CN208122880U - 用于煤矿工作面顶板的支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，包括：囊袋，所述囊袋上设置有第一通孔，所述第一通孔内插接有第一管道，所述第一管道与所述囊袋连通；单向阀，所述单向阀设置在所述第一管道上，所述单向阀用于限制所述第一管道内流体流动方向；动力机构，所述动力机构与所述第一管道连接，且通过所述第一管道向所述囊袋内提供流体。本实用新型提供一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，可对顶板实现快速且有效地支护，缩短施工时间，生产成本低，同时保证作业人员在安全的环境下作业，提高安全系数。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿开采技术领域，更具体地，涉及一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置。
背景技术
采用大采高综采采煤工艺是建设高产高效现代化矿井的重要途径。在大采高综采工作面开采过程中，若处理不当，顶板很可能发生冒顶事故；冒顶事故主要危机冒顶区及其附近的工作人员的人身安全，若冒顶范围较大，会影响工作面的通风，甚至危机工作面上所有作业人员的人身安全。
当顶板连续发生断裂，裂缝增加或裂隙张开，预示顶板破碎并出现漏冒。目前，顶板漏冒采用注化学浆、锚杆-索超前支护、铺网形成假顶等方法进行处理，而上述方法都需要较长时间施工，不能及时有效地支护管控漏冒的顶板；而且，作业人员进入支架前或靠近漏冒的煤帮侧进行施工钻眼和铺挂网的安全系数低，有时甚至存在空顶下作业现象，严重危机作业人员的安全；工作面发生支架空顶倒架，使得推进度非常慢，也造成防灭火压力大，进一步增加材料费和人工投入，生产成本非常高且安全没有保障。
因此，需要一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，来解决上述问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，可对顶板实现快速且有效地支护，缩短施工时间，生产成本低，同时保证作业人员在安全的环境下作业，提高安全系数。
基于上述目的本实用新型提供的一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，包括：
囊袋，所述囊袋上设置有第一通孔，所述第一通孔内插接有第一管道，所述第一管道与所述囊袋连通；
单向阀，所述单向阀设置在所述第一管道上，所述单向阀用于限制所述第一管道内流体流动方向；
动力机构，所述动力机构与所述第一管道连接，且通过所述第一管道向所述囊袋内提供流体。
优选地，所述囊袋外表面设置有保护套。
优选地，所述保护套采用抗拉强度不低于2.0MPa的纤维布制作而成。
优选地，用于煤矿工作面顶板的支撑装置还包括：压力监测部件，所述压力监测部件设置在所述第一管道上，且位于所述囊袋和所述单向阀之间，所述压力监测部件用于对所述第一管道内压力进行监测。
优选地，所述第一通孔的边沿处设置有第一密封件，所述第一密封件用于为所述第一管道提供密封。
优选地，所述囊袋上设置有第二通孔，所述第二通孔内插接有第二管道，所述第二管道与所述囊袋连通，所述第二管道上设置有用于控制通断的安全阀。
优选地，用于煤矿工作面顶板的支撑装置还包括：压力开关，所述压力开关设置在所述安全阀上，所述压力开关可根据所述第二管道内的压力控制所述安全阀的启停。
优选地，所述第二通孔的边沿处设置有第二密封件，所述第二密封件用于为所述第二管道提供密封。
优选地，所述第一管道和/或所述第二管道采用软管制作而成。
另外，优选地，所述囊袋的长度为1500～3000mm。
从上面所述可以看出，本实用新型提供的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，与现有技术相比，具有以下优点：首先，填充后的囊袋对顶板提供快速且有效地支护，缩短施工时间，操作安全简便，移动运输方便，生产成本低，且可根据冒顶区范围选择适应的填充量；同时保证作业人员可在安全的环境内作业，提高安全系数。其次，泄压囊袋铺设在液压支架的顶梁上，起到“人工假顶”的隔膜作用，能够阻挡破碎矸石从架间漏出，防止液压支架空顶，可预防液压支架倒架。最后，囊袋通过流体填充，侧向伸展能力强，具有一定的扩压强度，在不同囊袋相互挤压下，对架前空顶范围的煤帮进行挤压，起到很好的超前支护效果。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例进行描述，本实用新型的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为本实用新型具体实施例中采用的用于煤矿工作面顶板的支撑装置的示意图。
图2为图1所示的用于煤矿工作面顶板的支撑装置的使用状态示意图。
其中附图标记：
10：囊袋；11：第一管道；20：单向阀；30：动力机构；
40：压力监测部件；50：安全阀；51：第二管道；
