一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106761873 A(43)申请公布日 2017.05.31

(21)申请号 201710029030.9(22)申请日 2017.01.16

(71)申请人 福州大学

地址 350108 福建省福州市闽侯县上街镇

大学城学园路2号福州大学新区(72)发明人 李兵磊　黄萍　

(74)专利代理机构 福州元创专利商标代理有限

公司 35100

代理人 蔡学俊(51)Int.Cl.

E21D 23/04(2006.01)E21D 23/08(2006.01)E21D 11/10(2006.01)E21D 20/00(2006.01)E21D 20/02(2006.01)

权利要求书2页 说明书4页 附图4页

CN 106761873 A()发明名称

一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法(57)摘要

本发明涉及一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，在巷道的地面两侧安装支架轨道，并安装第一拱形支架；根据冒落区或破碎带的长度，在第一拱形支架的两侧分别安装导向杆；将预制好的第二拱形支架至第n拱形支架分别安装在支架轨道上，通过驱动机构使第二拱形支架至第n拱形支架分别移动到指定位置；依次在第一拱形支架至第n拱形支架的倒U型轨道上安装支护板；在支护板上间隔安装穿入冒落区或破碎带内的灌浆管，并在灌浆管内穿设伸入冒落区或破碎带上方的岩层内的锚杆；向冒落区或破碎带内灌注砂浆，待砂浆硬化后即完成冒落区或破碎带的支护。解决金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护问题，安全性及施工效率高。

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1.一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）根据冒落区或破碎带的长度，提前在巷道的地面两侧安装支架轨道，并在巷道一端的安全区域安装好沿其轮廓设置有倒U型轨道的第一拱形支架；

2）根据冒落区或破碎带的长度，在第一拱形支架的两侧分别安装导向杆；3）将预制好的第二拱形支架至第n拱形支架分别安装在支架轨道上，并使第二拱形支架至第n拱形支架两侧部的导向套分别套置在导向杆上，所述第二拱形支架至第n拱形支架上分别沿其轮廓设置有倒U型轨道，且第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部分别设置有由驱动机构驱动的滚轮；

4）通过驱动机构使第二拱形支架至第n拱形支架分别移动到指定位置，且第n拱形支架移动到巷道另一端的安全区域；

5）依次在第一拱形支架至第n拱形支架的倒U型轨道上安装支护板，并使相邻两拱形支架的支护板首尾相接；

6）在位于冒落区或破碎带下侧的支护板上间隔安装穿入冒落区或破碎带内的灌浆管，并在灌浆管内穿设伸入冒落区或破碎带上方的岩层内的锚杆；

7）通过灌浆管向冒落区或破碎带内灌注砂浆，待砂浆硬化后即完成冒落区或破碎带的支护。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，其特征在于，所述支护板分别由若干块模板拼接组成，所述模板纵向穿过倒U型轨道且中部卡于倒U型轨道内，模板的两侧部分别设置有铰接部并经纵向穿过铰接部的销轴与相邻模板实现铰接。

3.根据权利要求2所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，其特征在于，所述模板的前后端分别设置有与相邻支护板上的模板相连接的连接部，位于冒落区或破碎带下方的上还设置有用于灌浆管穿过的套孔。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，所述第一拱形支架至第n拱形支架上位于倒U型轨道的一端口设置有牵引电机，所述牵引电机的输出端设置有伸入倒U型轨道内的牵引绳；模板在安装时，将牵引绳与第一块装入倒U型轨道内的模板相连接，通过驱使牵引电机完成组装好的支护板的安装。

5.根据权利要求4所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，所述倒U型轨道的一端口设置有模板限位板，倒U型轨道的另一端口设置有弧形导入部，倒U型轨道内的上、下侧分别设置有辅助滚珠。

6.根据权利要求2、3或5所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，所述第一拱形支架至第n拱形支架的上部分别设置有横梁，所述横梁上设置有横槽，所述横槽的中部竖向设置有与支护板的模板相连接的固定支柱，横槽的两侧部分别间隔斜置有与支护板的模板相连接的活动支柱；所述第一拱形支架至第n拱形支架的下侧还竖向设置有液压支柱，所述液压支柱的伸缩杆支撑于横梁中部。

