本发明属于煤矿开采,具体涉及一种用于沿空留巷的支护一体化装置及其施工方法。
背景技术:
1、“110工法”是一种在煤炭开采行业中应用的新型采煤技术。这种技术的主要目的是提高煤炭资源的回收率、降低开采成本以及减少对环境的影响。它的名称来源于其主要特征:一个工作面、一条巷道、零煤柱(即不留煤柱)。
2、随着煤炭开采日益向深部发展,深部采矿引发的围岩大变形破坏和强冲击动力灾害日益严峻,在深部高地应力、高地温、高渗透压、强采动及多场耦合的复杂地质力学环境下,深部采场的应力特征、煤岩体破坏性质、岩层移动及能量的集聚释放规律等均发生了显著变化,对巷道的围岩造成了显著的破坏,巷道在后期的使用过程中存在反复地维修,造成了大量的人力、财力和物力的损失。在110工法工作面回采过程中,由于需要维持巷道的稳定性,通常需要在巷道内超工作面20-50m布置超前支护装置,在工作面回采过后,由于留巷需求,通常又需要布置采后临时支护和挡矸结构,挡矸结构为u型钢搭接,内设置钢筋网和风筒布(阻燃篷布)进行封闭,即,在采矿过程中需要施工超前的巷道支护装置、临时支护装置与档矸结构,这就导致了施工量大,且在高地应力环境下,需要快速进行施工以保证施工安全,这就进一步增加的施工难度,另外,档矸结构整体复杂,现场施工较为困难。总之,现有的支护方式不能很好地满足采矿需求。
3、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。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于沿空留巷的支护一体化装置,以解决现有的采矿过程中进行支护的方式结构复杂、施工困难安全性差的技术问题。
2、为了实现上述目的,本发明的用于沿空留巷的支护一体化装置提供如下技术方案:
3、一种用于沿空留巷的支护一体化装置,包括:
4、支撑基座;
5、顶部支撑板,所述顶部支撑板设置在支撑基座的上方并用于支撑顶部围岩;
6、支撑结构,所述支撑结构设置在支撑基座与顶部支撑板之间,用于支撑顶部支撑板;
7、挡矸结构,所述挡矸结构活动在支撑基座与顶部支撑板的一侧,用于挡止采空区的岩石落入巷道;
8、喷涂密封单元,所述喷涂密封单元具有用于盛装密封材料的容纳筒及用于喷涂密封材料的喷涂管道,所述容纳筒设置在支撑基座与顶部支撑板之间,所述喷涂管道一端连通容纳筒,另一端向挡矸结构一侧弯曲延伸。
9、作为进一步优化的技术方案,所述支撑结构具有多个沿支撑基座长度方向排列的支撑柱及升降结构,所述升降结构用于控制顶部支撑板与支撑基座之间的距离。
10、作为进一步优化的技术方案,所述支撑柱为伸缩柱结构,所述升降结构为液压缸。
11、作为进一步优化的技术方案,所述挡矸结构包括挡板单元,所述挡板单元设置在支撑基座和/或顶部支撑板的一侧,所述挡板单元上用于可拆卸安装排列布置的挡杆,挡杆与挡板单元构成围栏形状的挡矸结构。
12、作为进一步优化的技术方案,所述挡板单元包括上挡板与下挡板,所述下挡板设置在支撑基座一侧,所述上挡板设置在顶部支撑板一侧。
13、作为进一步优化的技术方案,所述上挡板上间隔设置有多个上安装槽,所述下挡板上设置有多个与上安装槽一一对应下安装槽,每个相对的上安装槽与下安装槽用于安装一根挡杆。
14、作为进一步优化的技术方案,所述挡杆的两端分别与上挡板、下挡板可拆卸式固定连接,所述挡杆为伸缩结构。
15、作为进一步优化的技术方案,所述下挡板与支撑基座之间设置有第一伸缩推杆,所述第一伸缩推杆一端与支撑基座铰接,另一端与下挡板铰接;所述上挡板与顶部支撑板之间设置有第二伸缩推杆,所述第二伸缩推杆一端与顶部支撑板铰接,另一端与上挡板铰接。
16、作为进一步优化的技术方案,所述挡矸结构与上挡板之间设置有第三伸缩推杆,所述第三伸缩推杆一端与上挡板铰接,另一端与挡矸结构铰接。
17、本发明还提供一种使用上述技术方案中的用于沿空留巷的支护一体化装置的施工方法。
18、一种使用用于沿空留巷的支护一体化装置的施工方法,包括以下步骤:
19、步骤1,工作面回采之前,在巷道内超工作面20-50m布置多个用于沿空留巷的支护一体化装置,调整顶部支撑板的高度,使顶部支撑板顶住巷道顶部的围岩;
20、步骤2,在工作面回采后,将挡矸结构进行安装;
21、步骤3,待工作面回采超过用于沿空留巷的支护一体化装置20m后,通过喷涂密封单元向采空区喷涂防火的高分子密封材料以对采空区进行封闭与防火;
22、步骤4,巷道留巷复用时,随着工作面回采,只需将用于沿空留巷的支护一体化装置逐步回撤出巷道,巷道顶板即可及时切顶垮落。
23、有益效果:通过使用本装置,在对工作面回采之前,先使用本装置进行超前支护,工作面回采之后,通过挡矸结构防止采空区矸石涌入巷道对巷道造成破坏,并且通过喷涂密封单元对采空区喷涂高分子密封材料进行密封,隔绝漏风及防灭火,以达到封闭和防火的目的;本装置结构简单,替代了原有的超前支护、临时支护与挡矸结构,避免反复施工,安全性能高,能够有效提高留巷支护效果、控制围岩变形,达到护巷的目的。
24、本发明的使用用于沿空留巷的支护一体化装置的施工方法的有益效果与用于沿空留巷的支护一体化装置的有益效果类似,在此不做赘述。
1.一种用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于, 包括:
2.根据权利要求1所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述支撑结构具有多个沿支撑基座(1)长度方向排列的支撑柱(5)及升降结构(6),所述升降结构(6)用于控制顶部支撑板(2)与支撑基座(1)之间的距离。
3.根据权利要求2所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述支撑柱(5)为伸缩柱结构,所述升降结构(6)为液压缸。
4.根据权利要求1所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述挡矸结构包括挡板单元,所述挡板单元设置在支撑基座(1)和/或顶部支撑板(2)的一侧,所述挡板单元上用于可拆卸安装排列布置的挡杆(7),挡杆(7)与挡板单元构成围栏形状的挡矸结构。
5.根据权利要求4所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述挡板单元包括上挡板(8)与下挡板(9),所述下挡板(9)设置在支撑基座(1)一侧,所述上挡板(8)设置在顶部支撑板(2)一侧。
6.根据权利要求5所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述上挡板(8)上间隔设置有多个上安装槽(801),所述下挡板(9)上设置有多个与上安装槽(801)一一对应下安装槽(901),每个相对的上安装槽(801)与下安装槽(901)用于安装一根挡杆(7)。
7.根据权利要求6所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述挡杆(7)的两端分别与上挡板(8)、下挡板(9)可拆卸式固定连接,所述挡杆(7)为伸缩结构。
8.根据权利要求5所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述下挡板(9)与支撑基座(1)之间设置有第一伸缩推杆(10),所述第一伸缩推杆(10)一端与支撑基座(1)铰接,另一端与下挡板(9)铰接;所述上挡板(8)与顶部支撑板(2)之间设置有第二伸缩推杆(11),所述第二伸缩推杆(11)一端与顶部支撑板(2)铰接,另一端与上挡板(8)铰接。
9.根据权利要求8所述的用于沿空留巷的支护一体化装置,其特征在于,所述挡矸结构与上挡板(8)之间设置有第三伸缩推杆(12),所述第三伸缩推杆(12)一端与上挡板(8)铰接,另一端与挡矸结构铰接。
10.一种使用如上述权利要求1-9任意一项所述的用于沿空留巷的支护一体化装置的施工方法,其特征在于,包括以下步骤: