[发明专利]一种用于冲击倾向性巷道顶板的支护装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于冲击倾向性巷道顶板的支护装置及其支护方法，包括两个承托机构和蜂窝工字钢梁组成，承托机构由三根侧壁开孔钢管和承托箱组成，承托箱由四个侧板和箱体底板组成，四个侧板两两相对设置相互焊接形成承托箱的侧壁，箱体底板焊接在四个侧板的一端形成承托箱底面；所述承托箱底面开设三个呈品字形分布的连接孔，三根侧壁开孔钢管的一端分别与承托箱底面的三个连接孔对应焊接且相互平行，蜂窝工字钢梁的两端分别插入在两个承托机构的承托箱内且蜂窝工字钢梁的端部与承托箱底面之间留有间隙。本发明具有较大的形变缓冲能力，能有效吸收围岩冲击能量，从而维护冲击倾向性巷道顶板的支护稳定性。

技术领域

本发明涉及一种巷道顶板的支护装置及其支护方法，具体是一种用于冲击倾向性巷道顶板的支护装置及方法。

背景技术

煤矿及金属矿山开采深度逐年增加，尤其是煤矿开采，许多矿井已进入千米以深。随着采深增加，高地温、高地应力、高渗透压、强动力扰动等“三高一扰动”现象加剧，巷道围岩动力冲击灾害愈发严重，全国有100余座矿井陆续发生了冲击地压现象，而如何更好地维护深部开采中具有冲击倾向性巷道顶板的稳定性，成为了亟待解决的重要工程问题。

工字钢梁和基于工字钢梁的复合支护是较常见的巷道顶板支护结构，具有来源广、造价低、加工简单、支护稳固等优点，由于工字钢梁是一种刚性支护形式，其形变能力较差；虽然开发了一些可缩性连接件等，但对于冲击倾向性巷道，尤其是大震级的动力冲击灾害，适应性较差，由于其柔性部件能量吸收能力不足，无法有效缓冲围岩冲击所带来的大量能量，容易出现工字钢支架歪倒、工字钢梁变形严重等失效情况，从而对煤矿的正常开采造成影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于冲击倾向性巷道顶板的支护装置及方法，具有较大的形变缓冲能力，能有效吸收围岩冲击能量，从而维护冲击倾向性巷道顶板的支护稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种用于冲击倾向性巷道顶板的支护装置，包括两个承托机构和蜂窝工字钢梁组成，承托机构由三根侧壁开孔钢管和承托箱组成，承托箱由四个侧板和箱体底板组成，四个侧板两两相对设置且相互焊接形成承托箱的侧壁，箱体底板焊接在四个侧板的一端形成承托箱底面；所述承托箱底面开设三个呈品字形分布的连接孔，三根侧壁开孔钢管的一端分别与承托箱底面的三个连接孔对应焊接且相互平行，两个承托机构相对固定在巷道两帮的围岩上，所述承托机构的侧壁开孔钢管插入围岩内并通过注浆与围岩固定连接；蜂窝工字钢梁的两端分别插入在两个承托机构的承托箱内且蜂窝工字钢梁的端部与承托箱底面之间留有间隙；所述蜂窝工字钢梁由空腹工字钢和蜂窝缓冲层复合固定组成。

进一步，所述空腹工字钢中腹板的开孔为六边形孔、圆形孔或矩形孔。

进一步，所述蜂窝缓冲层由多孔塑料板和蜂窝材料层复合固定组成，所述多孔塑料板的材质为已知的多孔塑料，蜂窝材料层的材质为已知的蜂窝材料。

一种用于冲击倾向性巷道顶板的支护方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1：预先在巷道两帮的围岩顶部挖槽、打孔，根据两帮围岩松动圈尺寸，确定侧壁开孔钢管的长度；将与承托箱连接的侧壁开孔钢管插入巷道两帮的围岩，放平后固定；

步骤2：通过侧壁开孔钢管进行注浆固定，从而使承托机构形成稳固的箱式承载结构；

步骤3：根据冲击地压强度和释能等级，选择不同材质、不同蜂窝形状、不同厚度的蜂窝材料，构成蜂窝材料层；

步骤4：将空腹工字钢、蜂窝材料层、多孔塑料板的两端依次居中放入两个承托箱内，并相互固定连接，并使多孔塑料板直接与顶板面面接触，构造出整个支护结构。

与现有技术相比，本发明采用承托机构和蜂窝工字钢梁相结合的方式，具有如下优点：