申请/专利权人：内蒙古科技大学

申请日：2019-01-24

公开（公告）日：2024-02-23

公开（公告）号：CN109681242B

主分类号：E21D11/18

分类号：E21D11/18;E21D11/00;E21D20/00;E21D11/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.23#授权;2019.05.21#实质审查的生效;2019.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置及方法，属于采煤支护技术领域。该装置包括用于对拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固的单体液压支柱、用于对拱形巷道冒顶区进行支护的支撑骨架及与支撑骨架相配合用于封闭拱形巷道冒顶区的拱形铁板，其利用液压支护成型装置，通过在冒顶处架设这一装置封闭巷道顶板围岩，然后向封闭的冒顶范围内注射罗克休等发泡材料接实顶板，再撤除顶板成型装置、补打锚索支护顶板，最后喷射厚度50mm的混凝土。这一支护方法既能够保证巷道成型和美观，又能够改善巷道冒顶处围岩应力分布状态，提高围岩稳定性。本发明改善了冒顶区域顶板围岩应力分布特征，提高了冒顶区域顶板的稳定性。

主权项：1.一种采用液压支护成型装置处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，所述液压支护成型装置包括：用于对所述拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固的单体液压支柱、用于对所述拱形巷道冒顶区进行支护的支撑骨架及与所述支撑骨架相配合用于封闭所述拱形巷道冒顶区的拱形铁板，所述的支撑骨架包括连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸，所述的连接器至少设置有两个，相邻的连接器之间通过所述的连接杆连接，每个连接器上均设置有两个大液压缸和一个小液压缸，所述的拱形铁板安装在所述支撑骨架上，通过向所述大液压缸中注液使所述拱形铁板与所述巷道冒顶区的两帮接实，通过向所述的小液压缸中注液保证所述拱形铁板中拱顶的稳定性；所述的拱形铁板的上方铺设有防止浆液与所述拱形铁板相接触的塑料编织袋；所述的支撑骨架与所述的拱形铁板形成一封闭区域，向所述的封闭区域内灌注发泡材料以接实所述拱形巷道冒顶区的顶板；在所述的封闭区域内，从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，向所述的注浆孔内灌注发泡材料以接实所述拱形巷道冒顶区的顶板；所述方法包括以下步骤：a采用单体液压支柱对拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固；b将连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸组合成支撑骨架，然后配合一个拱形铁板封闭巷道冒顶区域，在拱形铁板上面铺设塑料编织袋；向大液压缸中注液保证拱形铁板与巷道两帮接实、不滑落，向小液压缸中注液保证拱形铁板中拱顶的稳定性；c从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，然后向支撑骨架与拱形铁板形成的封闭的冒顶区域内灌注发泡材料接实顶板；d撤除所述的液压支护成型装置，然后在原冒顶区域及上下侧5m范围内的顶板补打锚索，锚索长度不小于6m、锚固长度不小于1.5m、间排距不大于1400mm×1400mm，最后喷50mm厚的混凝土。

全文数据：一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置及方法技术领域本发明涉及采煤支护技术领域，具体涉及一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置及方法。背景技术冒顶一直是煤矿生产面临的主要灾害之一，巷道冒顶区域围岩由于失去支护，很容易再次发生垮落事故，造成人员伤亡和运输、通讯等设备损坏，严重影响煤矿安全生产。目前，处理煤矿巷道冒顶的方法主要是采用“锚网喷”和“刚性金属支架+木垛”两种方法。这两种方法加强支护后的巷道，其断面形状是不规整的，在影响美观的同时，冒顶区域围岩应力分布也是不均匀的，造成局部围岩出现拉或压应力集中；另外，木垛随时间的增加会逐渐腐烂，造成接顶不实；这些因素均增加了顶板事故再次发生的概率。因此，急需一种安全、可靠的巷道冒顶处理装置及方法。发明内容为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置及方法，其利用液压支护成型装置，通过在冒顶处架设这一装置封闭巷道顶板围岩，然后向封闭的冒顶范围内注射罗克休等发泡材料接实顶板，再撤除顶板成型装置、补打锚索支护顶板，最后喷射厚度50mm的混凝土。这一支护方法既能够保证巷道成型和美观，又能够改善巷道冒顶处围岩应力分布状态，提高围岩稳定性。本发明的任务之一在于提供一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，其采用了如下技术方案：一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，其包括用于对所述拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固的单体液压支柱、用于对所述拱形巷道冒顶区进行支护的支撑骨架及与所述支撑骨架相配合用于封闭所述拱形巷道冒顶区的拱形铁板，所述的支撑骨架包括连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸，所述的连接器至少设置有两个，相邻的连接器之间通过所述的连接杆连接，每个连接器上均设置有两个大液压缸和一个小液压缸，所述的拱形铁板安装在所述支撑骨架上，通过向所述大液压缸中注液使所述拱形铁板与所述巷道冒顶区的两帮接实，通过向所述的小液压缸中注液保证所述拱形铁板中拱顶的稳定性；所述的拱形铁板的上方铺设有防止浆液与所述拱形铁板相接触的塑料编织袋；所述的支撑骨架与所述的拱形铁板形成一封闭区域，向所述的封闭区域内灌注发泡材料以接实所述拱形巷道冒顶区的顶板。作为本发明的一个优选方案，在上述的封闭区域内，从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，向上述的注浆孔内灌注发泡材料以接实上述拱形巷道冒顶区的顶板。作为本发明的另一个优选方案，上述的单体液压支柱用上述的木支柱来代替。本发明的另一任务在于提供一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，其包括以下步骤：a采用单体液压支柱对拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固；b将连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸组合成支撑骨架，然后配合一个拱形铁板封闭巷道冒顶区域，在拱形铁板上面铺设塑料编织袋；向大液压缸中注液保证拱形铁板与巷道两帮接实、不滑落，向小液压缸中注液保证拱形铁板中拱顶的稳定性；c从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，然后向支撑骨架与拱形铁板形成的封闭的冒顶区域内灌注发泡材料接实顶板；d撤除所述的液压支护成型装置，然后在原冒顶区域及上下侧5m范围内的顶板补打锚索，锚索长度不小于6m、锚固长度不小于1.5m、间排距不大于1400mm×1400mm，最后喷50mm厚的混凝土。进一步的，上述的连接器长×宽×高为300mm×300mm×200mm。进一步的，上述的连接杆与连接器之间通过螺纹连接，上述的连接杆直径70mm、杆长2000mm、螺纹长60mm。进一步的，上述的大液压缸外径120mm、长1500mm，内径90mm、长1000mm，螺纹长60mm；上述的小液压缸外径80mm、长1000mm，内径50mm、长800mm，螺纹长40mm。与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：1研制了一种拱形巷道冒顶后的顶板成型液压支护装置，通过液压支护成型装置能够完全封闭拱形巷道顶板，避免注浆时发生漏浆现象。2在采用罗克休等发泡材料注满冒顶区域后，还要采用锚索做加强支护，最后喷50m厚的混凝土喷层。3改善了冒顶区域顶板围岩应力分布特征，提高了冒顶区域顶板的稳定性。附图说明下面结合附图对本发明做进一步说明：图1是本发明液压支护成型装置的正视图；图2是本发明液压支护成型装置支撑骨架的俯视图；图3为冒顶区两侧加强支护示意图；图中，1、连接器；2、大液压缸；3、连接杆；4、小液压缸；5、拱形铁板；6、单体液压支柱；7、注浆孔。具体实施方式本发明提出了一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置及方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。结合图1至图3所示，本发明一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，主要包括用于对拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固的单体液压支柱6或木支柱、用于对拱形巷道冒顶区进行支护的支撑骨架及与支撑骨架相配合用于封闭拱形巷道冒顶区的拱形铁板5，该拱形铁板有一定的弹性，形成的拱形的拱高和弧度可以变化。支撑骨架包括连接器1、连接杆3、大液压缸2和小液压缸4，一组支撑骨架中的连接器至少设置有两个，相邻的连接器之间通过连接杆连接，连接器与连接杆之间的连接方式如优选为螺纹连接，每个连接器上均设置有两个大液压缸和一个小液压缸，拱形铁板安装在支撑骨架上，通过向大液压缸中注液使所述拱形铁板与巷道冒顶区的两帮接实，通过向小液压缸中注液保证拱形铁板中拱顶的稳定性；拱形铁板的上方铺设有防止浆液与所述拱形铁板相接触的塑料编织袋；支撑骨架与拱形铁板形成一封闭区域，向封闭区域内灌注发泡材料以接实拱形巷道冒顶区的顶板。待接实顶板后，撤除该液压支护成型装置，然后在原冒顶区域及上下侧5m范围内的顶板补打锚索，锚索长度不小于6m、锚固长度不小于1.5m、间排距不大于1400mm×1400mm，最后喷50mm厚的混凝土。利用上述液压支护成型装置的支护成型方法，具体包括以下步骤：1首先采用单体液压支柱或木支柱6对拱形巷道冒顶区域的上下两侧进行加固，防止冒顶范围的进一步扩大，提高作业空间安全性；2将连接器1、连接杆3、大液压缸2和小液压缸4组合成支撑骨架，然后配合一个拱形铁板5封闭巷道冒顶区域，拱形铁板5上面铺设塑料编织袋如蛇皮袋子防止浆液与铁板接触，向大液压缸2注液保证拱形铁板5与巷道两帮接实、不滑落，向小液压缸4注液保证拱形铁板5中拱顶的稳定性；当冒顶范围较长时，可采用多个拱形装置搭接封闭冒顶区域；3从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔7，具体的注浆孔数量根据冒顶的范围确定，然后向封闭的冒顶区域内灌注罗克休等发泡材料接实顶板；4撤除拱形巷道成型装置，然后在原冒顶区域及上下侧5m范围内的顶板补打锚索，为提高支护效果，锚索长度不小于6m、锚固长度不小于1.5m、间排距不大于1400mm×1400mm，最后喷50mm厚的混凝土。本发明成型装置及方法改善了冒顶区域顶板围岩应力分布特征，提高了冒顶区域顶板的稳定性。本发明未述及的部分借鉴现有技术即可实现。需要说明的是：在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，其包括用于对所述拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固的单体液压支柱、用于对所述拱形巷道冒顶区进行支护的支撑骨架及与所述支撑骨架相配合用于封闭所述拱形巷道冒顶区的拱形铁板，其特征在于：所述的支撑骨架包括连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸，所述的连接器至少设置有两个，相邻的连接器之间通过所述的连接杆连接，每个连接器上均设置有两个大液压缸和一个小液压缸；所述的拱形铁板安装在所述支撑骨架上，通过向所述大液压缸中注液使所述拱形铁板与所述巷道冒顶区的两帮接实，通过向所述的小液压缸中注液保证所述拱形铁板中拱顶的稳定性；所述的拱形铁板的上方铺设有防止浆液与所述拱形铁板相接触的塑料编织袋；所述的支撑骨架与所述的拱形铁板形成一封闭区域，向所述的封闭区域内灌注发泡材料以接实所述拱形巷道冒顶区的顶板。2.根据权利要求1所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，其特征在于：在所述的封闭区域内，从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，向所述的注浆孔内灌注发泡材料以接实所述拱形巷道冒顶区的顶板。3.根据权利要求1所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，其特征在于：所述的单体液压支柱用所述的木支柱来代替。4.一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，其特征在于：其采用权利要求1～3任一项所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型装置，所述的方法包括以下步骤：a采用单体液压支柱对拱形巷道冒顶区的上下两侧进行加固；b将连接器、连接杆、大液压缸和小液压缸组合成支撑骨架，然后配合一个拱形铁板封闭巷道冒顶区域，在拱形铁板上面铺设塑料编织袋；向大液压缸中注液保证拱形铁板与巷道两帮接实、不滑落，向小液压缸中注液保证拱形铁板中拱顶的稳定性；c从完整巷道顶板向冒顶区域打一个或多个注浆孔，然后向支撑骨架与拱形铁板形成的封闭的冒顶区域内灌注发泡材料接实顶板；d撤除所述的液压支护成型装置，然后在原冒顶区域及上下侧5m范围内的顶板补打锚索，锚索长度不小于6m、锚固长度不小于1.5m、间排距不大于1400mm×1400mm，最后喷50mm厚的混凝土。5.根据权利要求4所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，其特征在于：所述的连接器长×宽×高为300mm×300mm×200mm。6.根据权利要求4所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，其特征在于：所述的连接杆与连接器之间通过螺纹连接，所述的连接杆直径70mm、杆长2000mm、螺纹长60mm。7.根据权利要求4所述的一种处理拱形巷道冒顶区的液压支护成型方法，其特征在于：所述的大液压缸外径120mm、长1500mm，内径90mm、长1000mm，螺纹长60mm；所述的小液压缸外径80mm、长1000mm，内径50mm、长800mm，螺纹长40mm。

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