7.根据权利要求6所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，位于固定支柱上方的模板中部设置有十字型卡槽，所述固定支柱在安装时将其上端插入十字型卡槽内，再将固定支柱的下端通过销轴与横槽相铰接。

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8.根据权利要求6所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，用于与活动支柱上端相连接的模板中部分别设置有十字型卡槽，所述活动支柱在安装时将其上端斜着插入十字型卡槽内，再将活动支柱的下端裁剪并通过销轴使其与设置于横槽上的销轴孔相铰接。

9.根据权利要求1所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，所述驱动机构包括分别设置于第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部的驱动电机，所述驱动电机经传动链条驱动与滚轮相连接；所述灌浆管上间隔设置有梅花状灌浆孔，灌浆管的下部设置有灌浆阀门。

10.根据权利要求1或9所述的一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护的方法，其特征在于，所述第二拱形支架至第n拱形支架运动到位后通过锁紧螺栓将导向套经与导向杆锁紧固定，所述第一拱形支架的两侧部还设置有与第n拱形支架相两连接并呈交叉状的加强杆。

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一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法

技术领域[0001]本发明涉及一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法。

背景技术[0002]目前，非煤地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护，当巷道发生冒落时，通常采取的措施是用钢拱架加混凝土支护，冒落区域采用注浆法来充填采空区，或者用枕木充填冒落区，当巷道施工遇到破碎带时，通常用砂浆锚杆，或者用注浆法通过破碎带。不论哪种施工方案，在施工的过程中，工人及设备常常暴露在危险区域，冒落区域随时会发生二次冒落，破碎带随时会发生石块掉落，严重时会造成人员伤亡或设备的损坏。并且在支护过程中，机械化程度不高，主要是通过人工的方式进行钢拱架的安装及顶部枕木的安放，劳动强度大，施工效率低。

发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，解决金属地下矿山巷道冒落区及破碎带支护问题，安全性及施工效率高。[0004]本发明的技术方案在于：一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，包括以下步骤：

1）根据冒落区或破碎带的长度，提前在巷道的地面两侧安装支架轨道，并在巷道一端的安全区域安装好沿其轮廓设置有倒U型轨道的第一拱形支架；

2）根据冒落区或破碎带的长度，在第一拱形支架的两侧分别安装导向杆；3）将预制好的第二拱形支架至第n拱形支架分别安装在支架轨道上，并使第二拱形支架至第n拱形支架两侧部的导向套分别套置在导向杆上，所述第二拱形支架至第n拱形支架上分别沿其轮廓设置有倒U型轨道，且第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部分别设置有由驱动机构驱动的滚轮；

4）通过驱动机构使第二拱形支架至第n拱形支架分别移动到指定位置，且第n拱形支架移动到巷道另一端的安全区域；

5）依次在第一拱形支架至第n拱形支架的倒U型轨道上安装支护板，并使相邻两拱形支架的支护板首尾相接；

6）在位于冒落区或破碎带下侧的支护板上间隔安装穿入冒落区或破碎带内的灌浆管，并在灌浆管内穿设伸入冒落区或破碎带上方的岩层内的锚杆；

7）通过灌浆管向冒落区或破碎带内灌注砂浆，待砂浆硬化后即完成冒落区或破碎带的支护。[0005]进一步地，所述支护板分别由若干块模板拼接组成，所述模板纵向穿过倒U型轨道且中部卡于倒U型轨道内，模板的两侧部分别设置有铰接部并经纵向穿过铰接部的销轴与相邻模板实现铰接。[0006]进一步地，所述模板的前后端分别设置有与相邻支护板上的模板相连接的连接

