用于金属矿井下间柱充填法回采的支护装置及支护方法与流程

本发明涉及涉及金属矿山间柱回采支护领域，具体涉及一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护装置及支护方法。

背景技术：

在我国，诸多金属矿山已开采30年以上。过去常采用的分两步骤回采的空场法和留矿法留有矿柱，近年来广泛应用的充填法在厚大矿体开采中也留有矿柱。诸如此类使用两步骤回采的矿山，都不同程度地存在矿柱回采的问题。在矿柱回采工艺中很重要的一个环节是采场支护工作，支护工艺的好与坏以及支护效率高与否关乎矿柱回采的安全性和高效性。快捷方便、安全有效的支护方式可以保障矿柱回采过程中作业面工人的安全，也能提高矿柱回采效率，从而为提高矿山经济效益做出贡献。

在一般矿山中，例如赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司，由于矿区北采区2号井三至六中段过去使用浅孔留矿法进行开采，从而遗留了一些品位比较高的顶底矿柱和矿房间柱矿石资源，在后期对这部分高品位矿柱资源进行上向水平分层充填采矿法回采时，矿山常用的锚杆穿带支护方式支护工序繁琐，且难以保证矿柱回采作业空间的安全。因此，现有技术中亟需一种用于金属矿井下间柱充填法回采的可拆装式顶板支护装置，以实现采空区顶板快速有效支护，保证采场顶板下出矿等后续回采工序作业安全。

技术实现要素：

本发明的第一目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护装置，以实现采空区顶板快速有效支护，保证作业面工人安全，提高工作效率。

本发明的第一目的是通过以下技术方案实现的：一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护装置，包括由左右两节侧横钢梁与通过短螺栓连接于该左右两节侧横钢梁之间的中部横钢梁构成的横钢梁、通过短螺栓分别连接于横钢梁的左右两端下方的两节竖长钢梁、通过短螺栓分别连接于两节竖长钢梁下部内侧面的两节竖短钢梁及连接于横钢梁与两个竖长钢梁之间的两个斜钢梁，所述斜钢梁的下端部支撑于所述竖短钢梁上，所述斜钢梁的下端部与所述竖长钢梁通过长螺栓及螺母连接，所述侧横钢梁设置有纵向的钢梁连接孔，一长螺栓的杆部穿过钢梁连接孔向下延伸至所述侧横钢梁的下方，所述斜钢梁的上端部搭接于该长螺栓的杆部，该长螺栓的杆部在所述斜钢梁与该长螺栓接触部位的下方连接有螺母。

所述侧横钢梁均匀设置有多个用于穿设长螺栓的钢梁连接孔。

所述竖长钢梁的顶部固定设置有横向的钢梁端部长焊片，该钢梁端部长焊片从所述竖长钢梁的顶部向外伸出，所述侧横钢梁的一端部位于所述竖长钢梁及钢梁端部长焊片的上方，所述侧横钢梁与钢梁端部长焊片通过短螺栓及螺母连接，所述侧横钢梁的端部固定设置有直立的钢梁端部长焊片，该钢梁端部长焊片向下延伸至所述竖长钢梁的侧面，该钢梁端部长焊片与所述竖长钢梁通过短螺栓及螺母连接。

所述中部横钢梁的左右两端部均设置有多个钢梁连接孔，所述侧横钢梁的一端设置有多个钢梁连接孔，短螺栓穿过所述中部横钢梁的钢梁连接孔及所述侧横钢梁的钢梁连接孔与螺母连接。

所述竖短钢梁的顶部设置有钢梁端部短焊片，所述斜钢梁的下端部支撑于该钢梁端部短焊片上。

本发明的第二目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护方法，以实现采空区顶板快速有效支护，保证作业面工人安全，提高工作效率。

本发明的第二目的是通过以下技术方案实现的：一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护方法，包括如下步骤：

a、在地表准备以下支护材料：两端有钢梁连接孔的中部横钢梁一节；一端有钢梁连接孔，另一端有钢梁端部长焊片且钢梁端部长焊片设置有焊片连接孔的侧横钢梁两节；一端有钢梁连接孔的斜钢梁两节；一端焊接有钢梁端部长焊片且钢梁端部长焊片设置有焊片连接孔，另一端有钢梁连接孔的竖长钢梁两节；带钢梁连接孔且一端部焊接有钢梁端部短焊片的竖短钢梁两节；长螺栓、配套螺母与垫圈若干个；短螺栓、配套螺母、螺帽与垫圈若干个；

b、将准备好的支护材料运送至采场，进行搭接；横钢梁由中部横钢梁与左右两节侧横钢梁通过横梁可调节式连接结构连接而成，中部横钢梁的左右两端部均设置有多个钢梁连接孔，侧横钢梁的一端设置有多个钢梁连接孔，根据矿体厚度来调节横钢梁的长度，用短螺栓穿入中部横钢梁及侧横钢梁的相应钢梁连接孔中，将左右两节侧横钢梁分别连接于中部横钢梁的左右两端；

