[发明专利]一种协调控制巷道围岩变形的装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种协调控制巷道围岩变形的装置，可用于回采巷道的支承压力升高段及软岩巷道或硐室的较大变形位置。

背景技术

井工开采方式下，巷道是所有采矿活动发生的必要通道和主要场所。为保证矿井正常生产及作业人员安全，需对巷道进行有效的支护。现有支护方式如棚式支护、锚网喷支护、砌碹支护、全封闭(U型钢)支护等对抑制巷道变形起到了重要作用，但对于受超前支承压力严重影响的回采巷道(特别是沿空巷道)及深井大断面软岩巷道来说，上述支护方式效果较差，往往需要多次返修，增加大量支护成本，并影响矿井正常生产。

目前的巷道支护方式，巷道协调变形能力差，一处围岩的变形或破坏对其他部位也带来不利影响。如底板鼓起时，引起两帮收缩，进而顶板下沉；而两帮破碎收敛量大时，顶底板由于失去支撑而产生较大相对移近量。如果能将顶底板的移近转化为对两帮的支护阻力，将两帮的收敛转化为对顶底板的支护阻力，则可以形成巷道围岩的协调控制机制，进而减少巷道围岩的整体变形量。本发明基于巷道围岩变形的不可抗性，提出一种能够协调控制巷道围岩变形的装置，用于大变形巷道的支护，既有利于矿井安全生产，又可降低支护成本。

发明内容

本发明针对现有的支护方式不能有效减少巷道围岩变形的状况，提出一种协调控制围岩变形来提高对巷道围岩支护力，进而减少巷道整体变形量的装置。该装置结构简单、操作方便、无材料消耗、可重复使用。该装置可用于协调控制回采巷道、软岩巷道等大变形巷道的变形。

本发明提供一种协调控制大变形巷道围岩变形的装置。该装置包括单体液压支柱、支撑油缸、支撑杆、柱鞋、柱帽、卡箍、齿面压板、铰链。所述单体液压支柱，通过柱帽与巷道顶板相接，通过柱鞋与巷道底板相接。柱帽和柱鞋面积要足够大，防止在压力增大时，柱鞋和柱帽陷入顶板和底板。对于支承压力升高段的回采巷道，单体液压支柱是常用的超前支护方式；对于大变形软岩巷道，可专门设置单体液压支柱，以便安装整个装置。所述单体液压支柱油缸上端外侧安装一只卡箍，卡箍外周两侧安装铰链，用于固定倾斜支撑油缸尾部。所述柱帽外周两侧安装铰链，用于固定支撑杆的一个端部。卡箍和柱帽外周侧面安装的铰链要左右对称上下等高，从而使整个装置在同一平面内。所述倾斜油缸的头部与支撑杆另一端及水平支撑油缸的尾部由铰链连在一起，水平油缸头部经由铰链与齿面压板连接，所述导向油缸首尾两端分别固定在柱帽铰链及水平支撑油缸上侧的铰链上。齿面压板面积要足够大，防止其陷入巷帮。倾斜支撑油缸分别伸长和缩短时，支撑杆可以支撑杆为半径绕柱帽外周侧面的铰链向上和向下转动，同时带动水平支撑油缸尾端抬升和下降；通过导向油缸缩短和伸长来调整水平支撑油缸的头部及齿面压板的上下位置，尽量保持水平支撑油缸的水平状态，以便使齿面压板对巷道左右两帮的水平方向分力最大。

在巷道发生大变形之前，安装上述装置。通过为单体液压支柱提供初撑力，使单体液压支柱通过柱帽对顶板施加作用力，通过柱鞋对底板施加初始作用力。通过增大倾斜支撑油缸、水平支撑油缸和导向油缸压力，使齿面压板对巷道两帮施加初始作用力。当顶底板移近量增加时，单体液压支柱活柱下缩，进而导致倾斜支撑油缸、水平支撑油缸和导向油缸的活柱收缩，导致齿面压板对两帮的作用力加大，降低两帮围岩破坏变形的程度；当两帮收敛量增大时，导向油缸、水平支撑油缸和倾斜支撑油缸的活柱收缩。由于两帮收缩在单体液压支柱两侧各类油缸上产生的水平应力是大小相等，方向相反的。因此，对柱帽及卡箍来说，其增加的水平合力为零。此时，导向油缸以水平支撑油缸上侧铰链为支点，支撑杆以连接倾斜支撑杆和水平支撑油缸的铰链为支点，增加对柱帽向上的作用力；倾斜支撑油缸则以连接水平支撑油缸和支撑杆的铰链为支点，增加对卡箍向下的作用力。这样可以增加单体液压支柱对巷道顶底板的作用力，进而减少顶底板围岩的破坏变形程度。