CN113006816B - 临时接顶支护装置和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种临时接顶支护装置和施工方法，所述临时接顶支护装置包括垛体组件和支护组件，所述垛体组件包括多个垛体，多个所述垛体沿由上至下的方向依次堆接，所述垛体组件的上端适于与巷道顶板抵接，所述支护组件包括液压钻车临时支护顶梁和单体支柱，所述液压钻车临时支护顶梁和所述单体支柱均设于所述垛体组件的下端，以用于支撑所述垛体组件。本发明的临时接顶支护装置可以对巷道顶板进行支护且安全性能高。
Description
技术领域
本发明涉及临时支护技术领域，具体地，涉及一种临时接顶支护装置和施工方法。
背景技术
在煤矿的五大灾害中，顶板事故占有较高的比重，其中巷道冒顶事故具有较高的隐蔽性、突发性和高度危险性。巷道冒顶的直接原因是支护失效，而支护失效本质是由于巷道围岩变形破坏引起的。地质构造带在形成过程中通常伴随着巨大的能量释放，围岩体被多组节理互相切割裂隙发育完整性被破坏，围岩体呈破碎、松散、弱黏结状态。构造带内多伴随淋水现象，裂隙渗水会将顶板岩层潮解，软化，岩体内摩擦变小，产生水契张力，强度降低，掘进面地质条件恶化。由于探测技术和手段的局限性，当掘进工作面与构造带相遇时，顶板破碎、淋水大，构造带内的锚杆、锚索无法和围岩彻底锚固，造成支护失效，无法起到支护作用，巷道顶板易发生漏垮型高冒事故，因此具有较高的危险性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种可以对巷道顶板进行支护且安全性能高的临时接顶支护装置。
本发明的实施例还提出一种临时接顶支护的施工方法。
根据本发明的实施例的临时接顶支护装置，包括：垛体组件，所述垛体组件包括多个垛体，多个所述垛体沿由上至下的方向依次堆接，所述垛体组件的上端适于与巷道顶板抵接；支护组件，所述支护组件包括液压钻车临时支护顶梁和单体支柱，所述液压钻车临时支护顶梁和所述单体支柱均设于所述垛体组件的下端，以用于支撑所述垛体组件。
根据本发明的实施例的临时接顶支护装置，可以通过液压钻车临时支护顶梁和单体支柱的配合将多个垛体沿由上至下的方向依次堆接，从而对巷道的顶板进行支护，从而避免了巷道顶板发生漏垮型高冒事故的风险，且不易支护失效，安全性较高。
在一些实施例中，所述垛体包括钢梁架和木梁架，所述钢梁架包括两个第一钢梁和两个第二钢梁，两个所述第一钢梁沿第一方向间隔布置，两个所述第二钢梁沿第二方向间隔布置，所述第一方向正交于所述第二方向，且所述第一方向和所述第二方向均正交于上下方向，所述第二钢梁的上端与所述木梁架相连，所述第二钢梁的下端与所述第一钢梁相连。
在一些实施例中，所述木梁架包括木板平台和木垛，所述木垛为多层，多层所述木垛沿上下方向依次堆叠，所述木板平台的下端与所述第二钢梁相连，所述木板平台的上端与所述木垛相连。
在一些实施例中，相邻两层所述木垛之间呈井字型排布设置。
在一些实施例中，所述垛体还包括防水布，所述防水布铺设于所述木板平台上。
在一些实施例中，所述支护组件还包括两个支护钢梁，两个所述支护钢梁设于所述液压钻车临时支护顶梁和所述第一钢梁之间，两个所述支护钢梁沿第二方向间隔布置。
在一些实施例中，所述支护钢梁、所述第一钢梁和所述第二钢梁中的至少一者为π型钢梁。
在一些实施例中，所述单体支柱为多个，多个所述单体支柱沿第一方向间隔布置在两个所述支护钢梁的下端。
在一些实施例中，所述单体支柱的下端设有支撑座，所述支撑座的横截面积大于所述单体支柱的横截面积。
根据本发明的实施例的临时接顶支护的施工方法，采用上述实施例中任一项所述的临时接顶支护装置，所述临时接顶支护的施工方法包括如下步骤：
S1:将第一垛体放置在所述液压钻车临时支护顶梁上，通过所述液压钻车临时支护顶梁对所述第一垛体进行提升，直至所述第一垛体的上端与巷道顶板抵接；
S2:通过所述单体支柱对所述第一垛体进行支撑；
S3:将所述液压钻车临时支护顶梁下降；
S4:将第二垛体放置在液压钻车临时支护顶梁上，通过所述液压钻车临时支护顶梁对所述第二垛体进行提升，直至所述第二垛体的上端与第一垛体的下端抵接；
S5:通过所述单体支柱对所述第二垛体进行支撑；
重复S3-S5，直至所述垛体组件的多个垛体依次堆接在所述液压钻车临时支护顶梁和所述单体支柱的上端。
根据本发明的实施例的临时接顶支护的施工方法，可以通过液压钻车临时支护顶梁和单体支柱的配合将多个垛体沿由上至下的方向依次堆接，从而对巷道的顶板进行支护，从而避免了巷道顶板发生漏垮型高冒事故的风险，且不易支护失效，安全性较高。
附图说明
图1是本发明实施例的临时接顶支护装置工作时的截面图。
图2是图1中A-A的剖视图。
图3是本发明实施例的临时接顶支护装置的第一垛体的截面图。
图4是图3中B-B的剖视图。
图5是本发明实施例的临时接顶支护装置的第二垛体的截面图。
图6是图5中C-C的剖视图。
图7是本发明实施例的临时接顶支护装置的第三垛体的截面图。
图8是图7中D-D的剖视图。
图9是本发明实施例的临时接顶支护装置的第四垛体的截面图。
图10是图9中E-E的剖视图。
图11是本发明实施例的临时接顶支护装置的第五垛体的截面图。
图12是图11中F-F的剖视图。
附图标记：
100、垛体组件；110、第一垛体；120、第二垛体；130、第三垛体；140、第四垛体；150、第五垛体；101、垛体；1011、钢梁架；10111、第一钢梁；10112、第二钢梁；1012、木梁架；10121、木板平台；10122、木垛；1013、防水布；
200、支护组件；201、液压钻车临时支护顶梁；202、单体支柱；2021、支撑座；203、支护钢梁。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的临时接顶支护装置和施工方法。
如图1至图12所示，本发明实施例的临时接顶支护装置包括垛体组件100和支护组件200。垛体组件100包括多个垛体101，多个垛体101沿由上至下的方向依次堆接，垛体组件100的上端适于与巷道顶板抵接。支护组件200包括液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202，液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202均设于垛体组件100的下端，以用于支撑垛体组件100。可以理解的是，液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202均通过液压控制且沿上下方向上的距离可调。
根据本发明的实施例的临时接顶支护装置，可以通过液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202的配合将多个垛体101沿由上至下的方向依次堆接，从而对巷道的顶板进行支护，从而避免了巷道顶板发生漏垮型高冒事故的风险，且不易支护失效，安全性较高。
进一步地，如图3和图4所示，垛体101包括钢梁架1011和木梁架1012，钢梁架1011包括两个第一钢梁10111和两个第二钢梁10112，两个第一钢梁10111沿第一方向(如图4中的南北方向)间隔布置，且两个第一钢梁10111沿第二方向(如图3中的东西方向)延伸。两个第二钢梁10112沿第二方向(如图3中的东西方向)间隔布置，且两个第二钢梁10112沿第一方向(如图4中的南北方向)延伸。第一方向正交于第二方向，且第一方向和第二方向均正交于上下方向，第二钢梁10112的上端与木梁架1012相连，第二钢梁10112的下端与第一钢梁10111相连。
可以理解的是，上层的第二钢梁10112与下层的第一钢梁10111相互连接以形成井字型结构，从而使得钢梁架1011的受力均匀且节省了制造成本。可选地，第一钢梁10111和第二钢梁10112之间通过十字搭接的方式并采用双股八号铁丝进行栓固，或者也可以采用40T煤溜大链+马蹄+高强度螺栓进行拴固，从而可以保证钢梁架1011的连接强度。
