一种巷道冒顶快速补偿修复装置及使用方法

本发明涉及一种巷道修复技术，具体为一种巷道冒顶快速补偿修复装置及其使用方法。

背景技术：

1、巷道冒顶事故时维系生产安全的重要因素，当前在巷道发生冒顶事故时，往往均时通过注浆封堵等修复作业，针对这一问题，当前开发众多的巷道冒顶修复技术和相关的设备，但在实际施工中发现，当前在巷道发生冒顶进行注浆修复作业时，往往需要在巷道冒顶区域地质结构相对稳定后，才能进行修复作业，其修复作业时还需要对巷道顶部进行钻孔等作业，从而一方面导致当前在巷道冒顶事故发生时，无法第一时间进行冒顶区域危害防控，从而导致后续的救援等工作无法及时开展，同时也导致巷道冒顶事故危害增加；另一方面在施工时，当对冒顶区域进行钻孔等施工时，依然极易因外力因素导致冒顶区域再次发生岩石掉落等情况，威胁现场施工人员及设备安全。。

2、于是，发明人有鉴于此，秉持多年现场工作经验，针对巷道冒顶事故中救援工作的现状，开发了一种全新的可快速对巷道冒顶事故进行控制，并构建救援通道和后续永久修复施工工作作业面的方法及施工系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种巷道冒顶快速补偿修复装置及其使用方法，该发明设备集成化、模块化程度高，操作灵活方便，一方面可在巷道等结构内进行快速布设定位，环境适应性和通用性好，可有效满足多种不同地质结构巷道冒顶进行快速修复防护的需要；另一方面具有良好的承载能力和支撑防护能力，可对巷道冒顶区岩层结构进行快速有效的防护承载，防止冒顶区域地质结构进行一步发生形变和岩石坠落；并可对应巷道顶部在发生形变及岩石掉落时，对地质结构形变作用力和岩石掉落的冲击力进行弹性吸收，进一步提高巷道区域防护的安全性和可靠性，为后续巷道永久修复提供安全可靠的施工环境和调节。

2、为实现上述目的，本发明提供一种天然气稀有气体同位素测试中天然气净化装置及使用方法：

3、一种巷道冒顶快速补偿修复装置，包括注浆车、支护架、弹性承载囊袋、弹性连接臂及驱动电路，其中支护架若干，其后端面与巷道壁连接，前半部的上端面与巷道顶部相抵，各支护架沿巷道轴线方向分布，同时其轴线与巷道顶部呈10°—60°夹角，支护架左侧面和右侧面均与至少两条弹性连接臂连接，且相邻两支护架之间由弹性连接臂相互连接，弹性承载囊袋若干，各弹性承载囊袋分别位于相邻两支护架之间，且相邻两支护架之间均设至少一个弹性承载囊袋，承载囊袋下端面与弹性连接臂连接，上端面与巷道顶部相抵，同时各承载囊袋并联，并分别通过导流管与注浆车连通，驱动电路与注浆车连接，并分别与注浆车、支护架、弹性承载囊袋间电气连接。

4、进一步的，所述支护架包括定位底座、承载托板、承载臂、液压驱动臂、液压站及压力传感器，所述定位底座为矩形板状结构，其后端面与巷道侧壁相抵并通过锚杆连接，所述定位底座前端面前端面通过弹性铰链与承载臂铰接，所述承载臂轴线与定位底座前端面及水平面呈0°—180°夹角，所述承载臂上端面与承载托板间铰接，且承载托板上端面与水平面呈0°—60°夹角，且承载托板上端面与巷道顶部相抵，所述液压驱动臂至少一条并位于承载臂下方，其中液压驱动臂后端面与定位底座前端面铰接，液压驱动臂前端面与承载臂下端面间通过铰链铰接，且承载臂轴线与承载臂轴线呈10°—60°夹角，同时液压驱动臂前端面与承载臂连接位置处另设压力传感器，且压力传感器与驱动电路电气连接，所述液压驱动臂另通过导流管与液压站连通，所述液压站位于注浆车上并与驱动电路电气连接。

5、进一步的，所述承载托板包括滑块、调节弹簧、弹性铰链、托盘、弹性衬板、导向板，其中所述滑块为横断面呈“冂”字形槽状结构，包覆在承载臂上端面外并与承载臂间沿承载臂轴线方向滑动连接，同时所述滑块对应的承载壁上端面设一条与承载臂轴线平行分布的导向槽，所述调节弹簧嵌于导向槽内，其一端与滑块顶部的下端面铰接，另一端与承载臂前端面的内侧面铰接，所述滑块上端面通过弹性铰链与托盘连接，所述托盘为横断面呈矩形的格栅板结构，同时托盘上端面另通过弹性铰链与至少两个导向板间铰接，所述导向板为横断面呈“丄”字形结构，各导向板两侧的槽体内均设1个弹性衬板，且弹性衬板上端面比导向板上端面低0—5毫米。