c、横钢梁与两个竖长钢梁间采用固定梁搭接结构连接，横钢梁搭在竖长钢梁上端部并与竖长钢梁保持垂直，侧横钢梁的一端部位于竖长钢梁及钢梁端部长焊片的上方，用短螺栓及螺母将侧横钢梁与钢梁端部长焊片连接，侧横钢梁的端部固定设置有直立的钢梁端部长焊片，该钢梁端部长焊片向下延伸至竖长钢梁的侧面，用短螺栓及螺母将该钢梁端部长焊片与竖长钢梁连接；

d、两个斜钢梁与两个竖长钢梁采用支柱端部搭接结构连接，用短螺栓及螺母将竖短钢梁固定连接于竖长钢梁的下部内侧面，斜钢梁的下端部支撑于竖短钢梁上，用长螺栓把斜钢梁的下端部与竖长钢梁连接固紧在一起；

e、横钢梁与两个斜钢梁间通过可调节绞连接结构连接，一长螺栓的杆部穿过侧横钢梁的钢梁连接孔向下延伸至侧横钢梁的下方，斜钢梁的上端部搭接于该长螺栓的杆部，该长螺栓的杆部在所述斜钢梁与该长螺栓接触部位的下方连接有螺母，侧横钢梁均匀设置有多个用于穿设长螺栓的钢梁连接孔，用于调节支护长度大小。

本发明的有益效果是：将准备好的支护材料运送至采场，在采场内根据需要现场搭接。本发明可实现采空区顶板快速有效支护，大大提高了间柱回采作业的安全性与效率，具有广阔的应用前景。本发明具有拆装方便、支护效果好、施工效率高、长度可调、矿体厚度适应性强的优点，可满足金属矿山井下尾砂充填体间遗留矿柱上向充填法安全回收要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的使用状态的结构示意图；

图3是图1的a部的结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是图1的b部的结构示意图；

图6是图5的俯视结构示意图；

图7是图1的c部的结构示意图；

图8是图1的d部的结构示意图；

图9是横钢梁的结构示意图；

图10是竖长钢梁的结构示意图；

图11是图8的俯视结构示意图；

图12是图10的俯视结构示意图。

在图中：a-横梁可调节式连接结构；b-可调节绞连接结构；c-支柱端部搭接结构；d-固定梁搭接结构；1-已充填矿房；2-已回采分层；3-采场顶板矿体；4-崩落矿石；5-横钢梁；5a-侧横钢梁；5b-中部横钢梁；6-钢梁连接孔；7-螺母；8-螺头；9-垫圈；10-斜钢梁；11-长螺栓；12-竖长钢梁；13-钢梁端部长焊片；14-焊片连接孔；15-竖短钢梁；16-钢梁端部短焊片；17-短螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

如图2所示，间柱两边为浅孔留矿嗣后充填采矿法已充填矿房1，间柱用上向水平分层充填采矿法进行回采，每一分层采高为1.5m，留0.5m控顶距，形成2m高的采空区，每一分层是在已回采分层2充填体上进行作业，在当前回采分层落矿后对使用该发明装置对采场顶板矿体3进行支护，随后再进行当前分层崩落矿石4的出矿作业。本发明的支护装置在采场内搭接制作完成，各支护材料在地表准备好送至采场。

如图1、图5、图7所示，一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护装置，包括由左右两节侧横钢梁5a与通过短螺栓17连接于该左右两节侧横钢梁5a之间的中部横钢梁5b构成的横钢梁5、通过短螺栓17分别连接于横钢梁5的左右两端下方的两节竖长钢梁12、通过短螺栓17分别连接于两节竖长钢梁12下部内侧面的两节竖短钢梁15及连接于横钢梁5与两个竖长钢梁12之间的两个斜钢梁10，斜钢梁10的下端部支撑于竖短钢梁15上，斜钢梁10的下端部与竖长钢梁12通过长螺栓11及螺母7连接，侧横钢梁5a设置有纵向的钢梁连接孔6，一长螺栓11的杆部穿过钢梁连接孔6向下延伸至侧横钢梁5a的下方，斜钢梁10的上端部搭接于该长螺栓11的杆部，该长螺栓11的杆部在斜钢梁10与该长螺栓11接触部位的下方连接有螺母7。

