CN210134952U - 一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置 - Google Patents
一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,该袋式充填护顶的装置包括:承载平台、多个单体支柱、前挡板、后挡板以及充填袋,承载平台水平设置在巷道内,用于承载充填体,多个单体支柱对承载平台起到支撑作用,前挡板和后挡板设置于承载平台的前后两端用于阻挡充填体的膨胀,承载平台、巷道两帮、顶板、前挡板和后挡板共同形成充填空间,充填袋置于充填空间内,可有效解决充填体不能充分接顶的问题。本实用新型适用于大断面超高回采巷道,充填过程机械化程度高,工人劳动强度低,充填体接顶面积大,稳定性高,安全性高,承载能力大,能提供给单体柱足够的工作阻力,充填高度可控,可提高沿顶掘进巷道挖底高度,增加资源回收率。
Description
技术领域
本实用新型属于巷道顶板支护技术领域,具体涉及一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置。
背景技术
由于巷道掘进技术和支护技术等方面的原因,厚煤层托顶煤回采巷道锚网支护技术一直难以推广,沿底掘进的回采巷道以架U形棚为主,沿顶板掘进的巷道以锚杆支护为主。厚煤层沿顶掘进回采巷道在工作面端头会遗留大量底煤,造成煤炭资源的浪费。对回采巷道内底煤进行超前开挖回收能够提高资源回收率,增加经济效益,但是会出现回采巷道过高的问题,大断面超高回采巷道具有顶板支护困难和稳定性差的缺点,对工作面的安全回采工作造成不利影响。对于大断面超高回采巷道,一般采用井字木垛充填方式进行顶板维护,但木垛充填的方式工作量大,工人劳动强度大,效率低,更重要的难题是井字木垛在护顶过程中接顶不充分、承载能力低且易变形,造成支撑巷道顶部木垛的单体支柱工作阻力小、受力不均,护顶效果差,易诱发顶板事故。在大断面超高回采巷道护顶方式上如何提高接顶效果、增加单体支柱工作阻力是需要解决的一大难题。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,已解决现有大断面超高回采巷道护顶过程中稳定性差、接顶不充分、承载能力低等问题,实现充填体高阻护顶的效果。
为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,所述袋式充填护顶的装置包括:
承载平台,所述承载平台呈方形,水平设置在巷道内,所述承载平台的左右两边与巷道两帮接触连接,用于承载充填体;
多个单体支柱,多个所述单体支柱设置在所述承载平台的下方,对承载平台起支撑作用;
挡板,所述挡板呈方形,垂直设置在巷道内,所述挡板下部与所述承载平台垂直接触连接,所述挡板上部与巷道的顶板垂直接触连接,所述挡板包括前挡板和后挡板,所述前挡板和所述后挡板相对平行设置于所述承载平台的前后两端,用于阻挡所述充填体的膨胀;
所述承载平台、巷道两帮、顶板、所述前挡板和所述后挡板共同形成充填空间;
充填袋,所述充填袋置于所述充填空间内并且充填袋的顶部与顶板的金属网连接在一起,用于盛放充填体。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
多个所述单体支柱的距离为排距600mm、间距1000mm;
多个所述单体支柱配备多个柱鞋,避免巷道底部松软,插底深度过大。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述承载平台包括:
钢丝绳,所述钢丝绳设置于所述巷道两帮的锚杆上,所述钢丝绳间距与所述锚杆间距保持一致;
圆木,所述圆木悬挂在所述钢丝绳上,所述圆木平行放置于同一水平面上,所述圆木沿巷道延伸方向铺设,所述圆木长度比所述充填袋长度长2m;
钢梁,所述钢梁横跨搭接在所述圆木上,多个所述钢梁沿所述圆木方向依次铺设,所述钢梁间距为600mm;
第一木板,所述第一木板在水平方向上垂直于所述钢梁进行铺设,所述第一木板间距小于等于300mm;
第一钢筋网,所述第一钢筋网铺设在所述第一木板上。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述钢梁为π形钢梁;
所述第一钢筋网的连接为搭接连接,搭接长度不小于100mm;
