一种基于导解承压水技术的支护方法及支护装置

摘要

本发明属于煤矿巷道支护技术领域，尤其为一种基于导解承压水技术的支护方法及支护装置，包括支护组件、侧导水组件和顶导水组件，支护组件包括有固定底板、连接矩槽、连接矩块、固定螺栓、支护螺筒、支护子杆、支护侧板、支护弧板、安装板、卡槽、定位螺栓、调节螺孔和调节螺杆侧导水组件包括有侧半圆槽、侧导水管、侧气密弹性环、侧压力阀、侧连接螺口、侧连接管、侧软管、一号弹性固定套、一号排水管和一号连接阀口，顶导水组件包括有顶半圆槽、顶导水管、顶气密弹性环、顶压力阀、顶连接螺口、顶连接管、顶软管、二号弹性固定套、二号排水管和二号连接阀口。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿巷道支护技术领域，具体涉及一种基于导解承压水技术的支护方法及支护装置。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。巷道是在地表与矿体之间钻凿出的各种通路，用来运矿、通风、排水、行人以及为冶金设备采出矿石新开凿的各种必要准备通路，巷道使用时需要进行支护。

对巷道进行支护的基本目的在于缓和及减少围岩的移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩冒落。煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。多年来国内外的实践经验表明，锚杆支护是经济、有效的支护技术，与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度。

在现有巷道的支护手段中，未考虑承压水对巷道支护的影响，承压水是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水，它有两种不同的埋藏类型，即埋藏在第一个稳定隔水层之上的潜水和埋藏在上下两个稳定隔水层之间的承压水，水对巷道围岩及支护体的稳定性有着显著的影响。由于水分子侵入，不仅可改变岩石的物态，削弱颗粒间粘结力；同时还能使巷道围岩中的膨胀岩发生物理和化学反应（如硬石膏、无水硭硝和钙芒硝），使岩石的含水量随时间的持续而增高。软弱岩石的矿物成分及微结构特征，对它与水的特殊关系有决定作用，使岩石的再崩解及膨胀现象时有发生，软弱岩层遇水后通常有两种破坏方式：一是软化、碎裂，体积增加不明显；二是体积发生膨胀，导致软化、松散、崩解。

基于此，本发明设计了一种基于导解承压水技术的支护方法及支护装置。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种基于导解承压水技术的支护方法及支护装置，解决了上述存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于导解承压水技术的支护装置，包括支护组件、侧导水组件和顶导水组件，所述支护组件包括有固定底板、连接矩槽、连接矩块、固定螺栓、支护螺筒、支护子杆、支护侧板、支护弧板、安装板、卡槽、定位螺栓、调节螺孔和调节螺杆，所述固定底板靠近巷道边缘设置，所述连接矩槽开设在固定底板侧面一端，所述连接矩块固定在固定底板侧面另一端，所述固定螺栓螺纹连接连接矩块和连接矩槽，所述支护螺筒等间距固定在固定底板顶端中心，所述支护子杆螺纹连接在支护螺筒内，所述支护侧板固定在支护螺筒侧面，所述支护弧板设置在支护子杆顶端之间，所述安装板转动设置在支护子杆顶端，所述卡槽设置在支护弧板底端中心两侧，所述安装板安装在卡槽内，所述定位螺栓螺纹连接安装板和卡槽，所述调节螺孔对称开设在支护弧板两侧面中心，所述调节螺杆螺纹连接在调节螺孔内，所述侧导水组件包括有侧半圆槽、侧导水管、侧气密弹性环、侧压力阀、侧连接螺口、侧连接管、侧软管、一号弹性固定套、一号排水管和一号连接阀口，所述侧半圆槽设置在支护侧板底端且配合外部的导水孔排布，所述侧导水管固定在侧半圆槽内且端部伸入外部的导水孔内，所述侧气密弹性环固定在侧导水管侧壁上，所述侧压力阀设置在侧导水管上，所述侧连接螺口设置在侧导水管另一端，所述侧连接管螺纹连接在侧连接螺口内，所述侧软管固定在侧连接管端部，所述一号弹性固定套等间距固定在固定底板顶端中心一侧，所述一号排水管穿过一号弹性固定套设置，所述一号连接阀口设置在一号排水管上，所述顶导水组件包括有顶半圆槽、顶导水管、顶气密弹性环、顶压力阀、顶连接螺口、顶连接管、顶软管、二号弹性固定套、二号排水管和二号连接阀口，所述顶半圆槽设置在支护弧板侧面，所述顶导水管固定在顶半圆槽内且配合外部的导水孔排布，所述顶气密弹性环固定在顶导水管侧壁上，所述顶压力阀设置在顶导水管上，所述顶连接螺口设置在顶导水管另一端，所述顶连接管螺纹连接在顶连接螺口内，所述顶软管固定在顶连接管端部，所述二号弹性固定套固定在固定底板顶端中心另一侧，所述二号排水管穿过二号弹性固定套设置，所述二号连接阀口设置在二号排水管上，所述顶软管绑扎在二号连接阀口上。

