[发明专利]一种基于露井联采下采空区塌陷自动防护装置

说明书

本发明公开了一种基于露井联采下采空区塌陷自动防护装置，其特征在于包括排布放置在采空区区域的信息采集处理装置和设置在巷道内的防护装置，其中信息采集处理装置还包括超声波测距传感器，3D加速度传感器，压力传感器；所述超声波测距传感器放置于采空区内用于监测上方采空区塌陷；所述3D加速度传感器放置于采空区顶部用于监测坍塌趋势；所述压力传感器放置于液压支架上用于监测液压承受压力的变化等结构，该装置通过信息采集装置和防护装置提前预警以及防护设备及人员安全，防护是通过梯形结构的防护装置来应对强大的冲击波，两方面相结合，进而避免了防护装置被冲击波冲击变形而无法或者防护效果差的问题发生。

技术领域

本发明涉及矿山防护领域，具体涉及一种基于露井联采下采空区塌陷自动防护装置。

背景技术

露天开采中，地应力随着开采的进行将会大范围卸荷，地下开采是加载与卸载的复合作用，而先露天开采后井工开采或露井联采同时进行是更为复杂的卸载与加载过程。国内外露天开采转井工开采矿山的经验表明，边坡稳定性要比单一露天开采时降低。在露井联采的过程中会出现复合扰动，且边坡的稳定性受到诸多不同因素的影响，边坡的边坡失稳主要因素与单一开采时存在较大差异。边坡的不稳定性会影响地下采空区引起采空区塌陷，即采空区内空气压缩过程和高压气体从巷道 (喷口 )，出形成破坏性很大的气浪，对井下设施及人员构成很大危害，甚至可使矿井报废。

露天开釆平稳过渡到地下开采最为关键的岩石力学技术难题是：露天开釆时期的大规模开挖，对露天坑周围岩体形成较大的应力扰动，局部产生应力集中现象。在此基础上进行地下开釆，将形成更为复杂的次生应力场，引起边坡围岩的进一步变形和破坏，甚至出现滑坡失稳和巷道变形破坏等地压灾害境界矿柱的稳定性是关系到露天转地下过渡中矿山安全生产的重要问题。通过留设境界矿柱可以使露天与地下开釆同时进行，保证在露天转地下开采过程中，开釆矿量保持稳定和通风系统正常运行，但是境界矿柱的预留也会给地下开采的安全带来隐患。如果境界矿柱留的过薄，易造成境界矿柱突然间崩落，会对地下采空区产生强动力冲击。当境界矿柱塌落时，对釆空区内空气进行压缩，被压缩的空气从与釆空区连通的巷道泄出时，具有很高的速度高达以上高达100m/s以上，形成破坏性很大的气浪，对井下设施及人员构成很大危害，甚至可使矿井报废。境界矿柱如果留的过厚又会造成矿产资源的浪费，因为矿柱回采率低（只有40%左右），甚至更少，贫化率大，回采境界矿柱的掘进工程量和投资较大。因此，对于采空区塌陷时气浪的防治是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于露井联采下采空区塌陷自动防护装置，该装置通过信息采集装置和防护装置提前预警以及防护设备及人员安全，通过导流和梯形结构的防护两方面同时作用，使得采空区被压缩的空气产生的冲击波无法对防护装置后方的人员和设备造成损伤，导流是将气流循环疏导；防护是通过梯形结构的防护装置来应对强大的冲击波，两方面相结合，进而避免了防护装置被冲击波冲击变形而无法或者防护效果差的问题发生。

一种基于露井联采下采空区塌陷自动防护装置，其特征在于包括排布放置在采空区区域的信息采集处理装置和设置在巷道内的防护装置，其中信息采集处理装置还包括超声波测距传感器，3D加速度传感器，压力传感器；所述超声波测距传感器放置于采空区内用于监测上方采空区塌陷；所述3D加速度传感器放置于采空区顶部用于监测坍塌趋势；所述压力传感器放置于液压支架上用于监测液压承受压力的变化；

所述防护装置包括前防护门，后防护门，顶板，第一底卡，第二底卡；所述巷道内采空区的后方巷道顶部固定有顶板，在顶板的两端分别铰接固定有前防护门和后防护门，前防护门和后防护门水平转起并通过电磁锁固定在巷道的顶部，且前防护门和后防护门抬起时均指向采空区方向；所述前防护门和后防护门之间底部的巷道内固定有两个底卡，分别为第一底卡合第二底卡，靠近采空区方向的第一底卡位于顶板的左侧，在第一底卡右侧的第二底卡位于顶板的右端与顶板紧邻；所述前防护门的竖直长度大于巷道的高度，使其下落后，前防护门、第一底卡、第二底卡、后防护门、顶板形成一个梯形结构，形成一个整体的防护装置，梯形结构能够增加抗冲撞力；