所述第一钢筋网为矩形钢筋网。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述充填空间内的超出巷道两帮的锚杆和超出顶板的锚索用柔性材料进行包裹。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述柔性材料为充填料包装袋或者废旧轮胎内胎。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述前挡板和所述后挡板分别包括钢管、第二木板和第二钢筋网,所述钢管的两端设置在巷道的两帮上,所述第二钢筋网设置在所述钢管内侧,所述第二木板铺设在所述第二钢筋网内侧;
所述钢管在巷道两帮掏槽安装,掏槽深度不小于300mm;
所述钢管有足够的刚度且长度大于所述巷道两帮之间的宽度;
所述第二钢筋网的连接为搭接连接,搭接长度不小于100mm;
所述第二钢筋网为矩形钢筋网。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述充填袋为长方体袋体;
所述充填袋的宽度与高度分别比所述充填空间的宽度与高度大300mm;
所述充填袋顶部设置有长袖筒口,所述长袖筒口方向为巷道延伸的方向。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述长袖筒口有3个,分别为进气口、排气口和进浆口;
所述进气口与所述进浆口设置在同一侧,所述排气口设置在另一侧;
所述进气口的末端连接有一根直径19mm的高压气管;
所述进浆口的末端连接有一根直径60mm的高压胶管。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述充填袋为防水布制作而成的袋状。
与最接近的现有技术相比,本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果:
本实用新型是一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,本实用新型相比现有技术至少具有如下的技术效果:
1、本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,充填过程机械化程度高,工人劳动强度低;
2、本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,避免木垛充填护顶法的长时间高空作业,安全性高,充填体接顶面积大,稳定性高,承载能力大,能提供给单体柱足够的工作阻力;
3、本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,充填高度可控,可提高沿顶掘进巷道挖底高度,增加资源回收率,充填材料包装袋回收利用,避免了环境污染,降低生产成本。
附图说明
图1为本实用新型中充填空间整体布置图;
图2为本实用新型中充填袋形状示意图;
图3为本实用新型中充填袋外部前后挡板示意图。
图中:1、钢梁;2、钢丝绳;3、第一木板;4、锚杆;5、钢管;6、第二木板;7、柔性材料;8、锚索;9、充填空间;10、第一钢筋网;11、第二钢筋网;12、圆木;13、单体支柱;14、进浆口;15、挂钩;16、进气口; 17、充填袋;18、高压气管;19、高压胶管;20、排气口。
具体实施方式
下面将参考附图并对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“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;可以是直接相连,也可以通过中间部件间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示,本实用新型提供一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,所述大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置包括:承载平台,所述承载平台呈方形,水平放置在巷道内,所述承载平台的左右两边与巷道两帮接触连接,搭接在巷道两帮上,用于承载充填体;多个单体支柱,多个所述单体支柱设置在所述承载平台的下方,对承载平台起到支撑作用;挡板,所述挡板呈方形,垂直设置在巷道内,所述挡板下部与所述承载平台垂直接触连接,所述挡板上部与巷道的顶板接触连接,所述挡板包括前挡板和后挡板,所述前挡板和所述后挡板相对平行设置在所述承载平台的前后两端,用于阻挡所述充填体的膨胀;所述承载平台、巷道两帮、顶板、所述前挡板和所述后挡板共同形成充填空间;充填袋,所述充填袋置于所述充填空间内并且充填袋的顶部与顶板的金属网连接在一起,用于盛放充填体。