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部，位于冒落区或破碎带下方的上还设置有用于灌浆管穿过的套孔。[0007]进一步地，所述第一拱形支架至第n拱形支架上位于倒U型轨道的一端口设置有牵引电机，所述牵引电机的输出端设置有伸入倒U型轨道内的牵引绳；模板在安装时，将牵引绳与第一块装入倒U型轨道内的模板相连接，通过驱使牵引电机完成组装好的支护板的安装。[0008]进一步地，所述倒U型轨道的一端口设置有模板限位板，倒U型轨道的另一端口设置有弧形导入部，倒U型轨道内的上、下侧分别设置有辅助滚珠。[0009]进一步地，所述第一拱形支架至第n拱形支架的上部分别设置有横梁，所述横梁上设置有横槽，所述横槽的中部竖向设置有与支护板的模板相连接的固定支柱，横槽的两侧部分别间隔斜置有与支护板的模板相连接的活动支柱；所述第一拱形支架至第n拱形支架的下侧还竖向设置有液压支柱，所述液压支柱的伸缩杆支撑于横梁中部。[0010]进一步地，位于固定支柱上方的模板中部设置有十字型卡槽，所述固定支柱在安装时将其上端插入十字型卡槽内，再将固定支柱的下端通过销轴与横槽相铰接。[0011]进一步地，用于与活动支柱上端相连接的模板中部分别设置有十字型卡槽，所述活动支柱在安装时将其上端斜着插入十字型卡槽内，再将活动支柱的下端裁剪并通过销轴使其与设置于横槽上的销轴孔相铰接。[0012]进一步地，所述驱动机构包括分别设置于第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部的驱动电机，所述驱动电机经传动链条驱动与滚轮相连接；所述灌浆管上间隔设置有梅花状灌浆孔，灌浆管的下部设置有灌浆阀门。[0013]进一步地，所述第二拱形支架至第n拱形支架运动到位后通过锁紧螺栓将导向套经与导向杆锁紧固定，所述第一拱形支架的两侧部还设置有与第n拱形支架相两连接并呈交叉状的加强杆。[0014]与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

通过冒落区时，可以及时让人员处于安全的施工环境中；并且采用的模板，解决了冒落区注浆问题；通过模板的组装，解决了冒落区域的支护问题；当通过破碎带时，设计的模板有专门留有进行支护施工的钻孔，工人在拱形支护板的情况下进行施工，安装锚杆等工序，解决了工人作业安全问题。拱形支护板的拱形支架提前安装好的轨道上，通过人工遥控的方式进行行走，解决了劳动强度大，施工效率低的问题，平时需要5-6人才能完成的工作，现在只需要2人就能解决。附图说明

[0015]

图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的左侧视图；

图3为本发明的模板的连接结构示意图；图4为本发明的倒U型轨道的局部示意图；图5为本发明的图4的A-A剖视图；

图6为本发明的驱动机构的结构示意图；图7为本发明的横梁的局部俯视视图；

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图8为本发明的拱形支架的安装示意图；图中：1-道冒落区及破碎带  2-支架轨道  10-第一拱形支架  11-倒U型轨道  12-导向杆  13-牵引电机  14-弧形导入部  15-滚珠  16-液压支柱  17-加强杆  20-第二拱形支架至第n拱形支架  21-导向套  22-滚轮  23-驱动电机  24-传动链条  30-支护板  31-模板  32-铰接部  33-销轴  34-连接部  35-套孔  36-十字型卡槽  40-灌浆管  41-灌浆孔  42-灌浆阀门  50-锚杆  60-砂浆  70-横梁  71-横槽  72-固定支柱  73-活动支柱  74-销轴。具体实施方式[0016]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。[0017]参考图1至图8

一种用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，包括以下步骤：1）根据冒落区或破碎带1的长度，提前在巷道的地面两侧安装支架轨道2，为考虑设备运输问题，轨道长度设计为1-1.5m，轨道之间可以通过螺栓进行延长；并在巷道一端的安全区域安装好沿其轮廓设置有倒U型轨道11的第一拱形支架10；

2）根据冒落区或破碎带的长度，在第一拱形支架的两侧分别安装导向杆12，以便供第二拱形支架至第n拱形支架20行走导向；

3）将预制好的第二拱形支架至第n拱形支架分别安装在支架轨道上，并使第二拱形支架至第n拱形支架两侧部的导向套21分别套置在导向杆11上，所述第二拱形支架至第n拱形支架上分别沿其轮廓设置有倒U型轨道，且第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部分别设置有由驱动机构驱动的滚轮22，以便第二拱形支架至第n拱形支架的移动；

4）通过驱动机构使第二拱形支架至第n拱形支架分别移动到指定位置，且第n拱形支架移动到巷道另一端的安全区域，以便全部拱形支架安装完成后可以从冒落区或破碎带跨过；

5）在第一拱形支架的倒U型轨道上安装支护板30，待第一拱形支架的支护板安装完成后再安装第二拱形支架的支护板，并以此类推，直至第n拱形支架的支护板完成安装，安装时使相邻两拱形支架的支护板首尾连接，从而提高施工的安全性；

