一种巷道侧帮支护装置及方法与流程

本发明总体来说涉及煤矿开采技术领域，具体而言，涉及一种巷道侧帮支护装置及方法。

背景技术：

当前，沿空留巷多采用切顶卸压自留巷技术，在顶板垮落初期，顶板岩石垮落下来会冲击留巷的挡矸板，易造成挡矸支护体支护失效，造成设备损坏，从而影响留巷段内人员及设备的安全。

现有技术中采用的u型钢挡矸支护装置在顶板下压和侧向挤压作用下会发生大变形，造成挡矸结构失效和碎石帮大变形，从而影响巷道稳定性及留巷效果。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种抗冲击性和支护可靠性更强的巷道侧帮支护装置及方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种巷道侧帮支护装置，包括固定座、挡矸组件、第一磁性件和第二磁性件。挡矸组件用于铺设在巷道的碎石帮；第一磁性件安装于所述挡矸组件的背对所述碎石帮的一侧；第二磁性件安装于所述固定座并与所述第一磁性件相对设置；其中，所述第一磁性件和所述第二磁性件之间被配置为能够产生相斥的作用力。

根据本发明一实施方式，所述第一磁性件为永久性磁铁；所述第二磁性件包括通电螺线管，在所述通电螺线管通电后，其内部能够产生垂直于碎石帮侧壁的磁感线。

根据本发明一实施方式，还包括压力传感器和电流控制装置，所述压力传感器设置在所述固定座上，用于检测所述作用力的变化；所述电流控制装置用于根据所述作用力的变化而调整输入所述通电螺线管的电流的大小。

根据本发明一实施方式，所述第一磁性件包括第一通电螺线管，所述第二磁性件包括第二通电螺线管。

根据本发明一实施方式，所述第一通电螺线管和/或所述第二通电螺线管内还穿设有铁芯，所述铁芯由软铁制成。

根据本发明一实施方式，还包括压力传感器和电流控制装置，所述压力传感器设置在所述固定座上，用于检测所述作用力的变化；所述电流控制装置用于根据所述作用力的变化而调整输入所述第一通电螺线管和/或所述第二通电螺线管的电流的大小。

根据本发明一实施方式，所述挡矸组件包括：

挡矸网；以及

多根梁，依次固定安装在所述挡矸网上，所述第一磁性件安装于所述梁上；每根所述梁的两端用于分别固定在巷道的顶板和底板。

根据本发明一实施方式，每根所述梁包括：

第一梁；

第二梁，与所述第一梁至少部分重叠设置；

锁紧组件，锁紧于所述第一梁和所述第二梁的重叠部分。

根据本发明另一方面，提供一种巷道侧帮支护方法，包括以下步骤：

提供一固定座，设置在巷道内；

提供一挡矸组件，铺设在巷道的碎石帮，用于阻挡碎石；

提供一第一磁性件，安装于所述挡矸组件的背对所述碎石帮的一侧；

提供一第二磁性件，安装于所述固定座并与所述第一磁性件相对设置；其中，所述第一磁性件和所述第二磁性件之间被配置为能够产生相斥的作用力。

根据本发明一实施方式，所述第一磁性件包括第一通电螺线管，所述第二磁性件包括第二通电螺线管。

根据本发明一实施方式，还包括以下步骤：

提供一压力传感器，设置在所述固定座上，用于检测所述作用力的变化；

提供一电流控制装置，用于根据所述作用力的变化而调整输入所述第一通电螺线管和/或所述第二通电螺线管的电流的大小。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：

本发明实施方式提供的巷道侧帮支护装置，采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件固定安装于巷道侧帮的支护方式，解决了现有技术中的支护易失效问题，以及提高了抵抗横向冲击荷载的能力。同时，当支护装置受矸石冲击时，由于第一磁性件和第二磁性件以磁力相互作用并未直接接触，两者之间提供了让压空间，使得本发明的支护装置不易损坏，抗冲击性和支护可靠性更强。

另外，通过压力传感器和电流控制装置的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得巷道侧帮的支护情况，当支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的巷道侧帮支护装置在巷道内支护时的示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的第一磁性件安装在挡矸组件上的示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的梁的示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的第二磁性件安装于固定座的示意图。

图5是根据一示例性实施方式示出的巷道侧帮支护方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10、第一磁性件

20、第二磁性件

30、固定座

40、挡矸组件

410、挡矸网

420、梁

421、第一梁

422、第二梁

423、锁紧组件

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本发明实施方式提供一种巷道侧帮支护装置，包括固定座、挡矸组件、第一磁性件和第二磁性件，挡矸组件用于铺设在巷道的碎石帮；第一磁性件安装于挡矸组件的背对碎石帮的一侧；第二磁性件安装于固定座并与第一磁性件相对设置；其中，第一磁性件和第二磁性件之间被配置为能够产生相斥的作用力。

本发明实施方式提供的巷道侧帮支护装置，采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件固定安装于巷道侧帮的支护方式，解决了现有技术中的支护易失效问题，以及提高了抵抗横向冲击荷载的能力。同时，当支护装置受矸石冲击时，由于第一磁性件和第二磁性件以磁力相互作用并未直接接触，两者之间提供了让压空间，使得本发明的支护装置不易损坏，抗冲击性和支护可靠性更强。

下面结合附图，对本发明提出的巷道侧帮支护装置的各主要组成部分的结构、连接方式以及功能关系进行详细说明。

如图1所示，图1是根据一示例性实施方式示出的巷道侧帮支护装置在巷道内支护时的示意图。

在一示例实施方式中，巷道侧帮支护装置包括固定座30、挡矸组件40、第一磁性件10和第二磁性件20。

固定座30设置在巷道内并靠近一侧侧帮，在一些实施方式中，固定座30可以为液压支架，液压支架的底部设置在巷道的底板上，液压支架的顶部顶在巷道的顶板上，以将液压支架固定在巷道的预定位置，使得当第二磁性件20受到相斥的作用力时不会发生横向移动。

当然，在其他实施方式中，固定座30也可以采用其他装置，能够固定在巷道的预定位置即可，本发明并不对此作特别限定。

如图2所示，图2是根据一示例性实施方式示出的第一磁性件安装在挡矸组件上的示意图。

在一示例实施方式中，第一磁性件10包括第一通电螺线管，在第一通电螺线管通电后，其内部能够产生垂直于碎石帮侧壁的磁感线。在第一通电螺线管通电后，根据安培定则，其内部产生的磁感线可以是沿垂直于纸面方向，例如由纸面向外射出或向纸面内射入，第一通电螺线管的磁感线方向可根据改变内部电流的流向而随之改变。

在另一些实施方式中，第一磁性件10也可以为永久性磁铁，例如由合金永磁材料或铁氧体永磁材料制成。在一实施方式中，第一磁性件10可以为钕铁硼磁铁。通过将第一磁性件10确定为永久性磁铁的设计，使得第一磁性件10在循环支护拆装过程中，能够持续保持较高的磁性，便于后续回收再利用，节约了成本。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为矩形板状。当然，在其他实施方式中，第一磁性件10还可以为圆形板状、正方形板状、椭圆形板状或其他合适的形状，本发明并不限定于此。

请继续参阅图2，并结合图3，图3是根据一示例性实施方式示出的梁的示意图。

如图2所示，挡矸组件40铺设在巷道的碎石帮，用于阻挡碎石。

在一示例实施方式中，挡矸组件40包括挡矸网410和多根梁420，挡矸网410用于铺设在碎石帮，以阻挡碎石进入巷道内，多根梁依次固定安装在挡矸网410上，例如通过卡钳，每根梁的两端用于分别固定在巷道的顶板和底板。

如图3所示，在一示例实施方式中，每根梁420包括第一梁421、第二梁422和锁紧组件423，第一梁421和第二梁422至少部分重叠设置。在一实施方式中，锁紧组件可以为卡钳，锁紧于第一梁421和第二梁422的重叠部分。当巷道顶板下沉时，第一梁421和第二梁422至少部分重叠的设置可实现适当的滑移让压，避免了巷道顶板突然下沉导致挡矸组件40结构弯曲。在一实施方式中，第一梁421和第二梁422重叠部分的相对表面具有防滑结构，以确保第一梁421和第二梁422的连接强度。在一实施方式中，第一梁421和第二梁422的重叠部分的相对表面具有凹凸表面424。

如图4所示，图4是根据一示例性实施方式示出的第二磁性件安装于固定座的示意图。

在一示例实施方式中，第二磁性件20安装于固定座30并与第一磁性件10相对设置；其中，第一磁性件10和第二磁性件20之间被配置为能够产生相斥的作用力。

在一些实施方式中，第二磁性件20包括通电螺线管，在通电螺线管通电之后，螺线管内部产生的磁感线垂直于第一磁性件10，从而使得第一磁性件10和第二磁性件20之间产生的相斥作用力最大。具体来说，根据安培定则，当第一通电螺线管内部的磁感线指向第二通电螺线管时，那么第一通电螺线管的朝向第二通电螺线管的一端为n极，则第二通电螺线管内部的磁感线应指向第一通电螺线管，第二通电螺线管的朝向第一通电螺线管的一端也为n极，令第一通电螺线管和第二通电螺线管之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力；相反地，当第一通电螺线管内部的磁感线指向远离第二通电螺线管的方向，则第二通电螺线管内部的磁感线也应指向远离第一通电螺线管的方向，以令第一通电螺线管和第二通电螺线管之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力。即，第一通电螺线管内部和第二通电螺线管内部产生的磁感线方向相反。