如图6所示，侧横钢梁5a均匀设置有多个用于穿设长螺栓11的钢梁连接孔6。

如图8-12所示，竖长钢梁12的顶部固定设置有横向的钢梁端部长焊片13，该钢梁端部长焊片13从竖长钢梁12的顶部向外伸出，侧横钢梁5a的一端部位于竖长钢梁12及钢梁端部长焊片13的上方，侧横钢梁5a与钢梁端部长焊片13通过短螺栓17及螺母7连接，侧横钢梁5a的端部固定设置有直立的钢梁端部长焊片13，该钢梁端部长焊片13向下延伸至竖长钢梁12的侧面，该钢梁端部长焊片13与竖长钢梁12通过短螺栓17及螺母7连接。

如图3、图4所示，中部横钢梁5b的左右两端部均设置有多个钢梁连接孔6，侧横钢梁5a的一端设置有多个钢梁连接孔6，短螺栓17穿过中部横钢梁5b的钢梁连接孔6及侧横钢梁5a的钢梁连接孔6与螺母7连接。

如图7所示，竖短钢梁15的顶部设置有钢梁端部短焊片16，斜钢梁10的下端部支撑于该钢梁端部短焊片16上。

长螺栓11的螺头8、短螺栓17的螺头8下还设置有垫圈9。

如图1-12所示，一种用于金属矿井下间柱充填法回采的支护方法，包括如下步骤：

a、在地表准备以下支护材料：两端有钢梁连接孔6的中部横钢梁5b一节；一端有钢梁连接孔6，另一端有钢梁端部长焊片13且钢梁端部长焊片13设置有焊片连接孔14的侧横钢梁5a两节；一端有钢梁连接孔6的斜钢梁10两节；一端焊接有钢梁端部长焊片13且钢梁端部长焊片13设置有焊片连接孔14，另一端有钢梁连接孔6的竖长钢梁12两节；带钢梁连接孔6且一端部焊接有钢梁端部短焊片16的竖短钢梁15两节；长螺栓11、配套螺母7与垫圈9若干个；短螺栓17、配套螺母7、螺帽与垫圈9若干个；

b、将准备好的支护材料运送至采场，进行搭接；横钢梁5由中部横钢梁5b与左右两节侧横钢梁5a通过横梁可调节式连接结构a连接而成，中部横钢梁5b的左右两端部均设置有多个钢梁连接孔6，侧横钢梁5a的一端设置有多个钢梁连接孔6，根据矿体厚度来调节横钢梁5的长度，用短螺栓17穿入中部横钢梁5b及侧横钢梁5a的相应钢梁连接孔6中，将左右两节侧横钢梁5a分别连接于中部横钢梁5b的左右两端；

c、横钢梁5与两个竖长钢梁12间采用固定梁搭接结构d连接，横钢梁5搭在竖长钢梁12上端部并与竖长钢梁12保持垂直，侧横钢梁5a的一端部位于竖长钢梁12及钢梁端部长焊片13的上方，用短螺栓17及螺母7将侧横钢梁5a与钢梁端部长焊片13连接，侧横钢梁5a的端部固定设置有直立的钢梁端部长焊片13，该钢梁端部长焊片13向下延伸至竖长钢梁12的侧面，用短螺栓17及螺母7将该钢梁端部长焊片13与竖长钢梁12连接；

d、两个斜钢梁10与两个竖长钢梁12采用支柱端部搭接结构c连接，用短螺栓17及螺母7将竖短钢梁15固定连接于竖长钢梁12的下部内侧面，斜钢梁10的下端部支撑于竖短钢梁15上，用长螺栓11把斜钢梁10的下端部与竖长钢梁12连接固紧在一起；

e、横钢梁5与两个斜钢梁10间通过可调节绞连接结构b连接，一长螺栓11的杆部穿过侧横钢梁5a的钢梁连接孔6向下延伸至侧横钢梁5a的下方，斜钢梁10的上端部搭接于该长螺栓11的杆部，该长螺栓11的杆部在斜钢梁10与该长螺栓11接触部位的下方连接有螺母7，侧横钢梁5a均匀设置有多个用于穿设长螺栓11的钢梁连接孔6，用于调节支护长度大小。

可调节绞连接结构b、支柱端部搭接结构c与固定梁搭接结构d一起构成稳定的三角形状，提高该支护装置的稳定性，保证其承载作用。

本发明在实际应用时，由于赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司2号井三至六中段顶底矿柱及间柱矿体厚度为3-5m，因此该支护装置通过增加与减少中部横钢梁5b数量以及调节螺栓在不同钢梁连接孔6的位置来对间柱进行全断面支护。本发明提出的方便快捷的制作方式，无需在采场内进行常规焊接，取而代之的是螺丝搭接方式，支护装置搭接完成后，形如有三角形稳定结构的龙门架，保证了支护工作的安全性和效率。本发明具有拆装方便、支护效果好、施工效率高、长度可调、矿体厚度适应性强的优点，可满足金属矿山井下尾砂充填体间遗留矿柱上向充填法安全回收要求。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。