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,多个单体支柱13,多个所述单体支柱13的距离为排距600mm、间距1000mm,为发挥每个单体支柱13的支撑作用,单体支柱13还要具有上下调节功能,例如:单体液压支柱,确保单体支柱13在距离范围内发挥出最大的支撑作用,排距和间距的距离控制是为了单体支柱13之间发挥最大的支撑作用,既能保证承载平台的稳定又避免使用过多的单体支柱13,造成资源的浪费,多个所述单体支柱13配备多个柱鞋,避免巷道底部松软,插底深度过大,单个单体支柱重量轻,易于拆装及运送。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,所述承载平台包括钢丝绳2,所述钢丝绳2设置于所述巷道两帮的锚杆4上,所述钢丝绳2间距与所述锚杆4间距保持一致;圆木12,所述圆木12悬挂在所述钢丝绳2上,所述圆木12平行放置于同一水平面上,所述圆木12沿巷道延伸方向铺设,所述圆木12长度比所述充填袋17长度长2m;钢梁1,所述钢梁1横跨搭接在所述圆木12上,多个所述钢梁1沿所述圆木12方向依次铺设,所述钢梁1间距为600mm,作为所述承载平台的底部;第一木板 3,所述第一木板3在水平方向上垂直于所述钢梁1进行铺设,所述第一木板 3间距小于等于300mm;第一钢筋网10,所述第一钢筋网10铺设在所述第一木板3上。
钢丝绳2与锚杆4等距离安装是为了让悬挂在钢丝绳2上的圆木12受力均匀,钢梁1的两端横跨在巷道两帮的圆木12上,使用钢梁1作为充填平台的底部,充分发挥钢梁1刚性的特征,保证了充填平台承载充填体的时候不会随着充填体重量的逐渐增加而使底部变形,第一木板3垂直铺设在钢梁1 上且第一木板3的间距小于等于300mm,弥补钢梁1留出的空隙,利用木板质地轻盈的特性,整体减轻了承载平台的重量,增加了承载平台的安全性能,第一木板3上面铺设第一钢筋网10,保证了承载平台具有一定的平整度。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,所述钢梁为π形钢梁,π形钢梁的结构为上面是一块横板,覆盖在横板下面是互相平行的两个立板,当安装π形钢梁时,横板的底面刚好可以卡在圆木 12的一侧,形成一个卡扣的形式阻止钢梁的滑脱,所述第一钢筋网10为矩形钢筋网,所述第一钢筋10网搭接连接处搭接长度不小于100mm,第一钢筋网10为矩形钢筋网,矩形网孔的钢筋网便于技术人员的加工与焊接,两片钢筋网之间的连接为搭接连接,搭接连接处的长度不小于100mm,钢筋网是选用直径不小于6mm的钢筋焊接而成,钢筋可选用螺纹钢筋或者圆形钢筋,焊接时矩形网孔的大小不超过100mm×100mm,保证了钢筋网的刚度和强度。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,所述充填空间9内的超出巷道两帮的锚杆4和超出顶板的锚索8用柔性材料 7进行包裹,所述柔性材料9不仅要有一定的韧性还要有一定的柔软度,防止超出巷道两帮的锚杆4和超出顶板的锚索8将所述充填袋17刺破造成充填体的泄漏;所述柔性材料7采用充填料包装袋进行包裹。
当前巷道两帮及顶板的支护,通常情况下使用锚杆和金属网结合在一起的技术来进行支护,金属网贴附在巷道或者顶板的表面,锚杆对它们进行加固,使金属网贴合在巷道或者顶板的表面。充填空间9内的超出巷道两帮的锚杆4和超出顶板的锚索8有一定的锋利度,充填袋17为塑料制品,超出部分不采取相应措施极易对充填袋17造成损坏,对超出部分进行包裹,避免对充填袋17造成的损坏,包裹材料的选择既不可太硬也不可太软,太硬的材料不利于超出部分进行包裹操作,太软的材料又不能承受住充填体的压力。采用充填体包装袋,就地取材,用量充足,选择废旧轮胎的内胎作为包裹材料,做到废品的二次利用,不仅能减少成本而且有利于保护环境。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,如图3所示,所述前挡板和所述后挡板分别包括:钢管5,所述钢管5的两端安装在所述巷道两帮上,阻止向外膨胀的充填体不能接顶;第二钢筋网11,所述第二钢筋网11安装在所述钢管5内侧;第二木板6,所述第二木板6铺设在所述第二钢筋网11内侧。
