一种井下滑轨式救援通道快速构建方法与流程

1.本发明涉及救援通道技术领域，具体地，涉及一种井下滑轨式救援通道快速构建方法。


背景技术：

2.随着浅部矿产资源日趋开采殆尽，矿产资源逐步进入深部开采阶段，伴随着更加复杂的地质条件和潜在危险性逐步增加，矿井灾害发生的频次和伤亡事故起数亦趋于增多，井下快速救援是挽救井下被困人员的最后一道防线，如何快速、安全打通前往被困人员地点之间的救援通道，成为救援工作的重中之重，在井下救援巷道中由于空间狭小，距离地面较远，使得大型救援装备下井难度较大，所费时间较长；而采取依靠人力开挖的方式费时费力，且效率低。
3.相关技术中，采用大断面支护的方式进行救援通道的构建，其一方面减少了清理全部坍塌堆积体的工作量，加快了救援效率，另一方面可以使得救援人员在救援通道内直立行走，给救援人员营造相对自由的活动空间；但是采用该方法亦存在一定的不足。由于采用大断面支护作业，在清理过程中对上覆坍塌堆积体的扰动较大，增加了救援通道构建过程中应力集中，容易发生二次坍塌的危险，导致救援通道受损，造成人员伤亡事故的发生，推延了被困人员的救援黄金时间。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明实施例提出一种能够在井下坍塌松散体中安全高效地构建救援通道，便于开展对被困人员的救援工作的井下滑轨式救援通道快速构建方法。
6.本发明实施例的井下滑轨式救援通道快速构建方法，包括以下步骤：
7.s1：沿堆积体的延伸方向布置多个贯穿所述堆积体的固定杆；
8.s2：利用多个支撑杆连接在多个所述固定杆的前端以对多个所述固定杆连接固定，多个所述支撑杆顺次相连以形成闭环结构，多个所述固定杆和多个所述支撑杆构成主支护架；
9.s3：在主支护架的内侧布置导向组件，所述导向组件的延伸方向与所述堆积体的延伸方向同向；
10.s4：沿所述导向组件的延伸方向依次布置多个支护壳体，并分别清理多个所述支护壳体内堆积体，以使形成救援通道。
11.本发明实施例的井下滑轨式救援通道快速构建方法，采用主支护架贯穿稳定上覆堆积体、支护壳体交替递进式推进的构建方式，可以形成一个双稳定支护的支护方法，能够降低堆积体发生二次坍塌的风险，增加了救援通道的稳定性和安全性，保障了救援人员在救援过程中的生命安全。
12.在一些实施例中，所述固定杆具有内孔通道，所述内孔通道沿所述固定杆的延伸
方向设置并贯穿所述固定杆，所述固定杆的布置包括以下步骤：
13.s11：控制带有扩孔刀片的钻杆穿过所述内孔通道并使所述扩孔刀片伸出至所述固定杆的外部，其中，所述扩孔刀片具有闭合和展开两种状态，在闭合状态下，所述扩孔刀片的径向尺寸小于所述内孔通道的径向尺寸，此时所述扩孔刀片可以穿过所述内孔通道，在展开状态下，所述扩孔刀片适于切割所述堆积体；
14.s12：利用钻机驱动所述钻杆和处于展开状态下的所述扩孔刀片旋转并对所述堆积体打孔并形成钻孔，控制所述固定杆进入所述钻孔内，直至所述固定杆贯穿所述堆积体；
15.s13：从所述钻孔内撤出所述钻杆和所述扩孔刀片。
16.在一些实施例中，在所述扩孔刀片的展开状态下，所述扩孔刀片的径向尺寸大于所述固定杆的径向尺寸，所述固定杆的布置还包括以下步骤：
17.利用所述扩孔刀片打孔前，在所述固定杆的外周侧包裹气囊；
18.在所述固定杆贯穿所述堆积体后，向所述气囊内充气或注液，以使所述气囊填充所述固定杆和所述钻孔内壁之间的空腔，以提高所述钻孔周围的所述堆积体的稳定性。
19.在一些实施例中，所述固定杆和所述支撑杆的数量均为三个，三个所述固定杆呈三角形分布在所述堆积体内，三个所述支撑杆分别连接在相邻两个所述固定杆之间，以使形成三角形主支护架。
20.在一些实施例中，所述导向组件包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件位于所述第二导向件的上方，并且所述第一导向件和所述第二导向件分别与相近的所述支撑杆相连。
