沿空留巷卸压方法及支撑装置与流程

本发明涉及地下或地面采矿方法领域，具体而言，涉及沿空留巷卸压方法及支撑装置。

背景技术：

1、沿空留巷是指在采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。为了回收传统采矿方式中留设的保护煤柱以实现无煤柱开采；实践证明，无煤柱开采方案实践可有效地控制瓦斯爆炸、冲击地压等相关事故的发。

2、切顶卸压方法即采取深孔预裂爆破或者深孔静力破岩的方法在留巷充填体靠近采空区侧边缘打一排爆破孔进行切顶爆破，从而切断采空区侧的顶板与充填体顶板之间的联系，即降低了采空区短悬臂梁对充填墙的压力，维护了留巷的稳定性，同时也可以有效减小留巷的底鼓量，但是通过切顶爆破的方式进行卸压在爆破过程中由于采煤工作面的超前支撑压力和回采过程中采动应力的影响，装药的爆破孔已经处于被挤压的状态，在这种动压的影响下雷管和炸药受到强烈的挤压作用可能会提前早爆，或者在充填墙修筑的过程中发生爆炸，给安全带来极大的隐患。

3、例如：中国发明专利（申请号：cn201710552407.9）所公开的“包括以下步骤：在顺槽煤帮开挖硐室；在硐室内安装千米定向钻机与高压注水泵；采用千米定向钻机向切眼方向施工若干个钻孔，钻孔与顺槽平行布置；钻头回撤时高压水垂直方向切割孔壁；采用封孔器逐一对每个钻孔封孔，封孔器连接高压注水管一端，另一端连接高压注水泵，注水管中部设置压力表和注水阀门；通过高压注水泵向钻孔内注水。相邻钻孔间形成贯通的裂隙带，实现了沿空留巷顶板的定向切割，降低了沿空留巷压力与变形，降低了巷道支护与维护成本。本发明不需要炸药、钻孔效率高、人工劳动强度低、为沿空留宽巷创造了条件，大幅降低了沿空留巷压力与变形量，减少留巷成本，效果好，具有广泛的实用性”，其说明书公开：爆破切顶需要大量炸药，还需要有爆破作业人员专人施工，工期长，同时，爆破切顶的钻孔在巷内垂直顶板布置，巷旁支护墙体浇筑在巷内，导致留巷宽度小于原有巷道宽度，适用范围受限，如原巷宽度5.0m，墙体厚度1.2m，因此留巷宽度最多3.8m，不能满足有些矿井留回风巷作运输巷的需要；上述专利可以佐证现有技术存在的缺陷。

4、因此我们对此做出改进，提出沿空留巷卸压方法及支撑装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前存在的爆破过程中由于采煤工作面的超前支撑压力和回采过程中采动应力的影响，装药的爆破孔已经处于被挤压的状态，在这种动压的影响下雷管和炸药受到强烈的挤压作用可能会提前早爆，或者在充填墙修筑的过程中发生爆炸，给安全带来极大的隐患。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下沿空留巷卸压方法及支撑装置，以改善上述问题。

3、本技术具体是这样的：

4、沿空留巷卸压方法，包括以下步骤：

5、s1.在采煤工作面上方的底部留下一定厚度的煤层，形成顺槽；

6、s2.当采煤到达顺槽位置时，先将其两侧的煤层全部采空；

7、s3.接着，在顺槽顶上方开展一条狭长的采空区，也就是所谓的切顶；

8、s4.采空区的长度和高度应根据实际情况进行调整，以确保安全出矿；

9、s5.接下来开始进行卸压，在切顶方向逐层向下采，同时靠近卸压面处的煤层被顶掉，以保证善道的稳定性；

10、s6.最后，整个采空区从顶到底被卸空，巷道剖面被采空区填充，从而完成了沿空留巷切顶卸压。

11、作为本技术优选的技术方案，在切顶过程中，沿顺槽的两侧顶部向上钻孔，形成多条卸压孔，所有卸压孔的上段均位于同一平面，之后通过高压注水泵分别向多个卸压孔内部注入高压水射流。

12、作为本技术优选的技术方案，所述卸压孔的下段分别朝向远离顺槽的斜上方倾斜，卸压孔的上段均处于竖直状态。

13、作为本技术优选的技术方案，所述切顶之前，先沿着顺槽内部设置多组沿空留巷支撑装置，多组沿空留巷支撑装置的上端抵在顺槽的顶部。

14、作为本技术优选的技术方案，所述沿空留巷支撑装置在设置过程中，先将顺槽顶部的多个凸起石块切割下来，减少顺槽顶部与沿空留巷支撑装置顶部的集中应力。

15、作为本技术优选的技术方案，所述沿空留巷支撑装置包括由下到上依次安装的底板、支撑杆和支撑板，支撑板底部两端均滑动安装有转盘，转盘上方通过滑块与支撑板下方的滑槽滑动配合连接，两个转盘之间设有用于带动转盘在滑槽内部滑动的伸缩杆；