所述钢管5要有足够的刚度,用来阻挡充填在充填过程中所带来的压力,钢管5可以分为无缝钢管、焊接钢管,按其横截面积可以分为方形、矩形、圆形等,从安全角度优先选择圆形无缝钢管,单根无缝钢管没有焊缝,具有承受压力高、安全可靠的优点。钢管5的安装是在巷道两帮掏槽安装,掏槽的深度不少于300mm,掏槽的直径略大于钢管5的直径,深度太浅钢管5容易从掏槽内脱出,无法保证钢管5应起到的作用,掏槽太深无形之中延长了工作时间,浪费资源,过深的掏槽对钢管5的固定也没有实质性的帮助。不小于300mm的掏槽足以保证钢管5不从巷道两帮脱落和起到支护的作用,所选钢管5的长度要大于巷道两帮之间的宽度,当充填体的体积过于大时为保证钢管5能起到支护作用和保证工程的安全,也可以用大直径钢管套小直径钢管嵌套的方法来增加钢管5的刚度,第二钢筋网11为矩形钢筋网,两片钢筋网之间的连接为搭接连接,搭接连接处的长度不小于100mm,钢筋网是选用直径不小于6mm的钢筋焊接而成,钢筋可选用螺纹钢筋或者圆形钢筋,焊接时矩形网孔的大小不超过100mm×100mm,保证了钢筋网的刚度和强度。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,如图2所示,所述充填袋17为长方体袋体,所述充填袋17的设计尺寸是根据刚到参数与设计单次充填空间长度来设计充填袋17的大小,充填袋17的宽度与高度分别比充填空间的宽度与高度大300mm,充填袋17的顶部设置有长袖筒口,长袖筒口的方向为巷道的延伸方向,长袖筒口是从充填袋17 顶部伸出的一段空心状的管子,是与充填袋17整体连接在一起,当巷道两帮有高度差时,长袖筒口处于高帮侧,长袖筒口的个数有3个、分别为进气口 16、排气口20和进浆口14,进浆口14和进气口16位于充填袋17的一侧,排气口20位于充填袋17的另一侧,进气口16的末端连接有一根直径19mm 的高压气管18;进浆口14的末端连接有一根直径60mm的高压胶管19。
充填袋的尺寸是根据巷道的参数及设计充填体的高度以及长度确定,也就是所说的充填空间9,巷道是一般是狭长的通道,通常情况下,所需要支护顶板的长度要长于巷道两帮的宽度,所形成的充填空间9就是长方体,根据充填空间所设计出的充填袋17的形状就是长方体,充填袋的宽度和高度都要比充填空间的大300mm是为了保证在充填过程中,充填体17能够达到相应的宽度和高度充分接顶,起到应有的支护作用;充填袋的顶部设计有3个长袖筒口,3个长袖筒口分为排气口20、进浆口14和进气口16,进浆口14 和进气口16位于充填袋17的一侧,排气口20位于充填袋17的另一侧,进气口16处用铁丝绑定一根直径19mm的高压气管18,高压气管18与充气泵连接,向充填袋17内充气,直至充填袋17完全贴合巷帮、顶板和前后挡板,此时将风量调小继续向充填袋17内充气,继续充气是为了使充填袋17始终处于一个充盈的状态,便于充填体在充填袋17内流动,排气口20的气体排出量小于进气口16的气体进气量,这样充填袋17始终会保持一个充盈的状态。进浆口14处用铁丝绑定一根直径60mm的高压胶管19,高压胶管19与充填泵上的混合胶管连接,向充填袋17内充填注浆,使用高压气管18或者高压胶管19,是在充填过程中充填泵产生的压力比较高,为保证安全,需要使用高压管。
具体充填过程为:先连接充填袋17上的进气口16,向充填袋17内充填气体,待充填袋17完全贴合巷帮、顶板和前后挡板时,将风量调小继续向填充袋17内充气,由充填泵将制备好的双液体充填料经混合输送管,通过连接在充填袋上的进浆口14注入到充填袋17中。若充填高度过大时,需分次充填,每次充填高度不高于2000mm,待充填料浆凝固后进行下一次充填,直至整个充填袋17充满为止。
依据上述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置中,作为优选方案,
