本發(fā)明涉及一種支撐點(diǎn)柱，尤其涉及一種采礦場使用的組合式人工點(diǎn)柱及其安裝方法，屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

招遠(yuǎn)市上莊礦區(qū)處于望兒山含礦蝕變帶的北東段，其礦體屬蝕變巖型金礦床，礦體嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，位于主斷裂面的上盤。經(jīng)過幾十年的開采其淺部資源已開采殆盡，礦山已逐步進(jìn)入深部開采階段。上莊礦區(qū)礦體平均傾角20～25°，平均水平厚度20m～30m，屬于典型的緩傾斜中厚礦體。目前采用上向水平分層尾砂充填采礦法進(jìn)行開采，淺孔落礦，鏟運(yùn)機(jī)出礦。受巖體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面特征以及采動應(yīng)力的影響，在開采過程中采場內(nèi)易發(fā)生頂板垮落。為保證采場內(nèi)的作業(yè)安全，目前蠶莊金礦多采用預(yù)留礦石點(diǎn)柱以及采用礦石砌筑人工混凝土點(diǎn)柱的方式對采場頂板進(jìn)行支護(hù)處理。預(yù)留的礦石點(diǎn)柱尺寸一般為3m×4m，甚至更大，造成大量高品位礦石的損失。人工混凝土點(diǎn)柱在施工時存在以下問題：(1)需要人員多，勞動強(qiáng)度大，砌筑混凝土點(diǎn)柱，至少需要3個零工，同時還需鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行配合；(2)施工周期長，一個人工混凝土點(diǎn)柱的支護(hù)周期大概在7天左右，但單個采場一層的回采周期也僅有十幾天，嚴(yán)重影響采場生產(chǎn)效率；(3)人工混凝土點(diǎn)柱無法實(shí)現(xiàn)有效接頂，其支護(hù)效果難以保障；(4)在砌筑點(diǎn)柱過程中，施工人員長期在不穩(wěn)定頂板下作業(yè)，人員作業(yè)存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有人工混凝土點(diǎn)柱存在的不足，提供一種適用于采礦場的組合式人工點(diǎn)柱及其安裝方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種適用于采礦場的組合式人工點(diǎn)柱，若干不同規(guī)格的支撐鋼筒、頂座鋼板、底座鋼板、若干膨脹接頂裝置和支撐架，所述支撐鋼筒由鋼管兩端焊接鋼板制成，所述膨脹接頂裝置由上蓋、下蓋和內(nèi)筒組成，所述上蓋、下蓋均由鋼管一端焊接鋼板制成，所述上蓋、下蓋的內(nèi)徑大于內(nèi)筒的外徑，所述支撐架由若干實(shí)心棍或空心管組成，其特征在于，所述頂座鋼板、底座鋼板分別位于支撐點(diǎn)柱的頂部和底部，頂座鋼板的下方和底座鋼板的上方均與彼此依次相連的支撐鋼筒連接，所述膨脹接頂裝置安裝于支撐鋼筒之間，所述膨脹接頂裝置上方的支撐鋼筒的長度從下至上依次遞減，所述支撐架支撐于人工點(diǎn)柱的下部，所述頂座鋼板、底座鋼板與支撐鋼筒之間、支撐鋼筒之間以及支撐鋼筒與膨脹鋼筒之間均通過螺絲連接固定。

本發(fā)明的有益效果是：

1)點(diǎn)柱可通過不同長度的套筒來調(diào)節(jié)高度，越高套筒的長度越短，容易施工；

2)成本低，可充分利用礦下的礦(毛)石和(廢舊鋼材)鋼管，最大化的節(jié)約成本。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述膨脹接頂裝置的內(nèi)筒內(nèi)裝填有靜爆劑藥卷與水的混合物。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，靜爆劑藥卷裝填于點(diǎn)柱的內(nèi)部空間，由于受到來自內(nèi)套筒在圓周方向的剛性約束，使其只能向兩端開口的軸向方向發(fā)生膨脹，進(jìn)而推動支撐點(diǎn)柱兩端外套筒產(chǎn)生軸向位移，靜爆劑的水化產(chǎn)物在膨脹壓的作用下呈致密堅(jiān)硬狀態(tài)，與內(nèi)套筒和外套筒結(jié)合為一體，具有很高的抗壓強(qiáng)度，能夠滿足接頂支護(hù)強(qiáng)度的要求。

進(jìn)一步，所述頂座鋼板與支撐鋼筒之間還設(shè)有球頭和球型座，所述球頭為經(jīng)切割的球體，所述頂座鋼板與球頭裝置相焊接，所述球型座由鋼管一端焊接鋼板制成，所述鋼管的內(nèi)徑與球頭的半徑相適配。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，球型座和球頭裝置的加入使得支撐點(diǎn)柱的頂部與采場頂板具有更好的適應(yīng)性，對存在一定傾角的頂板，也能取得較好的接頂接觸效果。

進(jìn)一步，所述支撐鋼筒有長度1.0m、0.5m、0.2m、0.1m、0.05m的不同規(guī)格。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可靈活的調(diào)節(jié)支撐點(diǎn)柱的高度，容易操作施工。

