本發(fā)明涉及深部煤礦“無煤柱”開采的巷道支護(hù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置及支護(hù)方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前煤礦的無煤柱開采體系中主要包括沿空留巷和沿空掘巷兩種技術(shù)，使巷道沿采空區(qū)邊緣布置，可有效避開或削弱固定支承壓力的影響，能顯著改善巷道維護(hù)狀態(tài)，減少煤炭損失，提高煤炭采出率并降低巷道掘進(jìn)率，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

無論沿空留巷技術(shù)還是沿空掘巷小煤柱護(hù)巷技術(shù)，都需要在靠采空區(qū)側(cè)架設(shè)合理的巷旁支護(hù)體來達(dá)到支護(hù)頂板、隔離采空區(qū)的目的。傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)手段主要包括木垛、密集支柱、矸石墻、混凝土充填墻等；近些年又發(fā)展應(yīng)用了高水材料充填體以及鋼管混凝土支柱等新型巷旁支護(hù)結(jié)構(gòu)。然而隨著當(dāng)前越來越多的煤礦開采達(dá)到-800m以下的深度，圍巖集中應(yīng)力水平高、巖石流變性強(qiáng)，這就要求巷旁支護(hù)結(jié)構(gòu)既要具有一定的恒阻讓壓功能，還要在適度讓壓后能夠提供足夠的支撐力來控制頂板下沉。同時(shí)對于深部巷旁支護(hù)結(jié)構(gòu)來說，還要求具備施工工藝簡單、成巷速度快以及成本低廉等特點(diǎn)。根據(jù)上述分析，前面列舉的主要巷旁支護(hù)手段大多存在支護(hù)阻力不足，比如矸石墻，密集支柱與單體液壓支柱等；恒阻讓壓特性差，比如混凝土充填墻、鋼管混凝土支柱等；以及施工工藝復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，比如高水材料充填體等，均無法滿足深部“無煤柱”開采巷旁支護(hù)的要求。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置及支護(hù)方法，能夠在前期具備穩(wěn)定的恒阻讓壓功能，同時(shí)適度讓壓后給頂板提供高支護(hù)阻力，保證圍巖長期穩(wěn)定。另外，將巷旁支護(hù)裝置與隔離擋風(fēng)簾形成組合結(jié)構(gòu)，對采空區(qū)矸石和有害氣體進(jìn)行有效隔離，達(dá)到安全、快速、高效的成巷目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：

一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，其包括用于放置在巷道底板的基座，其中，基座上設(shè)置有帶有腔體的下部支柱，下部支柱之腔體的上部設(shè)置有擋板，擋板上方的下部支柱之腔體內(nèi)設(shè)置有上部支柱，上部支柱下端與擋板上方的下部支柱之腔體形成升降腔，升降腔一側(cè)設(shè)置有乳化液注液口，乳化液注液口上設(shè)置有三用閥體，上部支柱與下部支柱之間通過連接機(jī)構(gòu)相連接，上部支柱上部設(shè)置有用于承托巷道頂板的上承壓板；下部支柱下端設(shè)置有下注漿口，上部支柱上端設(shè)置有上注漿口；巷旁支護(hù)裝置為一體式結(jié)構(gòu)；該巷旁支護(hù)裝置與采空區(qū)之間設(shè)置有由吊掛鐵絲網(wǎng)與橡膠組成的隔離擋風(fēng)簾。

所述的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，其中，上述連接機(jī)構(gòu)包括用于連接上部支柱與下部支柱的密封蓋體，密封蓋體上部設(shè)置有防塵圈，防塵圈下方的密封蓋體設(shè)置有上導(dǎo)向環(huán)，密封蓋體與下部支柱連接處設(shè)置有O型密封圈，O型密封圈下方的密封蓋體與下部支柱之間設(shè)置有連接鋼絲，上部支柱下部位于升降腔內(nèi)，上部支柱下端設(shè)置有下導(dǎo)向環(huán)，通過上導(dǎo)向環(huán)與下導(dǎo)向環(huán)，上部支柱能在升降腔內(nèi)移動(dòng)。

所述的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，其中，上述上部支柱、下部支柱均為無縫鋼管，下部支柱直徑大于上部支柱，上部支柱、下部支柱的壁厚相同。