所述充填袋17为防水布制作而成的袋状,使用防水布是确保料浆的液体不会渗出,所述充填袋17的顶部与顶板的金属网连接在一起,充填袋17的顶部与顶板的金属网的连接为活动连接,充填袋17的顶部可以通过挂钩15 挂在顶板的金属网上。还可以在顶板上钻多个等间隔的铆钉孔,相邻两个铆钉孔的间距优选为10cm,用金属丝穿过铆钉孔连接在顶板的金属网上,充填袋17的顶部与顶板的金属网上连接在一起有利于向充填袋内充填空气和注入充填体。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,所述袋式充填护顶的装置包括:
承载平台,所述承载平台呈方形,水平设置在巷道内,所述承载平台的左右两边与巷道两帮接触连接,用于承载充填体;
多个单体支柱,多个所述单体支柱设置在所述承载平台的下方,对承载平台起支撑作用;
挡板,所述挡板呈方形,垂直设置在巷道内,所述挡板下部与所述承载平台垂直接触连接,所述挡板上部与巷道的顶板垂直接触连接,所述挡板包括前挡板和后挡板,所述前挡板和所述后挡板相对平行设置于所述承载平台的前后两端,用于阻挡所述充填体的膨胀;
所述承载平台、巷道两帮、顶板、所述前挡板和所述后挡板共同形成充填空间;
充填袋,所述充填袋置于所述充填空间内并且充填袋的顶部与顶板的金属网上连接在一起,用于盛放充填体。
2.根据权利要求1所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
多个所述单体支柱的距离为排距600mm、间距1000mm;
多个所述单体支柱配备多个柱鞋,避免巷道底部松软,插底深度过大。
3.根据权利要求1所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,所述承载平台包括:
钢丝绳,所述钢丝绳设置于所述巷道两帮的锚杆上,所述钢丝绳间距与所述锚杆间距保持一致;
圆木,所述圆木悬挂在所述钢丝绳上,所述圆木平行放置于同一水平面上,所述圆木沿巷道延伸方向铺设,所述圆木长度比所述充填袋长度长2m;
钢梁,所述钢梁横跨搭接在所述圆木上,多个所述钢梁沿所述圆木方向依次铺设,所述钢梁间距为600mm;
第一木板,所述第一木板在水平方向上垂直于所述钢梁进行铺设,所述第一木板间距小于等于300mm;
第一钢筋网,所述第一钢筋网铺设在所述第一木板上。
4.根据权利要求3所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述钢梁为π形钢梁;
所述第一钢筋网的连接为搭接连接,搭接长度不小于100mm;
所述第一钢筋网为矩形钢筋网。
5.根据权利要求1所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述充填空间内的超出巷道两帮的锚杆和超出顶板的锚索用柔性材料进行包裹。
6.根据权利要求5所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述柔性材料为充填料包装袋或者废旧轮胎内胎。
7.根据权利要求1所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述前挡板和所述后挡板分别包括钢管、第二木板和第二钢筋网,所述钢管的两端设置在巷道的两帮上,所述第二钢筋网设置在所述钢管内侧,所述第二木板铺设在所述第二钢筋网内侧;
所述钢管在巷道两帮掏槽安装,掏槽深度不小于300mm;
所述钢管有足够的刚度且长度大于所述巷道两帮之间的宽度;
所述第二钢筋网的连接为搭接连接,搭接长度不小于100mm;
所述第二钢筋网为矩形钢筋网。
8.根据权利要求1所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述充填袋为长方体袋体;
所述充填袋的宽度与高度分别比所述充填空间的宽度与高度大300mm;
所述充填袋顶部设置有长袖筒口,所述长袖筒口方向为巷道延伸的方向。
9.根据权利要求8所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述长袖筒口有3个,分别为进气口、排气口和进浆口;
所述进气口与所述进浆口设置在同一侧,所述排气口设置在另一侧;
所述进气口的末端连接有一根直径19mm的高压气管;
所述进浆口的末端连接有一根直径60mm的高压胶管。
10.根据权利要求9所述的大断面超高回采巷道袋式充填护顶的装置,其特征在于,
所述充填袋为防水布制作而成的袋状。
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