21.在一些实施例中，所述支护壳体具有撑开状态和收缩状态，在所述撑开状态下，所述支护壳体内具有救援空腔，所述支护壳体适于与所述导向组件相连，并可沿所述导向组件的延伸方向滑移，所述救援空腔适于供处于收缩状态的所述支护壳体穿过。
22.在一些实施例中，所述支护壳体包括第一支撑板、第二支撑板、第一调节件和第二调节件，所述第一支撑板设于所述第二支撑板的上方，所述第一支撑板和所述第二支撑板可沿所述堆积体的宽度方向伸缩，所述第一调节件和所述第二调节件沿所述堆积体的宽度方向间隔分布，并均分别与所述第一支撑板和所述第二支撑板相连，所述第一调节件和所述第二调节件适于调节所述第一支撑板和所述第二支撑板的间距。
23.在一些实施例中，所述第一支撑板和所述第二支撑板均包括有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板沿所述堆积体的宽度方向间隔分布，并且在所述第一连接板和所述第二连接板之间设有弹性连接件。
24.在一些实施例中，所述救援通道的形成具体包括以下步骤：
25.s41：控制处于撑开状态下的所述支护壳体与所述导向组件相连；
26.s42：清理所述导向组件附近的所述堆积体以使形成用于放置处于撑开状态下的所述支护壳体的容纳腔，并控制该支护壳体置于所述容纳腔内；
27.s43：先清理所述支护壳体内处于救援空腔范围内的所述堆积体，然后继续清理所述导向组件附近的所述堆积体以使形成用于放置下一个处于撑开状态下的所述支护壳体的容纳腔；
28.s44：控制收缩状态下的所述支护壳体穿过清理完成堆积体的所述救援空腔，控制收缩状态下的所述支护壳体撑开置于对应的所述容纳腔内，并与所述导向组件相连；
29.s45：重复步骤s43和s44，直至救援通道形成。
30.在一些实施例中，所述支护壳体内的救援空腔的底面上设有辅助滑轨，收缩状态下的所述支护壳体适于通过辅助滑轨穿过撑开状态下的所述支护壳体内的救援空腔。
附图说明
31.图1是本发明实施例正视的结构示意图。
32.图2是本发明实施例侧视的剖面结构示意图。
33.图3是本发明实施例固定杆进入堆积体过程中的结构示意图。
34.图4是本发明实施例固定杆进入堆积体后的结构示意图。
35.图5是本发明实施例支护壳体收缩在撑开状态和收缩状态下的结构示意图。
36.附图标记：
37.堆积体1；钻孔11；救援通道12；固定杆2；内孔通道21；支撑杆3；
38.导向组件4；第一导向件41；第二导向件42；
39.支护壳体5；第一支撑板51；第一连接板511；第二连接板512；弹性连接件513；第二支撑板52；第一调节件53；第二调节件54；辅助滑轨55；
40.扩孔刀片61；钻杆62；气囊63。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.如图1至图5所示，本发明实施例的井下滑轨式救援通道快速构建方法，包括以下步骤：
43.s1：沿堆积体1的延伸方向布置多个贯穿堆积体1的固定杆2；具体地，可以将堆积体1的延伸方向定义为前后方向，并将堆积体1的宽度方向定义为左右方向，即可以控制多个固定杆2沿前后方向贯穿堆积体1。
44.s2：利用多个支撑杆3连接在多个固定杆2的前端以对多个固定杆2连接固定，多个支撑杆3顺次相连以形成闭环结构，多个固定杆2和多个支撑杆3构成主支护架；具体地，支撑杆3可以安装在堆积体1的前端处，每个支撑杆3可以以铰接的方式连接在相邻两个固定杆2之间，并最终可以将多个固定杆2进行首尾串联，其中多个支撑杆3在分别与固定杆2相连后，可以形成一个闭环的环形结构，并且，多个支撑杆3和多个内嵌入堆积体1的固定杆2可以形成一个在构建救援通道12过程中对周围堆积体1具有支撑和固定作用的主支护架，可以减少在救援通道12构建过程中对主支护架外侧堆积体1产生扰动。