所述的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，其中，基座由四個(gè)側(cè)護(hù)鋼板與下承壓板構(gòu)成，四個(gè)側(cè)護(hù)鋼板呈三角形將下部支柱與下承壓板連接在一起。

一種使用所述“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置的支護(hù)方法，其包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)預(yù)留巷道的斷面參數(shù)及受力狀況，進(jìn)行支柱整體設(shè)計(jì)，包括上、下部支柱長度、鋼管管徑及厚度、升降腔的讓壓空間、泄壓閾值壓力、充填混凝土強(qiáng)度等級，設(shè)計(jì)完成后將巷旁支護(hù)裝置在地面加工制作，然后運(yùn)至井下預(yù)留巷道內(nèi)；

步驟二，根據(jù)工作面推進(jìn)速度來安裝巷旁支護(hù)裝置，巷旁支護(hù)裝置緊貼采空區(qū)的隔離擋風(fēng)簾，相鄰巷旁支護(hù)裝置之間的距離相等；

步驟三，安裝巷旁支護(hù)裝置前，首先緊靠采空區(qū)安設(shè)隔離擋風(fēng)簾，將吊掛鐵絲網(wǎng)由頂部錨桿和底部螺栓固定，橡膠制擋風(fēng)簾由扎絲與鐵絲網(wǎng)捆扎緊實(shí)；

步驟四，安裝巷旁支護(hù)裝置時(shí)，首先架設(shè)下部支柱、上部支柱，然后使用注液槍通過三用閥體向升降腔內(nèi)注入乳化液，使上部支柱上升，并使上承壓板逐漸接近巷道頂板，持續(xù)注液直至達(dá)到設(shè)計(jì)的初撐力；

步驟五，采用混凝土輸送泵通過上注漿口、下注漿口向?qū)?yīng)支柱內(nèi)注入混凝土漿液，保證混凝土充填密實(shí)后，關(guān)閉注漿口，直至整個(gè)巷道支護(hù)完成。

所述的支護(hù)方法，其中，上述步驟四具體的：先將每個(gè)巷旁支護(hù)裝置的升降腔內(nèi)注入預(yù)定的乳化液，達(dá)到初撐力，然后再向每個(gè)對應(yīng)支柱內(nèi)依次注入混凝土漿液，待上述工序結(jié)束后，完成一個(gè)循環(huán)。

所述的支護(hù)方法，其中，上述步驟五具體的為：每個(gè)循環(huán)工序完成后，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行采空區(qū)的隔離擋風(fēng)簾的安裝以及巷旁支護(hù)裝置安裝、注液、注漿的工序，直至整個(gè)巷道支護(hù)完成。