优选的，所述连接矩槽贯穿固定底板顶端设置，所述连接矩块顶端和固定底板顶端平齐且配合连接矩槽设置，所述支护子杆的长度大于支护螺筒的长度，所述支护侧板中心和支护螺筒中心位于同一水平面。

优选的，所述定位螺栓为双头螺栓且两端设置有固定螺母，所述调节螺孔圆周对称设置在支护弧板两相对侧面且不连通设置，所述调节螺杆的长度大于调节螺孔的长度。

优选的，所述固定底板底端中心等间距设置有入地尖头。

优选的，所述支护弧板和支护侧板包括有硬质内层、气腔和弹性外层，所述卡槽设置在硬质内层两端，所述硬质内层内壁上开设有和外界连通的气道，所述气道端部设置有气密单向阀。

优选的，所述侧气密弹性环靠近支护侧板的侧面底端设置有侧单向气密阀口，所述一号弹性固定套上设置有一号开口，所述一号连接阀口穿过一号开口，所述侧软管绑扎在一号连接阀口上。

优选的，所述一号弹性固定套排布的间距等于支护螺筒排布的间距，所述一号开口面向支护侧板设置。

优选的，所述顶气密弹性环靠近支护弧板的侧面顶端设置有顶单向气密阀口，所述二号弹性固定套上设置有二号开口，所述二号连接阀口穿过二号开口，所述顶软管绑扎在二号连接阀口上。

优选的，所述二号弹性固定套排布的间距等于支护螺筒排布的间距，所述二号开口远离支护侧板设置。

一种基于导解承压水技术的支护装置的支护方法，还包括如下步骤：

S1，支护组件安装：利用入地尖头将两组固定底板固定在巷道内部两侧，利用连接矩槽和连接矩块的插接配合，将多组固定底板相连，通过固定螺栓和连接矩槽以及连接矩块的螺纹配合，将多组固定底板进行固定，接着将支护弧板安装在支护子杆顶端，利用安装板和卡槽的插接配合，将二者连接，通过定位螺栓和安装板以及卡槽的螺纹配合，将支护弧板固定在支护子杆顶端，然后根据巷道的高度，转动两侧的支护子杆，调整支护弧板的高度，使得支护弧板与巷道顶端吻合，进行巷道支护，最后转动调节螺杆，使其从一组支护弧板侧面的调节螺孔进入另一组的支护弧板侧面的调节螺孔内，将多组支护弧板相连；

S2，注气形变吻合：利用气密单向阀向支护弧板和支护侧板的气腔内注入空气，使得气腔内部压强增大，使得支护弧板和支护侧板的弹性外层变形，可以根据巷道表面的崎岖深度进行自适应吻合，提高对巷道侧面以及顶端的支护效果；

S3，侧导水组件连接：先将一号排水管穿过一号弹性固定套将其安装在固定底板顶端，接着将侧连接管螺纹安装在侧连接螺口上，将侧软管绑扎固定在一号连接阀口上，实现侧导水管和一号排水管的相连，在侧导水管进入外部的导水孔内时，利用侧单向进气阀口向侧气密弹性环进行加压注气，防止渗漏，使用时利用侧压力阀进行检测；