45.s3：在主支护架的内侧布置导向组件4，导向组件4的延伸方向与堆积体1的延伸方向同向。
46.s4：采用递进的方式沿导向组件4的延伸方向依次布置多个支护壳体5，并分别清理多个支护壳体5内堆积体1，以使形成救援通道12。
47.具体地，导向组件4可以沿前后方向贯穿堆积体1并设置在主支护架内侧方向，并且，多个支护壳体5也可以沿前后方向依次布置在堆积体1内并设置在支护架内侧方向，导向组件4可以为支护壳体5的安装起到导向的作用，多个支护壳体5可以分别与导向组件4相
连，支护壳体5可以前后贯通，依次安装支护壳体5的过程中，在分别将位于支护壳体5内侧的堆积体1清理后，即可以形成供救援人员直立行走的救援通道12。
48.在一些实施例中，固定杆2和支撑杆3的数量均为三个，三个固定杆2呈三角形分布在堆积体1内，三个支撑杆3分别连接在相邻两个固定杆2之间，以使形成三角形主支护架。
49.具体地，固定杆2和支撑杆3的数量均可以为三个，三个固定杆2可以分别插入至堆积体1的左下侧、右下侧和中上侧，此时三个支撑杆3可以分别铰接连接在左下侧固定杆2和右下侧固定杆2之间、右下侧固定杆2和中上侧固定杆2之间、中上侧固定杆2和左下侧固定杆2之间，三个支撑杆3完成连接后可以形成一个稳定的三角形结构，其中左下侧和右下侧的支撑杆3可以处于同一高度，并且该三角形结构可以为等腰三角形，可以使得三个固定杆2均远离救援通道12，并可以防止因救援通道12的构建而引起主支护架的稳定性发生变化。
50.本发明实施例的井下滑轨式救援通道快速构建方法，采用主支护架贯穿稳定上覆堆积体、支护壳体交替递进式推进的构建方式，可以形成一个双稳定支护的支护方法，能够降低堆积体1发生二次坍塌的风险，增加了救援通道12的稳定性和安全性，保障了救援人员在救援过程中的生命安全。
51.在一些实施例中，固定杆2具有内孔通道21，内孔通道21沿固定杆2的延伸方向设置并贯穿固定杆2，固定杆2的布置包括以下步骤：
52.s11：控制带有扩孔刀片61的钻杆62穿过内孔通道21并使扩孔刀片61伸出至固定杆2的外部，其中，扩孔刀片61具有闭合和展开两种状态，在闭合状态下，扩孔刀片61的径向尺寸小于内孔通道21的径向尺寸，此时扩孔刀片61可以穿过内孔通道21，在展开状态下，扩孔刀片61适于切割堆积体1。
53.具体地，如图3所示，扩孔刀片61在闭合状态下，扩孔刀片61可以贴合在钻杆62的外部或者隐藏在钻杆62的内部，此时可以方便控制钻杆62和安装在钻杆62端部的扩孔刀片61穿过内孔通道21，在控制扩孔刀片61穿过内孔通道21并伸出至固定杆2的外部时，可以控制扩孔刀片61向钻杆62的外周侧展开。
54.s12：利用钻机驱动钻杆62和处于展开状态下的扩孔刀片61旋转并对堆积体1打孔并形成钻孔11，控制固定杆2进入钻孔11内，直至固定杆2贯穿堆积体1。
55.s13：从钻孔11内撤出钻杆62和扩孔刀片61。
56.具体地，钻杆62可以在钻机的驱动下旋转，并带动展开后的扩孔刀片61转动，即可对待安装固定杆2的位置进行打孔，在打孔的过程中，可以逐步将固定杆2插入至所形成的钻孔11内，待固定杆2贯穿堆积体1停止钻机运转，之后可以控制扩孔刀片61贴合在钻杆62的外部或者隐藏在钻杆62的内部，并将钻杆62和扩孔刀片61从该固定杆2的内孔通道21取出。
57.在一些实施例中，在扩孔刀片61的展开状态下，扩孔刀片61的径向尺寸大于固定杆2的径向尺寸，固定杆2的布置还包括以下步骤：
58.利用扩孔刀片61打孔前，在固定杆2的外周侧包裹气囊63；在固定杆2贯穿堆积体1后，向气囊63内充气或注液，以使气囊63填充固定杆2和钻孔11内壁之间的空腔，以提高钻孔11周围的堆积体1的稳定性。
59.具体地，如图3和图4所示，气囊63可以通过粘接的方式连接在固定杆2的外周侧，气囊63可以具有进出气/液口，并可以具有柔性、耐摩擦以及抗压强度大的特性，在气囊63