本發(fā)明提供的一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置及支護(hù)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)深部高應(yīng)力狀態(tài)下的巷旁圍巖高效控制。首先根據(jù)升降腔的乳化液注入壓力與注入高度，由三用閥體控制支柱的恒定支護(hù)阻力與支柱的最大下沉量，當(dāng)圍壓壓力超過設(shè)定的閥體壓力值時(shí)，三用閥開始泄液，在前期對巷旁支護(hù)圍巖以一個(gè)恒定的壓力進(jìn)行讓壓，保證圍巖在下沉過程中不會(huì)發(fā)生大變形以及突然失穩(wěn)；其次，讓壓結(jié)束后，上、下部鋼管混凝土支柱合為一體，由鋼管混凝土支柱對圍巖進(jìn)行剛性高強(qiáng)度支護(hù)，對圍巖進(jìn)行“限定變形”位態(tài)控制。鋼管混凝土支柱屬于一種強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及抗腐蝕性較好的支護(hù)結(jié)構(gòu)，是適用于深部高應(yīng)力狀態(tài)下的一種理想的巷道支護(hù)體，其主要缺點(diǎn)在于其剛性支護(hù)、讓壓性能弱，一旦設(shè)計(jì)的支護(hù)阻力不足以控制圍巖壓力的話，容易發(fā)生突然斷裂破壞；而本發(fā)明提出的“鋼混-液壓”支護(hù)裝置，將鋼管混凝土支柱的高強(qiáng)支護(hù)與單體液壓支柱的柔性讓壓功能很好地結(jié)合起來，使其同時(shí)具備兩種設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)，因此更加適合于深部高應(yīng)力狀態(tài)下的巷旁支護(hù)工程。同時(shí)，在采空區(qū)隔離方面，放棄了傳統(tǒng)的矸石墻隔離體，采用新型的“吊掛鐵絲網(wǎng)+橡膠擋風(fēng)簾”的組合結(jié)構(gòu)，由鐵絲網(wǎng)隔離破碎矸石，擋風(fēng)簾防止漏風(fēng)及有害氣體進(jìn)入巷道。該新型結(jié)構(gòu)施工速度快，工藝簡單，配合巷旁支護(hù)裝置，能夠真正實(shí)現(xiàn)安全、快速、高效的成巷目標(biāo)。另外本發(fā)明的主要構(gòu)件均在地面加工制作完成，直接運(yùn)至巷道架設(shè)，井下進(jìn)行的工藝只包括升降腔的注液和上下部支柱的注漿，工藝簡單、速度快，對工作面的生產(chǎn)相對影響較?。煌瑫r(shí)相比于高水充填材料制作的巷旁支護(hù)體來說，成本相對較低，具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中上承壓板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為在巷道內(nèi)布置巷旁支護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置及支護(hù)方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種用于深部巷道的“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，如圖1、圖2與圖3所示的，其包括用于放置在巷道底板的基座，其中，基座上設(shè)置有帶有腔體的下部支柱16，下部支柱16之腔體的上部設(shè)置有擋板15，擋板15上方的下部支柱16之腔體內(nèi)設(shè)置有上部支柱2，上部支柱2下端與擋板15上方的下部支柱16之腔體形成升降腔12，升降腔12一側(cè)設(shè)置有乳化液注液口14，乳化液注液口14上設(shè)置有三用閥體13，上部支柱2與下部支柱16之間通過連接機(jī)構(gòu)相連接，上部支柱2上部設(shè)置有用于承托巷道巷道頂板25的上承壓板1；下部支柱16下端設(shè)置有下注漿口17，上部支柱2上端設(shè)置有上注漿口3；巷旁支護(hù)裝置為一體式結(jié)構(gòu)；將鋼管混凝土支柱的高強(qiáng)支護(hù)與單體液壓支柱的柔性讓壓功能很好地結(jié)合起來，使其同時(shí)具備兩種設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)。

而且該巷旁支護(hù)裝置與采空區(qū)20之間設(shè)置有由吊掛鐵絲網(wǎng)21與橡膠組成的隔離擋風(fēng)簾22，更為具體的如圖3所示的，在預(yù)留巷道26中在靠近采空區(qū)20附近布設(shè)吊掛鐵絲網(wǎng)21，然后在吊掛鐵絲網(wǎng)21上布設(shè)橡膠形成隔離擋風(fēng)簾22，隔離擋風(fēng)簾22的底部通過底部螺栓24固定在預(yù)留巷道26的底部，隔離擋風(fēng)簾22的頂部通過頂部錨桿固定在預(yù)留巷道26之巷道頂板25上。放棄了傳統(tǒng)的矸石墻隔離體，采用新型的“吊掛鐵絲網(wǎng)+橡膠擋風(fēng)簾”的組合結(jié)構(gòu)，由鐵絲網(wǎng)隔離破碎矸石，擋風(fēng)簾防止漏風(fēng)及有害氣體進(jìn)入巷道。該新型結(jié)構(gòu)施工速度快，工藝簡單，配合巷旁支護(hù)裝置，能夠真正實(shí)現(xiàn)安全、快速、高效的成巷目標(biāo)。