在一些实施方式中，第一通电螺线管和/或第二通电螺线管内还穿设有铁芯，铁芯由软铁制成。通过这样的设计，铁芯能够被磁化，铁芯与通电螺线管的两个磁场相互叠加，使得磁性大大增强，对巷道侧帮的支护更加稳定可靠。另外，软铁制成的铁芯在断电后，铁芯即退磁，避免了断电后铁芯还未退磁带来的拆装不便的问题。

在一示例实施方式中，还包括压力传感器(图未示)和电流控制装置(图未示)，压力传感器可以设置在固定座30上并位于第二磁性件20和固定座30之间，用于检测第一磁性件10和第二磁性件20之间作用力的变化；电流控制装置用于根据作用力的变化而调整输入第一通电螺线管和/或第二通电螺线管的电流的大小。

当第一磁性件10为永久性磁铁时，第二磁性件20可以为通电螺线管，则电流控制装置可以根据作用力的变化而调整输入通电螺线管的电流的大小；当第一磁性件10和第二磁性件20均为通电螺线管时，电流控制装置可以根据作用力的变化而调整输入第一通电螺线管和/或第二通电螺线管的电流的大小。

当巷道顶板下沉和/或侧帮矸石冲击时，挡矸组件40会具有向巷道内移动的趋势，第一磁性件10和第二磁性件20之间的距离会变小，则两者之间的作用力会变大。此时，压力传感器检测的压力值变大，电流控制装置能够获取到该压力值变化的信号，进而增大输入通电螺线管的电流，使通电螺线管产生的磁力变大，最终使得对巷道侧帮的支护力变大，以恢复至稳定状态，确保支护效果，提高了巷道的安全性。另外，第一磁性件10和第二磁性件20之间的空隙能够起到让压和缓冲作用，保证支护装置的安全。

通过这样的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得巷道侧帮的支护情况，当支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

本发明实施方式还提供一种巷道侧帮支护方法，包括以下步骤：

提供一固定座30，设置在巷道内；提供一挡矸组件40，铺设在巷道的碎石帮，用于阻挡碎石；提供一第一磁性件10，安装于挡矸组件40的背对碎石帮的一侧；提供一第二磁性件20，安装于固定座30并与第一磁性件10相对设置；其中，第一磁性件10和第二磁性件20之间被配置为能够产生相斥的作用力。

如图5所示，图5是根据一示例性实施方式示出的巷道侧帮支护方法的流程图。

在步骤s110中，提供一固定座30，设置在巷道内。

在一些实施方式中，固定座30可以为液压支架，液压支架的底部设置在巷道的底板上，液压支架的顶部顶在巷道的顶板上，以将液压支架固定在巷道的预定位置，使得当第二磁性件20受到相斥的作用力时不会发生横向移动。

当然，在其他实施方式中，固定座30也可以采用其他装置，能够固定在巷道内的预定位置即可，本发明并不对此作特别限定。

在步骤s120中，提供一挡矸组件40，铺设在巷道的碎石帮，用于阻挡碎石。

在一示例实施方式中，挡矸组件40包括挡矸网410和多根梁，挡矸网410用于铺设在碎石帮，以阻挡碎石进入巷道内，多根梁依次固定安装在挡矸网410上，例如通过卡钳，每根梁的两端用于分别固定在巷道的顶板和底板。

如图3所示，在一示例实施方式中，每根梁包括第一梁421、第二梁422和锁紧组件，第一梁421和第二梁422至少部分重叠设置。在一实施方式中，锁紧组件可以为卡钳，锁紧于第一梁421和第二梁422的重叠部分。当巷道顶板下沉时，第一梁421和第二梁422至少部分重叠的设置可实现适当的滑移让压，避免了巷道顶板突然下沉导致挡矸组件40结构弯曲。在一实施方式中，第一梁421和第二梁422重叠部分的相对表面具有防滑结构，以确保第一梁421和第二梁422的连接强度。在一实施方式中，第一梁421和第二梁422的重叠部分的相对表面具有凹凸不平的表面。

在步骤s130中，提供一第一磁性件10，安装于挡矸组件40的背对碎石帮的一侧。

在一示例实施方式中，第一磁性件10包括第一通电螺线管，在第一通电螺线管通电后，其内部能够产生垂直于碎石帮侧壁的磁感线。在第一通电螺线管通电后，根据安培定则，其内部产生的磁感线可以是沿垂直于纸面方向，例如由纸面向外射出或向纸面内射入，第一通电螺线管的磁感线方向可根据改变内部电流的流向而随之改变。