随固定杆2进入堆积体1内的钻孔11后，可以向气囊63内充气或者注液，使其体积膨胀撑起、紧贴钻孔11外侧的堆积体1，可以增加固定杆2在堆积体1内的稳固性，在救援工作结束后，可以通过释放气囊63中的气体或液体，使得固定杆2与堆积体1之间的间隙增大，并可以利用钻机将固定杆2撤出钻孔11，并进行回收再利用，增加可再利用率，降低救援成本。
60.接下来可以按照上述固定杆2的布置步骤依次将剩余的固定杆2依照既定位置插接至堆积体1内，并在连接好支撑杆3后，主支护架即构建完毕。
61.在一些实施例中，导向组件4包括第一导向件41和第二导向件42，第一导向件41位于第二导向件42的上方，并且第一导向件41和第二导向件42分别与相近的支撑杆3相连。具体地，如图1和图2所示，导向组件4可以具有两个第一导向件41和两个第二导向件42，两个第一导向件41可以沿着左右方向在堆积体1的内部间隔分布，并且两个第二导向件42可以一一对应的位于两个第一导向件41的下方。
62.在支护壳体5的布置过程中，由两个第一导向件41和两个第二导向件42构成的导向组件4可以对支护壳体5起到导向和限位的作用，另外，第一导向件41和第二导向件42可以参照固定杆2的构建方式插接至堆积体1内，在依次将两个第一导向件41和两个第二导向件42插接至堆积体1内后，可以使第一导向件41和第二导向件42的前端分别与最靠近的支撑杆3铰接相连，可以提高导向组件4的稳定性。
63.在一些实施例中，支护壳体5具有撑开状态和收缩状态，在撑开状态下，支护壳体5内具有救援空腔，支护壳体5适于与导向组件4相连，并可沿导向组件4的延伸方向滑移，救援空腔适于供处于收缩状态的支护壳体5穿过，具有撑开状态和收缩状态的支护壳体5，可便于依次将多个支护壳体5按照特定的方向输送至堆积体1内，能够提高救援通道12的构建速度，并方便救援工作的快速展开。
64.在一些实施例中，支护壳体5包括第一支撑板51、第二支撑板52、第一调节件53和第二调节件54，第一支撑板51设于第二支撑板52的上方，第一支撑板51和第二支撑板52可沿堆积体1的宽度方向伸缩，第一调节件53和第二调节件54沿堆积体1的宽度方向间隔分布，并均分别与第一支撑板51和第二支撑板52相连，第一调节件53和第二调节件54适于调节第一支撑板51和第二支撑板52的间距。
65.具体地，如图5所示，第一支撑板51、第二支撑板52、第一调节件53和第二调节件54可以形成一个横截面为矩形的支护壳体5，第一调节件53可以连接在第一支撑板51的左端和第二支撑板52的左端之间，第二调节件54可以连接在第一支撑板51的右端和第二支撑板52的右端之间，通过控制第一支撑板51收缩以缩短其左端至右端的距离，控制第二支撑板52收缩以缩短其左端至右端的距离，可以实现支护壳体5左右方向的收缩，通过控制第一调节件53和第二调节件54收缩可以缩短第一支撑板51和第二支撑板52之间的间距，可以实现支护壳体5上下方向的收缩。
66.其中第一调节件53和第二调节件54可以为具有折叠功能的液压控制件，通过控制该液压控制件的折叠程度，可以对第一支撑板51和第二支撑板52之间的间距进行调整，另外，第一调节件53和第二调节件54也可以为竖直设置的液压缸，通过液压缸的伸缩，也可以对第一支撑板51和第二支撑板52的间距进行调整。
67.在一些实施例中，第一支撑板51和第二支撑板52均包括有第一连接板511和第二连接板512，第一连接板511和第二连接板512沿堆积体1的宽度方向间隔分布，并且在第一
连接板511和第二连接板512之间设有弹性连接件513。具体地，如图5所示，弹性连接件513可以包括有弹簧，通过弹性连接件513的弹性伸缩，可以控制第一连接板511和第二连接板512靠近或远离，进而可以对第一支撑板51或第二支撑板52的左端至右端的距离进行调整控制。