更進(jìn)一步的，如圖1所示的，上述連接機(jī)構(gòu)包括用于連接上部支柱2與下部支柱16的密封蓋體7，密封蓋體7上部設(shè)置有防塵圈4，防塵圈4下方的密封蓋體7設(shè)置有上導(dǎo)向環(huán)5，密封蓋體7與下部支柱16連接處設(shè)置有O型密封圈9，O型密封圈9下方的密封蓋體7與下部支柱16之間設(shè)置有連接鋼絲8，上部支柱2下部位于升降腔12內(nèi)，上部支柱2下端設(shè)置有下導(dǎo)向環(huán)10，通過上導(dǎo)向環(huán)5與下導(dǎo)向環(huán)10，上部支柱2能在升降腔12內(nèi)移動(dòng)。而且上述上部支柱2、下部支柱16均為無縫鋼管，下部支柱16直徑大于上部支柱2，上部支柱2、下部支柱16的壁厚相同?；伤膫€(gè)側(cè)護(hù)鋼板18與下承壓板19構(gòu)成，四個(gè)側(cè)護(hù)鋼板18呈三角形將下部支柱16與下承壓板19連接在一起。

為了更好的說明本發(fā)明，以下為使用所述巷旁支護(hù)裝置的支護(hù)方法，在具體支護(hù)的過程中可以根據(jù)預(yù)留巷道26的具體地形情況，來確定巷旁支護(hù)裝置的數(shù)量以及支護(hù)形狀，比如可以設(shè)置一排巷旁支護(hù)裝置或者兩排巷旁支護(hù)裝置，甚至多排巷旁支護(hù)裝置，其具體包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)預(yù)留巷道26的斷面參數(shù)及受力狀況，進(jìn)行支柱整體設(shè)計(jì)，包括上、下部支柱長度、鋼管管徑及厚度、升降腔12的讓壓空間、泄壓閾值壓力、充填混凝土強(qiáng)度等級，設(shè)計(jì)完成后在地面加工制作，然后運(yùn)至井下預(yù)留巷道26內(nèi)；

步驟二，根據(jù)工作面推進(jìn)速度來安裝巷旁支護(hù)裝置，巷旁支護(hù)裝置緊貼采空區(qū)的隔離擋風(fēng)簾22，相鄰巷旁支護(hù)裝置之間的距離相等；

步驟三，安裝巷旁支護(hù)裝置前，首先緊靠采空區(qū)20安設(shè)隔離擋風(fēng)簾22，將吊掛鐵絲網(wǎng)21由頂部錨桿23和底部螺栓24固定，隔離擋風(fēng)簾22由扎絲與鐵絲網(wǎng)捆扎緊實(shí)；

步驟四，安裝巷旁支護(hù)裝置時(shí)，首先架設(shè)下部支柱16、上部支柱2，然后使用注液槍通過三用閥體13向升降腔內(nèi)12注入乳化液，使上部支柱2上升，并使上承壓板1逐漸接近巷道頂板25，持續(xù)注液直至達(dá)到設(shè)計(jì)的初撐力；

步驟五，采用混凝土輸送泵通過上注漿口3、下注漿口17向?qū)?yīng)支柱內(nèi)注入混凝土漿液11，保證混凝土充填密實(shí)后，關(guān)閉注漿口，直至整個(gè)巷道支護(hù)完成。

更進(jìn)一步的，上述步驟四具體的：先將每個(gè)巷旁支護(hù)裝置的升降腔12內(nèi)注入預(yù)定的乳化液，達(dá)到初撐力，然后再向每個(gè)對應(yīng)支柱內(nèi)依次注入混凝土漿液11，待上述工序結(jié)束后，完成一個(gè)循環(huán)。上述步驟五具體的為：每個(gè)循環(huán)工序完成后，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行采空區(qū)的隔離擋風(fēng)簾的安裝以及巷旁支護(hù)裝置安裝、注液、注漿的工序，直至整個(gè)巷道支護(hù)完成。