在另一些实施方式中，第一磁性件10也可以为永久性磁铁，例如由合金永磁材料或铁氧体永磁材料制成。在一实施方式中，第一磁性件10可以为钕铁硼磁铁。通过将第一磁性件10确定为永久性磁铁的设计，使得第一磁性件10在循环支护拆装过程中，能够持续保持较高的磁性，便于后续回收再利用，节约了成本。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为矩形板状。当然，在其他实施方式中，第一磁性件10还可以为圆形板状、正方形板状、椭圆形板状或其他合适的形状，本发明并不限定于此。

在步骤s140中，提供一第二磁性件20，安装于固定座30并与第一磁性件10相对设置；其中，第一磁性件10和第二磁性件20之间被配置为能够产生相斥的作用力。

在一些实施方式中，第二磁性件20包括通电螺线管，在通电螺线管通电之后，螺线管内部产生的磁感线垂直于第一磁性件10，从而使得第一磁性件10和第二磁性件20之间产生的相斥的作用力最大。具体来说，根据安培定则，当第一通电螺线管内部的磁感线指向第二通电螺线管时，那么第一通电螺线管的朝向第二通电螺线管的一端为n极，则第二通电螺线管内部的磁感线应指向第一通电螺线管，第二通电螺线管的朝向第一通电螺线管的一端也为n极，令第一通电螺线管和第二通电螺线管之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力；相反地，当第一通电螺线管内部的磁感线指向远离第二通电螺线管的方向，则第二通电螺线管内部的磁感线也应指向远离第一通电螺线管的方向，以令第一通电螺线管和第二通电螺线管之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力。即，第一通电螺线管内部和第二通电螺线管内部产生的磁感线方向相反。

在一些实施方式中，第一通电螺线管和/或第二通电螺线管内还穿设有铁芯，铁芯由软铁制成。通过这样的设计，铁芯能够被磁化，铁芯与通电螺线管的两个磁场相互叠加，使得磁性大大增强，对巷道侧帮的支护更加稳定可靠。另外，软铁制成的铁芯在断电后，铁芯即退磁，避免了断电后铁芯还未退磁带来的拆装不便的问题。

在一示例实施方式中，还包括如下步骤：提供一压力传感器，设置在固定座30上，用于检测作用力的变化；提供一电流控制装置，用于根据作用力的变化而调整输入第一通电螺线管和/或第二通电螺线管的电流的大小。

在一些实施方式中，压力传感器可以设置在固定座30上并位于第二磁性件20和固定座30之间，用于检测第一磁性件10和第二磁性件20之间作用力的变化；电流控制装置用于根据作用力的变化而调整输入第一通电螺线管和/或第二通电螺线管的电流的大小。

当第一磁性件10为永久性磁铁时，第二磁性件20可以为通电螺线管，则电流控制装置可以根据作用力的变化而调整输入第二通电螺线管的电流的大小；当第一磁性件10和第二磁性件20均为通电螺线管时，电流控制装置可以根据作用力的变化而调整输入第一通电螺线管和/或第二通电螺线管的电流的大小。

当巷道顶板下沉和/或侧帮矸石冲击时，挡矸组件40会具有向巷道内移动的趋势，第一磁性件10和第二磁性件20之间的距离会变小，则两者之间的作用力会变大。此时，压力传感器检测的压力值变大，电流控制装置能够获取到该压力值变化的信号，进而增大输入通电螺线管的电流，使通电螺线管产生的磁力变大，最终使得对巷道侧帮的支护力变大，以恢复至稳定状态，确保支护效果，提高了巷道的安全性。另外，第一磁性件10和第二磁性件20之间的空隙能够起到让压和缓冲作用，保证支护装置的安全。

通过这样的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得巷道侧帮的支护情况，当支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

综上所述，本发明的巷道侧帮支护装置及方法的优点和有益效果在于：

本发明实施方式提供的巷道侧帮支护装置，采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件10和第二磁性件20，第一磁性件10固定安装于巷道侧帮的支护方式，解决了现有技术中的支护易失效问题，以及提高了抵抗横向冲击荷载的能力。同时，当支护装置受矸石冲击时，由于第一磁性件10和第二磁性件20以磁力相互作用并未直接接触，两者之间提供了让压空间，使得本发明的支护装置不易损坏，抗冲击性和支护可靠性更强。

另外，通过压力传感器和电流控制装置的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得巷道侧帮的支护情况，当支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的巷道侧帮支护装置及方法仅仅是采用本发明的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本发明的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。