进一步地，如图3和图4所示，木梁架1012包括木板平台10121和木垛10122，木垛10122为多层，多层木垛10122沿上下方向依次堆叠，木板平台10121的下端与第二钢梁10112相连，木板平台10121的上端与木垛10122相连。相邻两层木垛10122之间呈井字型排布设置，可选地，木垛10122之间的十字搭接处采用双股八号铁丝进行栓固两道，木垛10122与木板平台10121采用耙钉进行连接。
优先地，如图3和图4所示，垛体101还包括防水布1013，防水布1013铺设于木板平台10121上，例如，防水布1013可以为风筒布，从而可以对木板平台10121进行防水处理，延长临时接顶支护装置的使用寿命。
可选地，如图1和图2所示，支护组件200还包括两个支护钢梁203，两个支护钢梁203设于液压钻车临时支护顶梁201和第一钢梁10111之间，两个支护钢梁203沿第二方向间隔布置，从而可以提高支护组件200与钢梁架1011的连接强度。第一钢梁10111和支护钢梁203之间通过十字搭接的方式并采用双股八号铁丝进行栓固，或者也可以采用40T煤溜大链+马蹄+高强度螺栓进行拴固，从而可以保证钢梁架1011的连接强度。优选地，支护钢梁203、第一钢梁10111和第二钢梁10112均为π型钢梁，从而可以提高临时接顶支护装置使用时的可靠性和稳定性。
在一些实施例中，如图1和图2所示，单体支柱202为多个，多个单体支柱202沿第一方向间隔布置在两个支护钢梁203的下端。例如，单体支柱202为八个，其中四个单体支柱202设于其中一个第一钢梁10111的下端，另外四个单体支柱202设于另一个第一钢梁10111的下端。单体支柱202的下端设有支撑座2021，支撑座2021的横截面积大于单体支柱202的横截面积，从而可以提高单体支柱202支撑时的可靠性和稳定性。
如图1至图12所示，根据本发明的实施例的临时接顶支护的施工方法，采用上述实施例中的临时接顶支护装置，临时接顶支护装置的垛体组件100包括第一垛体110、第二垛体120、第三垛体130、第四垛体140和第五垛体150。
临时接顶支护的施工方法包括如下步骤：
S1:将第一垛体110放置在液压钻车临时支护顶梁201上，通过液压钻车临时支护顶梁201对第一垛体110进行提升，直至第一垛体110的上端与巷道顶板抵接；
S2:通过单体支柱202对第一垛体110进行支撑；
S3:将液压钻车临时支护顶梁201下降；
S4:将第二垛体120放置在液压钻车临时支护顶梁201上，通过液压钻车临时支护顶梁201对第二垛体120进行提升，直至第二垛体120的上端与第一垛体110的下端抵接；
S5:通过单体支柱202对第二垛体120进行支撑；
重复S3-S5，直至垛体组件100的第一垛体110、第二垛体120、第三垛体130、第四垛体140和第五垛体150依次堆接在液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202的上端。
根据本发明的实施例的临时接顶支护的施工方法，可以通过液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202的配合将多个垛体101沿由上至下的方向依次堆接，从而对巷道的顶板进行支护，从而避免了巷道顶板发生漏垮型高冒事故的风险，且不易支护失效，安全性较高。
下面参考图1至图12具体描述本发明实施例的临时接顶支护的施工方法。
采用EBJ-120(TP)型综掘机对冒顶区域矸石进行出渣，以满足CMM2-15型液压钻车搭设临时支护。对冒落区域北侧3m范围现有架设的单体π型钢棚进行套棚补强支护，补强钢棚采用单体支柱202和π型钢梁的方式进行支护，架设在原有单体棚之间正中位置。采用本发明实施例的临时接顶支护的施工方法对冒落空顶区域进行临时支护。