為了更進(jìn)一步的描述本發(fā)明，以下列舉更為詳盡的實(shí)施例進(jìn)行說明。

裝置上承壓板1同上部支柱2焊接牢固密實(shí)，上承壓板1下方開有上注漿孔3，為上部支柱2注入混凝土漿液，上部支柱2通過密封蓋體7與下部支柱16連接，在連接部分分別加裝有防塵圈4、Y型密封圈6、連接鋼絲8及O型密封圈9等，保證了升降腔12的密封性，有效減少了乳化液的泄漏，提高了上部支柱2的恒阻性能；同時(shí)在連接部還包括上導(dǎo)向環(huán)5和下導(dǎo)向環(huán)10，有效減少了上部支柱2在運(yùn)動(dòng)過程中的剛性摩擦，延長設(shè)備使用壽命。在升降腔12的乳化液注液口14一側(cè)加裝有三用閥體13，對三用閥體13的調(diào)節(jié)以達(dá)到控制支柱升降的目的，同時(shí)通過預(yù)先設(shè)定的泄液壓力，使升降腔12內(nèi)的高壓乳化液始終保持恒定工作阻力。在下部支柱16下端同樣開設(shè)有注漿孔17，為下部支柱16注入混凝土11。下部支柱16與下承壓板19之間，焊接有四塊三角形的側(cè)護(hù)鋼板18作為支柱的腿部支撐，增加支柱的穩(wěn)定性，防止下部支柱16受側(cè)向壓力過大時(shí)的傾倒和歪斜。并且所有外殼均為無縫鋼管，除去上承壓板1、注漿口3與三用閥體13位于支柱外部，其余部分都是密封狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)能夠更大程度保證裝置的密封性能，確保支柱壓力穩(wěn)定，使支柱在現(xiàn)場應(yīng)用的支撐效果更加明顯。

為了更詳盡的說明本發(fā)明的裝置及使用方法，以下以高2.5m，寬3.0m的常規(guī)回采巷道為具體實(shí)施例，進(jìn)行說明。

(1)根據(jù)深部巷道應(yīng)力水平進(jìn)行理論計(jì)算分析，擬設(shè)計(jì)“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置的無縫鋼管管徑為上部支柱2的管徑為245mm，下部支柱16的管徑為273mm，其鋼管壁厚均為10mm；升降腔12的讓壓空間設(shè)計(jì)為200mm，上、下部支柱的總體長度為2300mm；三用閥體13的泄壓值設(shè)計(jì)為300KN；上、下承壓板為5mm厚的圓鋼板，直徑為300mm。

(2)在地面加工場地上加工制作“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，上、下承壓板及底部穩(wěn)定三角板用點(diǎn)焊與對應(yīng)支柱的接觸部位焊接牢固密實(shí)。

(3)隨工作面的不斷向前推進(jìn)，在滯后工作面1～2m的距離于靠近采空區(qū)邊緣安裝采空區(qū)的隔離擋風(fēng)簾22，首先將鐵絲網(wǎng)由頂部錨桿23和底部螺栓24固定結(jié)實(shí)，每隔1m左右的距離施工1顆頂部錨桿23和底部螺栓24；然后將橡膠捆扎在吊掛鐵絲網(wǎng)21上。采空區(qū)隔離擋風(fēng)簾22要與巷道頂?shù)装寰o密貼合。

(4)隔離擋風(fēng)簾22安裝完成后隨即架設(shè)上部支柱2、下部支柱16，支柱緊貼采空區(qū)20的隔離擋風(fēng)簾22，同時(shí)必要時(shí)對隔離擋風(fēng)簾22進(jìn)行噴漿處理，用以隔絕采空區(qū)20破碎矸石或有毒有害氣體進(jìn)入護(hù)巷區(qū)域。

(5)每次架設(shè)2～4個(gè)巷旁支護(hù)裝置，相鄰巷旁支護(hù)裝置之間的間距為0.5m，架設(shè)完成后依次向巷旁支護(hù)裝置的升降腔12內(nèi)注入高壓乳化液，達(dá)到初始設(shè)計(jì)壓力值，使上部支柱2的上承壓板與巷道頂板25緊密貼合；然后再依次通過上、下注漿口向上、下部支柱內(nèi)注入按比例調(diào)配的充填混凝土11，混凝土凝固后的強(qiáng)度等級達(dá)到C40等級以上，混凝土充填時(shí)要保證充滿以及充填密實(shí)。

(6)上述步驟完成后，形成“鋼混-液壓”巷旁支護(hù)裝置，能夠達(dá)到恒阻讓壓、高強(qiáng)度的深部巷道支護(hù)效果。

(7)每個(gè)循環(huán)工序完成后，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行隔離擋風(fēng)簾22的安裝以及巷旁支護(hù)裝置安裝、注液、注漿的工序，直至整個(gè)巷道支護(hù)完成。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。