16、所述转盘下方设有安装板，安装板远离支撑板的一侧设置有机械臂，机械臂的末端设置有用于切割沿空留巷顶部凸起石块的切割组件，切割组件包括安装筒和转动安装在安装筒内部的传动轴，安装筒安装在机械臂的尾部，传动轴的上方设有切割轮，传动轴下方设置有驱动电机。

17、作为本技术优选的技术方案，所述切割轮包括切割盘，切割盘沿圆周设有多个连接槽，每个连接槽内部均安装有切割齿。

18、作为本技术优选的技术方案，所述安装筒的外侧套设有连接套筒，连接套筒上螺纹安装有用于罩在切割盘外侧的防护桶，连接套筒的外周面一侧与机械臂连接。

19、作为本技术优选的技术方案，所述安装筒的下端设有用于收集切割掉落下来的石块的挡板组件，挡板组件包括多个呈环状均匀分布在安装筒四周的挡片，多个挡片上挂有网兜，每个挡片的一端均设有转动连接杆，转动连接杆的中部通过固定杆与安装筒转动连接，所述安装筒上还设置有用于调节挡片转动角度的调节组件。

20、作为本技术优选的技术方案，所述挡片设置有四块，每块挡片均为四分之一圆锥筒状，每块挡片的内侧均设有用于压紧密封在安装筒外侧的密封板，四块挡片收拢状态下形成一个可以插入到卸压孔内部进行灌水的圆锥筒状结构。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果：

22、在本技术的方案中：

23、1.为了解决现有技术中通过爆破的方式进行沿空留巷切顶卸压，给安全带来极大的隐患的问题，本技术通过设置的通过沿顺槽的两侧边缘处打孔，并通过高压注水泵进行注水，利用水压的压力挤压顺槽上方与煤层之间的石块，减弱待采煤层与顺槽上方之间应力联系，实现了在切顶过程中不需炸药、不需爆破专业作业人员，使切顶卸压的过程更加安全；

24、2.为了解决现有技术中沿空留巷顶部留有凸起的石块会影响支撑板对沿空留巷顶部的支撑，沿空留巷顶部局部容易产生集中应力的问题，本技术通过在支撑板的下方滑动设置转盘，并在转盘上设置可以对石块进行切割的切割组件，通过设置的伸缩杆可以方便的带动切割组件左右移动，可以方便的对顺槽顶部凸起的石块进行切割，减少顺槽顶部与沿空留巷支撑装置顶部的集中应力，避免支撑板顶部受力不均，避免在支撑板与顺槽内壁接触的时候，凸起的石块顶在支撑板与顺槽内壁之间受集中应力发生破碎，造成石块的崩裂，进而造成支撑板对顺槽的内壁支撑不稳，实现了稳定的对沿空留巷顶部的支撑；

25、3.通过在连接套筒的外侧设置可以上下一端的防护桶，在切割盘不使用的时候，通过将防护桶罩在切割盘外侧的方式对切割盘进行防护，可以避免在沿空留巷支撑装置移动过程中切割盘上的切割齿磕碰到其他物体造成损坏，另外，还可以通过在防护桶上盖防护网和防水布的方式避免沿空留巷内部的灰尘或者水滴落到切割盘上，避免切割盘受潮生锈；

26、4.通过设置防护桶防护在切割齿的四周，并在防护桶的上方开口处设置对接接口，在向顺槽内部的卸压孔内部注射高压水的时候，可以将水泵的水管接口与防护桶的上方接口连接，此时通过驱动电机带动切割轮转动，多个切割齿会拨动位于防护桶内部的水流，使经过安装筒内部的水流可以具有更快的流速，使设备在向顺槽内部的卸压孔内部注射高压水的时候转化为一个增压组件，可以增加管道内部的水流流动速度，使高压水流可以更加快速的到达卸压孔内部各个位置；

27、5.通过在安装筒的外侧设置挡板组件，可以方便的承接切割下来的石块，避免被切割下来的石块砸到位于安装筒底部的驱动电机，挡板组件由多块挡片构成一个环状的结构，在实际的使用过程中可以在每个挡片的上方铺设网兜，网兜的开口处被固定在多块挡片之间，在切割组件将凸起的石块切割下来之后，石块掉落到切割组件的切割轮下方的网兜内部，可以对切割下来的石块进行直接的收集，避免石块的随意掉落；

28、6.由于挡片为弧形板状结构，在石块掉落到挡片上的时候，可以使石块顺着拱起的弧形面向挡片两侧滑落，可以避免石块停留在挡片上，弧形隆起的挡片在受到石块的撞击的时候，还可以在不变形的情况下承受更大的撞击力；

29、7.通过在安装筒上转动螺纹套筒，可以带动限位件向上运动，限位件向上运动的时候会带动弹性压紧件拉动转动连接杆的一端，使挡片的下端相互靠近，共同构成圆锥筒状结构，在使用圆锥筒状结构向卸压孔内部灌水的时候，将圆锥筒状结构的一端插入到卸压孔内，由于机械臂的支撑，圆锥筒状结构在卸压孔侧面的位置更加稳定，圆锥筒状结构的下方向内收缩，可以顺利的插入到卸压孔内部，在使用过程中只需要将高压注水泵的出水口与安装筒的一端对接，就可以方便的对卸压孔内部进行高压水的注射。