6、进一步的，所述承载臂包括连接段、调节段、翻转机构、导向连杆、液压伸缩驱动杆，其中所述连接段、调节段均为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，其中所述调节段包覆在连接段外，与连接段间同轴分布并于连接段间滑动连接，所述液压伸缩驱动杆后半部嵌于连接段前端面内并与连接段同轴分布，所述液压伸缩驱动杆前端面通过弹性铰链与导向连杆上端铰接，所述导向连杆位于调节段内，其中点位置处通过翻转机构与调节段前端面间铰接，所述导向连杆轴线与调节段轴线相交并呈10°—170°夹角，同时导向连杆下端通过弹性铰链与液压驱动臂铰接，且所述导向连杆、液压伸缩驱动杆及液压驱动臂共同分布在同一与调节段上端面及下端面垂直分布的平面内；此外，所述翻转机构、液压伸缩驱动杆均通过导流管与液压站间连接。

7、进一步的，所述弹性连接臂包括导向柱、承载弹片、连接扣、挡块及端盖，其中所述导向柱共两个，两导向柱分别相邻两支护架侧表面间通过铰链铰接，所述导向柱内设一条与其轴线平行分布的导向滑槽，导向柱前端面与端盖连接并通过端盖对导向滑槽进行封堵，所述承载弹片为横断面呈矩形的板状结构，其两端分别嵌于两导向柱的导向滑槽内并与挡块连接，且承载弹片通过挡块于导向滑槽间滑动连接，同时所述承载弹片上端面于若干连接扣相互连接，并通过连接扣与弹性承载囊袋连接，且弹性承载囊袋下端面与承载弹片上端面相抵。

8、进一步的，所述弹性承载囊袋包括弹性连接带、注浆囊袋、弹性承载网、控制阀、压力传感器、连接管头、导流支管、分流管，所述注浆囊袋至少两个，均为闭合腔体结构，同时相邻两注浆囊袋间通过弹性连接带连接并分布在同一平面内，所述 弹性承载网共两个，分别包覆在各注浆囊袋上端面及下端面外，且注浆囊袋通过其下端面的弹性承载网与弹性连接臂连接，所述注浆囊袋侧表面均设一个连接管头，并通过连接管头与导流支管一端连通，同时各注浆囊袋连接的导流支管均与分流管连通，所述分流管与弹性承载网连接并通过导流管与注浆车连通，所述导流支管与分流管和连接管头连接位置处均设一个控制阀和一个压力传感器，且控制阀和压力传感器均与驱动电路电气连接。

9、进一步的，所述驱动电路为以可编程控制器为基础的电路系统，同时驱动电路另设串口通讯电路和包括单不限于按键、电位器、操作手柄、显示器的操控界面。

10、进一步的，所述注浆车至少一个，且注浆车为多个时，各注浆车间均相互独立运行，同时各注浆车上分别设一个驱动电路，且各驱动电路间另通过互锁电路电气连接。

11、一种巷道冒顶快速补偿修复装置的使用方法，包括如下步骤：

12、s1,设计作业区域，首先对巷道顶部发生存在冒顶隐患及已发生冒顶区域的面积、长度及巷道顶部表面地质结构数据进行采集，然后对巷道壁结构、巷道地质机构进行采集，最后根据设置采集的数据，设计支护架、弹性承载囊袋、弹性连接臂的数量、结构及分布位置，同时设定注浆车注浆作业的压力和注浆浆料类型；

13、s2，系统定位，完成s1后，首先将支护架沿巷道轴线方向固定在冒顶区域对应的巷道壁上，并使支护架的定位底座与巷道壁连接，同时使得刚完成连接并处于初始状态时的承载臂在液压驱动臂驱动下，使承载臂前端面处于最低点，然后将相邻两支护架间通过弹性连接臂连接，同时并通过弹性连接臂进行弹性承载囊袋连接装配，最后将各支护架和弹性承载囊袋分别于注浆车间连接，并将驱动电路与外部的电源系统及控制系统连接；

14、s3，修复作业，完成s2步骤后，首先对各支护架的液压驱动臂伸出量调节；同时对承载臂内的液压伸缩驱动杆和翻转机构运行，然后调整承载臂的长度及其与巷道顶部的夹角，使支护架的承载托板及各弹性承载囊袋均与巷道顶部相抵，并由支护臂的压力传感器对支护臂与巷道顶部压力进行检测，通过压力传感器获得承载臂对巷道顶部承载定位作用力，处完成对冒顶区承载；最后驱动注浆车运行，对各弹性承载囊袋进行注浆作业，通过注浆提高弹性承载囊袋的体积和压力，利用弹性承载囊袋的压力对巷道顶部进行承载定位，即可完成对巷道冒顶区域进行快速修复和受力状态补偿。

15、与现有技术相比，本发明设备集成化、模块化程度高，操作灵活方便，一方面可在巷道等结构内进行快速布设定位，环境适应性和通用性好，可有效满足多种不同地质结构巷道冒顶进行快速修复防护的需要；另一方面具有良好的承载能力和支撑防护能力，可对巷道冒顶区岩层结构进行快速有效的防护承载，防止冒顶区域地质结构进行一步发生形变和岩石坠落；并可对应巷道顶部在发生形变及岩石掉落时，对地质结构形变作用力和岩石掉落的冲击力进行弹性吸收，进一步提高巷道区域防护的安全性和可靠性，为后续巷道永久修复提供安全可靠的施工环境和调节。