于，该方法还包括：

在松散层B内设置保护区，在保护区外设置U型防护线，然后在U行防护线上布设整体A，重复步骤三和四，直至U行防护线下均形成分隔层；其中，U型防护线的开口方向背离松散层A，所述U行防护线的两端设置在松散层B内或外。