68.在一些实施例中，支护壳体5内的救援空腔的底面上设有辅助滑轨55，收缩状态下的支护壳体5适于通过辅助滑轨55穿过撑开状态下的支护壳体5内的救援空腔。具体地，如图5所示，在辅助滑轨55的后端可以设有滑轨转换器，后续安装的支护壳体5可以在收缩状态下通过前边撑开状态下支护壳体5内的辅助滑轨55以及滑轨转换器并进入至待安装位置，方便了支护壳体5的移动和推进，更加的省力，降低工作强度。
69.在一些实施例中，如图1至图5所示，救援通道12的形成具体包括以下步骤：
70.s41：控制处于撑开状态下的支护壳体5与导向组件4相连；具体地，首先安装的第一个支护壳体5可以处于撑开状态，可以控制该支护壳体5中的第一支撑板51的左右两端分别与上方的两个第一连接件插设相连，控制第二支撑板52的左右两端分别与下方的两个第二连接件插设相连，并可以控制该支护壳体5沿导向组件4的延伸方向滑移。
71.s42：清理导向组件4附近的堆积体1以使形成用于放置处于撑开状态下的支护壳体5的容纳腔，并控制该支护壳体5置于容纳腔内；具体地，在主支护架与支护壳体5掩护下，可以利用高强力超轻型液压破拆工具和液压支撑装置对导向组件4附近的堆积体1进行破碎、拆除和清理，清理出一个可以容纳支护壳体5的容纳腔，并及时移动和推进支护壳体5进入容纳腔内支护，可以防止上覆堆积体1因受力不均发生坍塌，影响支护效率，并且导向组件4可以使得支护壳体5的推进和移动省时省力，方便快捷。
72.s43：先清理支护壳体5内处于救援空腔范围内的堆积体1，然后继续清理导向组件4附近的堆积体1以使形成用于放置下一个处于撑开状态下的支护壳体5的容纳腔；具体地，可以采用先中间后外侧的清理顺序，先对已安装支护壳体5内侧的堆积体1进行破碎和清理以用于形成救援通道12，后逐渐清理导向组件4周围堆积体1以用于形成放置下一个支护壳体5的容纳腔，如此可便于救援通道12的构建。
73.在此过程中可以利用柔性锚网对导向组件4外侧的堆积体1进行锚固，可以防止导向组件4外侧堆积体1发生坍塌掉落进入救援通道12内，同时，由于采用柔性锚网锚固的方式，对于第一调节件53和第二调节件54外侧堆积体1的清理要求不再苛刻，无需将救援通道12的断面修整为规则断面，在不影响救援通道12整体结构的稳定性和救援工作的正常进行的条件下，出现大块的堆积体1部分伸进救援通道12内亦无需破碎、拆除，只需利用锚网进行锚固，防止发生外侧堆积体1二次坍塌，大量节省救援通道12开挖的工作量，提高救援效率。
74.s44：控制收缩状态下的支护壳体5穿过清理完成堆积体1的救援空腔，控制收缩状态下的支护壳体5撑开置于对应的容纳腔内，并与导向组件4相连；具体地，收缩状态下的支护壳体5可以在辅助滑轨55和滑轨转换器的配合下穿过已安装完毕的支护壳体5并进入至紧挨后端的容纳腔内，并在弹性连接件513、第一调节件53和第二调节件54的作用下撑开，同时可以与导向组件4插设相连，可以防止出现上覆堆积体1重新发生坍塌现象。
75.s45：重复步骤s43和s44，直至救援通道12形成，如此采用递进式的支护作业，即可完成救援通道12的构建。
76.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
77.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
78.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
79.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
80.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
81.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。