如图1至图4所示，搭设第一垛体110。液压钻车停在永久支护下，在液压钻车临时支护顶梁201的两个长臂上捆绑两个支护钢梁203，两个支护钢梁203沿东西方向间隔布置，且支护钢梁203的长度为3m。
在液压钻车临时支护顶梁201上铺设两个第一钢梁10111，两个第一钢梁10111沿南北方向间隔布置，且两个第一钢梁10111的长度为3.4m，间距为0.8m。在第一钢梁10111上铺设两个第二钢梁10112，两个第二钢梁10112沿东西方向间隔布置，且两个第二钢梁10112的长度为4m，间距为1.8m。在第二钢梁10112上铺设木板十二块以构成木板平台10121，单个木板的东西方向的宽度为0.1m，长度为2.5m。在木板平台10121的上方铺设防水布1013。在防水布1013的上端搭设多层井字型木垛10122，木垛10122采用1.2m松木半圆木，井字头留设0.1m搭接，木垛10122的高度1.3m。
第一垛体110搭设完成后，液压钻车开至空顶区域下，采用液压钻车临时支护和单体支柱202共同将其顶起至最大行程，第一垛体110被单体支柱202支起后，液压钻车临时支护顶梁201下落，开始架设第二垛体120。
如图1、图2、图5和图6所示，搭设第二垛体120。液压钻车不动，在液压钻车临时支护顶梁201上铺设两个第一钢梁10111，两个第一钢梁10111沿南北方向间隔布置，且两个第一钢梁10111的长度为3.2m，间距为1.8m。在第一钢梁10111上铺设两个第二钢梁10112，两个第二钢梁10112沿东西方向间隔布置，且两个第二钢梁10112的长度为4m，间距为2m。在第二钢梁10112的上端搭设多层井字型木垛10122，木垛10122采用2.2m松木半圆木，井字头留设0.1m搭接，木垛10122的高度1.4m。
第二垛体120搭设完成后，采用液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202共同将第二垛体120顶起至最大行程，第二垛体120被单体支柱202支起并与第一垛体110抵接后，液压钻车临时支护顶梁201下落，开始架设第三垛体130。
如图1、图2、图7和图8所示，搭设第三垛体130。液压钻车不动，在液压钻车临时支护顶梁201上铺设两个第一钢梁10111，两个第一钢梁10111沿南北方向间隔布置，且两个第一钢梁10111的长度为3m，间距为1.8m。在第一钢梁10111上铺设两个第二钢梁10112，两个第二钢梁10112沿东西方向间隔布置，且两个第二钢梁10112的长度为4m，间距为2m。在第二钢梁10112的上端搭设多层井字型木垛10122，木垛10122采用2.2m松木半圆木，井字头留设0.1m搭接，木垛10122的高度1.4m。
第三垛体130搭设完成后，采用液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202共同将第三垛体130顶起至最大行程，第三垛体130被单体支柱202支起并与第二垛体120抵接后，液压钻车临时支护顶梁201下落，开始架设第四垛体140。
如图1、图2、图9和图10所示，搭设第四垛体140。液压钻车不动，在液压钻车临时支护顶梁201上铺设两个第一钢梁10111，两个第一钢梁10111沿南北方向间隔布置，且两个第一钢梁10111的长度为2.8m，间距为1.8m。在第一钢梁10111上铺设两个第二钢梁10112，两个第二钢梁10112沿东西方向间隔布置，且两个第二钢梁10112的长度为4m，间距为2m。在第二钢梁10112的上端搭设多层井字型木垛10122，木垛10122采用2.2m松木半圆木，井字头留设0.1m搭接，木垛10122的高度1.4m。
第四垛体140搭设完成后，采用液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202共同将第四垛体140顶起至最大行程，第四垛体140被单体支柱202支起并与第三垛体130抵接后，液压钻车临时支护顶梁201下落，开始架设第五垛体150。