6）在位于冒落区或破碎带下侧的支护板上间隔安装穿入冒落区或破碎带内的灌浆管40，并在灌浆管内穿设伸入冒落区或破碎带上方的岩层内的锚杆50；

7）通过灌浆管向冒落区或破碎带内灌注砂浆60，待砂浆硬化后即完成冒落区或破碎带的支护。[0018]本实施例中，所述支护板分别由若干块模板31拼接组成，所述模板纵向穿过倒U型轨道且中部卡于倒U型轨道内，模板的两侧部分别设置有铰接部并经纵向穿过铰接部32的销轴33与相邻模板实现铰接。模板是自制模板，宽度为20cm，长度1.2~1.5m。[0019]本实施例中，所述模板的前后端分别设置有与相邻支护板上的模板相连接的连接部34，位于冒落区或破碎带下方的上还设置有用于灌浆管穿过的套孔35，以便灌浆管穿过。[0020]本实施例中，所述第一拱形支架至第n拱形支架上位于倒U型轨道的一端口设置有牵引电机13，所述牵引电机的输出端设置有伸入倒U型轨道内的牵引绳；模板在安装时，将

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牵引绳与第一块装入倒U型轨道内的模板相连接，通过驱使牵引电机带动完成组装好的支护板的安装，使模板自动安装到设计位置。在安全的情况下，再进行下一拱形支架上的模板安装，从而提高装配效率。[0021]本实施例中，所述倒U型轨道的一端口设置有模板限位板，以便通过第一块模板的限位完成后续模板的定位。倒U型轨道的另一端口设置有弧形导入部14，倒U型轨道内的上、下侧分别设置有辅助模板滑动的滚珠15，以便模板更好的导入。[0022]本实施例中，所述第一拱形支架至第n拱形支架的上部分别设置有横梁70，所述横梁上设置有横槽71，所述横槽的中部竖向设置有与支护板的模板相连接的固定支柱72，横槽的两侧部分别间隔斜置有与支护板的模板相连接的活动支柱73；所述第一拱形支架至第n拱形支架的下侧还竖向设置有液压支柱16，所述液压支柱的伸缩杆支撑于横梁中部或液压支柱的伸缩杆上设置有纵向板或杆，通过纵向板或杆的两端与横梁相连接。液压支柱对模板及拱形支架一个支撑力，确保模板及拱形支架的强度。[0023]本实施例中，位于固定支柱上方的模板中部设置有十字型卡槽36，所述固定支柱在安装时将其上端插入十字型卡槽内，再将固定支柱的下端通过销轴74与横槽相铰接。[0024]本实施例中，用于与活动支柱上端相连接的模板中部分别设置有十字型卡槽，所述活动支柱在安装时将其上端斜着插入十字型卡槽内，再将活动支柱的下端裁剪并通过销轴74使其与设置于横槽上的销轴孔相铰接，以便根据现场的情况调整活动支柱的长度。[0025]本实施例中，所述驱动机构包括分别设置于第二拱形支架至第n拱形支架的两侧杆下部的驱动电机23，所述驱动电机经传动链条24驱动与滚轮相连接。所述驱动电机上设置有遥控设施，以便通过遥控设施，使第二拱形支架至第n拱形支架自行移动到设计位置。[0026]本实施例中，所述灌浆管上间隔设置有梅花状灌浆孔41，灌浆管的下部设置有灌浆阀门42，以便灌浆完成后将灌浆阀门关闭。灌浆管主要用来临时支护冒落区及施工锚杆孔时的保护装置，防止冒落区再次发生冒落，同时在灌浆管注浆完成后通过在锚杆上直接安装托盘，灌浆管也起到一个锚杆的作用。[0027]本实施例中，所述第二拱形支架至第n拱形支架运动到位后通过锁紧螺栓将导向套经与导向杆锁紧固定，所述第一拱形支架的两侧部还设置有与第n拱形支架相两连接并呈交叉状的加强杆17，从而提高整体的强度。[0028]以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的用于金属地下矿山巷道冒落区及破碎带的支护方法，并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

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