上述組合式人工點(diǎn)柱的安裝方法，包括如下步驟：

1)平整場地：在采場中需要進(jìn)行支護(hù)的位置進(jìn)行場地平整，用于安裝支撐點(diǎn)柱的底座；

2)安裝底座鋼板：將底座鋼板放入平整好的場地上；

3)組裝膨脹接頂裝置：將靜爆劑用紙卷成藥卷，于內(nèi)套筒的底部鋪設(shè)一層碎石，后將制作好的靜爆劑藥卷放置到內(nèi)套筒中，向內(nèi)套筒的頂部加入河沙并持續(xù)灌水，使靜爆劑藥卷浸泡在水中,然后繼續(xù)裝填河沙與內(nèi)套筒上沿平齊，接裝上蓋，將膨脹接頂裝置組裝好；

4)連接底座：將支撐鋼筒與底座鋼板通過螺絲連接；

5)安裝膨脹接頂裝置：將膨脹接頂裝置的下蓋通過螺絲與支撐鋼筒相連接，膨脹接頂裝置的上蓋通過螺絲與支撐鋼筒相連接；

6)安裝支撐鋼筒：根據(jù)采場頂板的高度，將步驟5)中安裝完成后的支撐鋼筒通過螺絲依次與長度遞減的支撐鋼筒相連接；

7)安裝支撐架：將支撐架支撐焊接于支撐鋼筒的外側(cè)；

8)連接頂座鋼板：將步驟6)中安裝完成后的產(chǎn)品頂部與頂座鋼板相連接；

9)接頂：用鋼架將支撐裝置整體固定使其保持垂直穩(wěn)定狀態(tài)，30～40mi n后靜爆劑藥卷開始反應(yīng)，推動支撐點(diǎn)柱上部的支撐鋼筒向上移動，實(shí)現(xiàn)主動接頂并支撐采場頂板。

進(jìn)一步，步驟3)中水與靜爆劑的重量之比為0.2。

進(jìn)一步，步驟6)與步驟7)之間還包括安裝球頭裝置的步驟，將球頭座的底板與最上部的支撐鋼筒通過螺絲連接，后將球頭放入球型座內(nèi)。

進(jìn)一步，步驟3)中靜爆劑浸泡在水中的時間不少于4mi n。

進(jìn)一步，所述鋼板底座的厚度為12mm。

進(jìn)一步，步驟3)中內(nèi)套筒底部鋪設(shè)碎石的厚度為50mm。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1支撐點(diǎn)柱的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1支撐點(diǎn)柱的各個組成部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為球頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1～2中，1、底座鋼板；2、頂座鋼板；3、支撐鋼筒；4、膨脹接頂裝置；5、支撐架；4-1、上蓋；4-2、內(nèi)筒；4-3、下蓋；6、球頭；7、球型座

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

一種適用于采礦場的組合式人工點(diǎn)柱，如圖1、2所示，包括支撐鋼筒3、厚度為12mm的底座鋼板1、頂座鋼板2、膨脹接頂裝置4和支撐架5，支撐鋼筒3包括2個0.5m長度的支撐鋼筒、1個0.2m長度的支撐鋼筒、1個0.1m長度的支撐鋼筒、一個0.05m長度的支撐鋼筒，底座鋼板上方與1個0.5m長度的支撐鋼筒相連接，頂座鋼板下方與0.05m長度的支撐鋼筒相連接，0.05m長度的支撐鋼筒下方依次與0.1m長度的支撐鋼筒、0.2m長度的支撐鋼筒、0.5m長度的支撐鋼筒相連接，兩個0.5m長度的支撐鋼筒之間安裝有膨脹接頂裝置，膨脹接頂裝置由上蓋4-1、內(nèi)筒4-2和下蓋4-3組成，膨脹接頂裝置的內(nèi)筒內(nèi)裝有靜爆劑與水的混合物，支撐架由5根長度為1m的實(shí)心鐵棍組成，支撐架支撐于支撐點(diǎn)柱的底部，頂座鋼板、底座鋼板與支撐鋼筒之間、支撐鋼筒彼此之間以及支撐鋼筒與膨脹接頂裝置之間均通過螺絲連接固定。

上述組合式人工點(diǎn)柱的安裝方法，包括如下步驟：

1)平整場地：在采場中需要進(jìn)行支護(hù)的位置進(jìn)行場地平整，平整出0.5m*0.5m大小的區(qū)域用于安裝支撐點(diǎn)柱的底座；

2)安裝底座鋼板：將12mm厚的底座鋼板放入平整好的場地上；

3)組裝膨脹接頂裝置：將靜爆劑用報紙卷成藥卷，于內(nèi)套筒的底部鋪設(shè)一層50mm厚的碎石，后將制作好的靜爆劑藥卷放置到內(nèi)套筒中，向內(nèi)套筒的頂部加入河沙并持續(xù)灌水，使靜爆劑藥卷浸泡在水中,水與靜爆劑的質(zhì)量之比為0.2，靜爆劑浸泡在水中的時間不少于4mi n,然后繼續(xù)裝填河沙與內(nèi)套筒上沿平齊，拼裝上蓋，將膨脹接頂裝置組裝好；