如图1、图2、图11和图12所示，搭设第五垛体150。液压钻车不动，在液压钻车临时支护顶梁201上铺设两个第一钢梁10111，两个第一钢梁10111沿南北方向间隔布置，且两个第一钢梁10111的长度为2.6m，间距为1.8m。在第一钢梁10111上铺设两个第二钢梁10112，两个第二钢梁10112沿东西方向间隔布置，且两个第二钢梁10112的长度为4m，间距为2m。在第二钢梁10112的上端搭设多层井字型木垛10122，木垛10122采用2.2m松木半圆木，井字头留设0.1m搭接，木垛10122的高度1.4m。
第五垛体150搭设完成后，采用液压钻车临时支护顶梁201和单体支柱202共同将第五垛体150顶起至最大行程，第五垛体150被单体支柱202支起并与第四垛体140抵接后，液压钻车临时支护顶梁201不再下落。
本发明实施例的临时接顶支护的施工方法的临时支护架设位于巷道中心点，临时接顶支护装置进入空顶区域满足升起位置，液压钻车司机作业严禁进入空顶区域。
本发明实施例的临时接顶支护的施工方法的临时支护总重量约3.3kg，重力约33kN。CMM2-15液压锚杆钻车前部支撑机构提供的支撑预紧力可达20kN，DW42-250/100X型单体柱提供的工作阻力可达250kN，且本发明实施例的临时接顶支护装置的重力验算合格。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种临时接顶支护的施工方法，其特征在于，所述临时接顶支护的施工方法采用的临时接顶支护装置包括：
垛体组件，所述垛体组件包括多个垛体，多个所述垛体沿由上至下的方向依次堆接，所述垛体组件的上端适于与巷道顶板抵接；
支护组件，所述支护组件包括液压钻车临时支护顶梁和单体支柱，所述液压钻车临时支护顶梁和所述单体支柱均设于所述垛体组件的下端，以用于支撑所述垛体组件；
所述垛体包括钢梁架、木梁架和防水布，所述钢梁架包括两个第一钢梁和两个第二钢梁，两个所述第一钢梁沿第一方向间隔布置，两个所述第二钢梁沿第二方向间隔布置，所述第一方向正交于所述第二方向，且所述第一方向和所述第二方向均正交于上下方向，所述第二钢梁的上端与所述木梁架相连，所述第二钢梁的下端与所述第一钢梁相连；
所述木梁架包括木板平台和木垛，所述木垛为多层，多层所述木垛沿上下方向依次堆叠，所述木板平台的下端与所述第二钢梁相连，所述木板平台的上端与所述木垛相连，所述防水布铺设于所述木板平台上；
所述支护组件还包括两个支护钢梁，两个所述支护钢梁设于所述液压钻车临时支护顶梁和所述第一钢梁之间，两个所述支护钢梁沿第二方向间隔布置，所述支护钢梁、所述第一钢梁和所述第二钢梁中的至少一者为π型钢梁；
所述临时接顶支护的施工方法包括如下步骤：
S1:将第一垛体放置在所述液压钻车临时支护顶梁上，通过所述液压钻车临时支护顶梁对所述第一垛体进行提升，直至所述第一垛体的上端与巷道顶板抵接；
S2:通过所述单体支柱对所述第一垛体进行支撑；
S3:将所述液压钻车临时支护顶梁下降；
S4:将第二垛体放置在液压钻车临时支护顶梁上，通过所述液压钻车临时支护顶梁对所述第二垛体进行提升，直至所述第二垛体的上端与第一垛体的下端抵接；
S5:通过所述单体支柱对所述第二垛体进行支撑；
重复S3-S5，直至所述垛体组件的多个垛体依次堆接在所述液压钻车临时支护顶梁和所述单体支柱的上端。
2.根据权利要求1所述的临时接顶支护的施工方法，其特征在于，相邻两层所述木垛之间呈井字型排布设置。
3.根据权利要求1所述的临时接顶支护的施工方法，其特征在于，所述单体支柱为多个，多个所述单体支柱沿第一方向间隔布置在两个所述支护钢梁的下端。
4.根据权利要求1所述的临时接顶支护的施工方法，其特征在于，所述单体支柱的下端设有支撑座，所述支撑座的横截面积大于所述单体支柱的横截面积。
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