100：顶板；200：液压支架。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1为本实用新型具体实施例中采用的用于煤矿工作面顶板的支撑装置的示意图。图2为图1所示的用于煤矿工作面顶板的支撑装置的使用状态示意图。如图1和图2所示，用于煤矿工作面顶板的支撑装置包括：囊袋10、单向阀20和动力机构30。
囊袋10上设置有第一通孔(未标识)，第一通孔内插接有第一管道11，第一管道11与囊袋10连通。
单向阀20设置在第一管道11上，单向阀20用于限制第一管道11内流体流动方向。
动力机构30与第一管道11连接，且通过第一管道11向囊袋10内提供流体。
当顶板100发生冒顶时，将囊袋10送入到冒顶区，单向阀20和动力机构30可设置在液压支架200上，方便作业人员操作；打开单向阀20，启动动力机构30，动力机构30通过第一管道11向囊袋10提供流体，流体填充到囊袋10内，单向阀20限制流体从囊袋10内溢出；当囊袋10内部压力达到一定数值(如2.0MPa)后，关闭动力机构30，囊袋10膨胀后便对顶板和帮部起到了支撑和堵漏作用。上述装置可对顶板提供快速且有效地支护，缩短施工时间，操作安全简便，移动运输方便，生产成本低，且可根据冒顶区范围选择适应的填充量；同时保证作业人员可在安全的环境(例如液压支架下方)内作业，提高安全系数。
在本实施例中，动力机构30包括但不限于输送泵，或工作面压风管道，向囊袋10内填充气体，充气压力为0.01MPa，囊袋充气后支撑能力不小于30t。
在顶板冒顶区周边可能存在较尖锐的矸石，为避免囊袋被划破，优选地，囊袋10外表面设置有保护套(未标识)。通过设置保护套，为囊袋10提供保护作用，避免矸石划破囊袋10造成漏气，影响支撑性能。
优选地，保护套采用抗拉强度不低于2.0MPa的纤维布制作而成。纤维布具有抗拉强度好、质量轻、耐高温高压等优点，为囊袋10提供保护作用，延长囊袋10的使用寿命。
优选地，用于煤矿工作面顶板的支撑装置还包括：压力监测部件40，压力监测部件40设置在第一管道11上，且位于囊袋10和单向阀20之间，压力监测部件40用于对第一管道11内压力进行监测。通过设置压力检测部件40，可以实时监测囊袋10的填充状态，避免压力过大造成破裂。在本实施例中，压力监测部件40包括但不限于压力表、压力传感器等。
为提高密封性，保证囊袋具有足够的支撑性能和稳定性能，优选地，第一通孔的边沿处设置有第一密封件(未示出)，第一密封件用于为第一管道11提供密封。第一密封件可增加囊袋10的第一通孔与第一管道11连接处的密封性，避免囊袋10在承压时内部流体从连接处溢出。
为避免填充过量造成囊袋破裂，优选地，囊袋10上设置有第二通孔(未标识)，第二通孔内插接有第二管道51，第二管道51与囊袋10连通，第二管道51上设置有用于控制通断的安全阀50。当囊袋10内压力过大时，打开安全阀50，囊袋10内气体从通过第二管道51溢出到环境中。当移动液压支架或顶板压力变大时，可以启停动力机构30或安全阀50来保证囊袋内外的压力平衡；当囊袋内压力不足时，开启动力机构30向囊袋10内填充；当囊袋10内压力过大时，开启安全阀50进行泄压，以防止囊袋10突然破裂。即使囊袋10完全泄压，囊袋10铺设在液压支架200的顶梁上，起到“人工假顶”的隔膜作用，能够阻挡破碎矸石从架间漏出，防止液压支架200空顶，可预防液压支架200倒架。
在本实施例中，第一通孔和第二通孔可分别设置在囊袋10的相对两端端面上。
为实现安全阀自动启停，优选地，用于煤矿工作面顶板的支撑装置还包括：压力开关(未示出)，压力开关设置在安全阀50上，压力开关可根据第二管道51内的压力控制安全阀50的启停。通过压力开关控制安全阀50的自动启停，来提高囊袋10的安全性能。
为提高密封性，保证囊袋具有足够的支撑性能和稳定性能，优选地，第二通孔的边沿处设置有第二密封件(未示出)，第二密封件用于为第二管道51提供密封。第二密封件可增加囊袋10的第二通孔与第二管道51连接处的密封性，避免囊袋10在承压时内部流体从连接处溢出。
因冒顶区空间有限，优选地，第一管道11和/或第二管道51采用软管制作而成。软管对空间要求较小。软管可采用与囊袋相同的材料(纤维布)制作而成。在本实施例中，软管和囊袋10可采用连接件(如L型管)进行连接。
根据顶板冒落形状和支架结构，可制作出不同的规格型号的囊袋，根据顶板漏空的情况，通过选择合适大小和数量的囊袋；当发生冒顶区范围较大时，可同时采用多个囊袋进行支撑，为加快囊袋的膨胀速度，通常囊袋的体积不宜过大。另外，优选地，囊袋10的长度为1500～3000mm。通常，填充完毕的囊袋10呈柱状，直径约为800mm。
下面进一步介绍用于煤矿工作面顶板的支撑装置的安装和使用过程。
安装过程包括：作业人员在液压支架200下，利用钎杆将囊袋10从架间放入顶板100的冒顶区，第一管道11和第二管道51均从冒顶区内下落，使得单向阀20、安全阀50、压力监测设备40等均在可操作范围内，选用工作面压风管道作为动力机构30，将第一管道11与工作面压风管道连通。