4)連接底座：將0.5m長度的支撐鋼筒與底座鋼板通過螺絲連接；

5)安裝膨脹接頂裝置：將膨脹接頂裝置的下蓋通過螺絲與0.5m長度的支撐鋼筒相連接，膨脹接頂裝置的上蓋通過螺絲與另一個0.5m長度的支撐鋼筒相連接；

6)安裝支撐鋼筒：根據(jù)采場頂板的高度，將步驟5)中安裝完成后的支撐鋼筒通過螺絲依次與0.2m長度、0.1m長度、0.05m長度的支撐鋼筒相連接；

7)安裝支撐架：將支撐架支撐焊接于支撐鋼筒的外側(cè)；

8)連接頂座鋼板：將步驟6)中安裝完成后的產(chǎn)品頂部通過螺絲與頂座鋼板相連接；

9)接頂：用鋼架將支撐裝置整體固定使其保持垂直穩(wěn)定狀態(tài)，30～40mi n后靜爆劑藥卷開始反應(yīng)，推動支撐點(diǎn)柱上部的支撐鋼筒向上移動，實(shí)現(xiàn)主動接頂并支撐采場頂板。

實(shí)施例2：

一種適用于采礦場的組合式人工點(diǎn)柱，如圖1～3所示，包括支撐鋼筒3、厚度為12mm的底座鋼板1、頂座鋼板2、膨脹接頂裝置4、支撐架5、球頭6、球型座7，支撐鋼筒3包括2個0.5m長度的支撐鋼筒、1個0.2m長度的支撐鋼筒、1個0.1m長度的支撐鋼筒、一個0.05m長度的支撐鋼筒，底座鋼板上方與1個0.5m長度的支撐鋼筒相連接，頂座鋼板下方連接有直徑20cm的球頭，球頭為沿其直徑方向切割5cm的球體，球頭放置于球頭座內(nèi)，球頭座的下方與0.05m長度的支撐鋼筒相連接，0.05m長度的支撐鋼筒下方依次與0.1m長度的支撐鋼筒、0.2m長度的支撐鋼筒、0.5m長度的支撐鋼筒相連接，兩個0.5m長度的支撐鋼筒之間安裝有膨脹接頂裝置，膨脹接頂裝置由上蓋4-1、內(nèi)筒4-2和下蓋4-3組成，膨脹接頂裝置的內(nèi)筒內(nèi)裝有靜爆劑與水的混合物，支撐架由5根長度為1m的空心鐵管組成，支撐架支撐于支撐點(diǎn)柱的下部，頂座鋼板、底座鋼板與支撐鋼筒之間、球頭座與支撐鋼筒之間、支撐鋼筒彼此之間以及支撐鋼筒與膨脹接頂裝置之間均通過螺絲連接固定。

上述組合式人工點(diǎn)柱的安裝方法，包括如下步驟：

1)平整場地：在采場中需要進(jìn)行支護(hù)的位置進(jìn)行場地平整，平整出0.5m*0.5m大小的區(qū)域用于安裝支撐點(diǎn)柱的底座；

2)安裝底座鋼板：將12mm厚的底座鋼板放入平整好的場地上；

3)組裝膨脹接頂裝置：將靜爆劑用報紙卷成藥卷，于內(nèi)套筒的底部鋪設(shè)一層50mm厚的碎石，后將制作好的靜爆劑藥卷放置到內(nèi)套筒中，向內(nèi)套筒的頂部加入河沙并持續(xù)灌水，使靜爆劑藥卷浸泡在水中,水與靜爆劑的質(zhì)量之比為0.2，靜爆劑浸泡在水中的時間不少于4mi n,然后繼續(xù)裝填河沙與內(nèi)套筒上沿平齊，拼裝上蓋，將膨脹接頂裝置組裝好；

4)連接底座：將0.5m長度的支撐鋼筒與底座鋼板通過螺絲連接；

5)安裝膨脹接頂裝置：將膨脹接頂裝置的下蓋通過螺絲與0.5m長度的支撐鋼筒相連接，膨脹接頂裝置的上蓋通過螺絲與另一個0.5m長度的支撐鋼筒相連接；

6)安裝支撐鋼筒：根據(jù)采場頂板的高度，將步驟5)中安裝完成后的支撐鋼筒通過螺絲依次與0.2m長度、0.1m長度、0.05m長度的支撐鋼筒相連接；

7)安裝球頭裝置：將球頭座的底板與最上部的支撐鋼筒通過螺絲連接，后將球頭放入球型座內(nèi)；

8)安裝支撐架：將支撐架支撐焊接于支撐鋼筒的外側(cè)；

9)連接頂座鋼板：將步驟6)中安裝完成后的產(chǎn)品頂部通過螺絲與頂座鋼板相連接；

10)接頂：用鋼架將支撐裝置整體固定使其保持垂直穩(wěn)定狀態(tài)，30～40mi n后靜爆劑藥卷開始反應(yīng)，推動支撐點(diǎn)柱上部的支撐鋼筒向上移動，實(shí)現(xiàn)主動接頂并支撐采場頂板。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。