[发明专利]一种用于无煤柱自成巷的立体分级挡矸阻气装置与方法

说明书

本发明公开了一种用于无煤柱自成巷的立体分级挡矸阻气装置与方法，包括阻气材料及依次连接的分级挡矸单元；分级挡矸单元包括网状的一级挡矸机构与网状的二级挡矸机构，一级挡矸机构的网孔大于二级挡矸机构的网孔，一级挡矸机构位于采空区紧邻冒落矸石，二级挡矸机构位于巷道一侧；一级挡矸机构与二级挡矸机构的上下端通过横向液压装置连接，该横向液压装置通过液压实现横向伸缩，进而实现二级挡矸机构的位移，避免大量矸石瞬时全部作用在单一挡矸结构而造成挡矸结构的弯曲损坏，实现立体、分级挡矸。分级挡矸单元外部铺设阻气材料，阻止有害气体向巷道内流动。

技术领域

本发明涉及矿井安全领域，具体公开了一种用于无煤柱自成巷的立体分级挡矸阻气装置与方法。

背景技术

切顶成巷是一种新兴的无煤柱开采方式，其取消了常规沿空留巷中的充填岩柱、无需使用人工充填材料，只需对顶板进行卸压降顶，利用矿山压力和岩体的碎胀特性即可实现无煤柱开采。随着切顶成巷技术日渐成熟，其已在薄及中厚煤层推广应用，效果明显。但无煤柱自成巷技术在厚煤层开采、顶板破碎条件下的推广使用过程中仍存在诸多技术局限性：一方面，由于厚煤层采出空间大，采空区顶板岩体松动范围大，形成的矸石容量大，对巷旁挡矸结构的瞬时冲击力和长期挤压作用力较大；在薄及中厚煤层中常用的工字钢、单体液压支柱等常规挡矸机构在厚煤层无煤柱自成巷条件下，容易出现弯曲变形、压入底板等问题，无法再次回收利用，并使得无煤柱自成巷处于大变形状态。另一方面，当煤层形成条件较为复杂时，煤层采出后，诸多有害气体如一氧化碳、甲烷等在矸石内游离，并逐渐向巷道内涌出；以往多采用在单体柱或支架后加塞木背板、充填物等方式隔离采空区，但当有害气体量大且游离性较好时，有害气体将不可避免的向巷道内涌出。最后，挡矸结构多布置在原有巷道与采空区冒落临界区域，挡矸结构容易受到顶板沉降影响，当巷道顶板下沉量比较大时，支护结构容易发生变形破坏。

发明内容

本发明提出了一种用于无煤柱自成巷的立体分级挡矸阻气装置与方法，可以实现对冒落矸石的分流、立体阻挡及对有害气体的有效封堵。

本发明采用的技术方案是：一种用于无煤柱自成巷的立体分级挡矸阻气装置，包括阻气材料及依次连接的分级挡矸单元；分级挡矸单元包括网状的一级挡矸机构与网状的二级挡矸机构，一级挡矸机构的网孔大于二级挡矸机构的网孔，一级挡矸机构位于采空区紧邻冒落矸石，二级挡矸机构位于巷道一侧；一级挡矸机构与二级挡矸机构的上下端通过横向液压装置连接，该横向液压装置通过液压实现横向伸缩，进而实现二级挡矸机构的位移，分级挡矸单元外部铺设阻气材料，阻止有害气体向巷道内流动。

特别地，所述一级挡矸机构与二级挡矸机构之间填置充填材料；充填材料为木桩、废弃锚杆材料、具有一定形状的器物等，增大矸石流动阻力。

特别地，位于巷道侧的阻气材料上布置有注料孔，通过注料孔向一、二级挡矸机构形成的空间内充填膨胀材料，更好地阻止有害气体向巷道流动。

特别地，所述阻气材料为密度较高的，具有防火、耐磨等特性的材料，包括但不仅限于PVC塑料、玻璃纤维布、合成纤维布。

特别地，所述一级挡矸结构、二级挡矸机构分别由筛选网、支撑杆构成；支撑杆分别固定于筛选网的四周，筛选网与支撑杆通过焊接或钢筋搭接形式连接。

特别地，一级挡矸结构的筛选网的网孔为方形，选用3～5mm钢筋制成，网孔尺寸为400mm×400mm，具有较高的强度；二级挡矸结构的筛选网的网孔为菱形，网孔尺寸为150mm×150mm，选用铁丝、高强度塑钢网制成。

特别地，一级挡矸结构、二级挡矸机构的竖向支撑杆上、下端头焊接有用以与液压装置耳环相配套的连接耳环。

所述分级挡矸单元沿工作面推进方向设置多组，相邻的一级挡矸机构之间、相邻的二级挡矸机构之间分别通过螺栓或卡缆连接。

所述一级挡矸结构和二级挡矸结构之间的距离a＝1500～2500mm。