使用过程包括：开启单向阀20，由工作面压风管道向第一管道11供风，气流通过单向阀20进入囊袋10，根据压力监测设备40的实时监测，来控制囊袋10的充气量，囊袋10可通过充气膨胀对冒顶区的异形空间进行封闭，阻止已经破碎的煤矸岩块继续冒落，使破碎松散的煤矸在囊袋10上部形成“人工假顶”，来实现对顶板及时有效支护。
当囊袋10压力不足时，由工作面压风管道继续向第一管道11供风；当囊袋10内压力达到上限时，压力开关控制安全阀50开启，进行自动泄压，防止气囊破裂。当矸石划破保护套及囊袋10，造成囊袋10破裂，破裂后的囊袋10可在顶板100上形成一层“隔膜”，有效阻止破碎煤矸的外漏，对预防支架倒架起到关键性作用。
从上面的描述和实践可知，本实用新型提供的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，与现有技术相比，具有以下优点：首先，填充后的囊袋对顶板提供快速且有效地支护，缩短施工时间，操作安全简便，移动运输方便，生产成本低，且可根据冒顶区范围选择适应的填充量；同时保证作业人员可在安全的环境内作业，提高安全系数。其次，泄压囊袋铺设在液压支架的顶梁上，起到“人工假顶”的隔膜作用，能够阻挡破碎矸石从架间漏出，防止液压支架空顶，可预防液压支架倒架。最后，囊袋通过流体填充，侧向伸展能力强，具有一定的扩压强度，在不同囊袋相互挤压下，对架前空顶范围的煤帮进行挤压，起到很好的超前支护效果。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，包括：
囊袋，所述囊袋上设置有第一通孔，所述第一通孔内插接有第一管道，所述第一管道与所述囊袋连通；
单向阀，所述单向阀设置在所述第一管道上，所述单向阀用于限制所述第一管道内流体流动方向；
动力机构，所述动力机构与所述第一管道连接，且通过所述第一管道向所述囊袋内提供流体。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述囊袋外表面设置有保护套。
3.根据权利要求2所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述保护套采用抗拉强度不低于2.0MPa的纤维布制作而成。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，还包括：压力监测部件，所述压力监测部件设置在所述第一管道上，且位于所述囊袋和所述单向阀之间，所述压力监测部件用于对所述第一管道内压力进行监测。
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述第一通孔的边沿处设置有第一密封件，所述第一密封件用于为所述第一管道提供密封。
6.根据权利要求1至3任一项所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述囊袋上设置有第二通孔，所述第二通孔内插接有第二管道，所述第二管道与所述囊袋连通，所述第二管道上设置有用于控制通断的安全阀。
7.根据权利要求6所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，还包括：压力开关，所述压力开关设置在所述安全阀上，所述压力开关可根据所述第二管道内的压力控制所述安全阀的启停。
8.根据权利要求6所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述第二通孔的边沿处设置有第二密封件，所述第二密封件用于为所述第二管道提供密封。
9.根据权利要求6所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述第一管道和/或所述第二管道采用软管制作而成。
10.根据权利要求1至3任一项所述的用于煤矿工作面顶板的支撑装置，其特征在于，所述囊袋的长度为1500～3000mm。
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| CN111305896A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 西安科技大学 | 一种利用液压支架后囊袋充填点源式间隔支撑减损方法 |
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2018
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| CN111305896A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 西安科技大学 | 一种利用液压支架后囊袋充填点源式间隔支撑减损方法 |
| CN111305896B (zh) * | 2020-03-11 | 2022-02-22 | 西安科技大学 | 一种利用液压支架后囊袋充填点源式间隔支撑减损方法 |
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