S4，顶导水组件连接，先将二号排水管穿过二号弹性固定套将其安装在固定底板顶端，接着将顶连接管螺纹安装在顶连接螺口上，将顶软管绑扎固定在二号连接阀口上，实现顶导水管和二号排水管的相连，在顶导水管进入外部的导水孔内时，利用顶单向进气阀口向顶气密弹性环进行加压注气，防止渗漏，使用时利用顶压力阀进行检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置支护组件、硬质内层、气腔和弹性外层，利用入地尖头将两组固定底板固定在巷道内部两侧，通过固定螺栓和连接矩槽以及连接矩块的螺纹配合，将多组固定底板进行固定，接着利用定位螺栓和安装板以及卡槽的螺纹配合，将支护弧板固定在支护子杆顶端，然后根据巷道的高度，转动两侧的支护子杆，调整支护弧板的高度，使得支护弧板与巷道顶端吻合，进行巷道支护，最后转动调节螺杆，使其从一组支护弧板侧面的调节螺孔进入另一组的支护弧板侧面的调节螺孔内，将多组支护弧板相连，提高支护强度，进一步的利用气密单向阀向支护弧板和支护侧板的空腔内注入空气，使得空腔内部压强增大，使得支护弧板和支护侧板的弹性外层变形，可以根据巷道表面的崎岖深度进行自适应吻合，提高对巷道侧面以及顶端的支护效果。

2、通过设置侧导水组件，将一号排水管穿过一号弹性固定套将其安装在固定底板顶端，接着将侧连接管螺纹安装在侧连接螺口上，将侧软管绑扎固定在一号连接阀口上，实现侧导水管和一号排水管的相连，在侧导水管进入外部的导水孔内时，利用侧单向进气阀口向侧气密弹性环进行加压注气，防止渗漏，使用时利用侧压力阀进行检测，及时释放水，辅助进行巷道侧面支护。

3、通过设置顶导水组件，将二号排水管穿过二号弹性固定套将其安装在固定底板顶端，接着将顶连接管螺纹安装在顶连接螺口上，将顶软管绑扎固定在二号连接阀口上，实现顶导水管和二号排水管的相连，在顶导水管进入外部的导水孔内时，利用顶单向进气阀口向顶气密弹性环进行加压注气，防止渗漏，使用时利用顶压力阀进行检测，及时释放水，辅助进行巷道侧面支护。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明支护组件结构示意图；

图3为本发明剖面结构示意图；

图4为本发明A部放大结构示意图；

图5为本发明B部放大结构示意图；

图6为本发明C部放大结构示意图；

图7为本发明D部放大结构示意图；

图8为本发明E部放大结构示意图。

图中：1、固定底板；2、连接矩槽；3、连接矩块；4、固定螺栓；5、支护螺筒；6、支护子杆；7、支护侧板；8、支护弧板；9、安装板；10、卡槽；11、定位螺栓；12、调节螺孔；13、调节螺杆；14、入地尖头；15、硬质内层；16、气腔；17、弹性外层；18、气道；19、气密单向阀；20、侧半圆槽；21、侧导水管；22、侧气密弹性环；23、侧压力阀；24、侧连接螺口；25、侧连接管；26、侧软管；27、一号弹性固定套；28、一号排水管；29、一号连接阀口；30、顶半圆槽；31、顶导水管；32、顶气密弹性环；33、顶压力阀；34、顶连接螺口；35、顶连接管；36、顶软管；37、二号弹性固定套；38、二号排水管；39、二号连接阀口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明提供以下技术方案：

一种基于导解承压水技术的支护装置，包括支护组件、侧导水组件和顶导水组件，

支护组件包括有固定底板1、连接矩槽2、连接矩块3、固定螺栓4、支护螺筒5、支护子杆6、支护侧板7、支护弧板8、安装板9、卡槽10、定位螺栓11、调节螺孔12和调节螺杆13；

具体的，固定底板1靠近巷道边缘设置，连接矩槽2开设在固定底板1侧面一端，连接矩块3固定在固定底板1侧面另一端，固定螺栓4螺纹连接连接矩块3和连接矩槽2，支护螺筒5等间距固定在固定底板1顶端中心，支护子杆6螺纹连接在支护螺筒5内，支护侧板7固定在支护螺筒5侧面，支护弧板8设置在支护子杆6顶端之间，安装板9转动设置在支护子杆6顶端，卡槽10设置在支护弧板8底端中心两侧，安装板9安装在卡槽10内，定位螺栓11螺纹连接安装板9和卡槽10，调节螺孔12对称开设在支护弧板8两侧面中心，调节螺杆13螺纹连接在调节螺孔12内；

值得注意的是，连接矩槽2贯穿固定底板1顶端设置，连接矩块3顶端和固定底板1顶端平齐且配合连接矩槽2设置，支护子杆6的长度大于支护螺筒5的长度，支护侧板7中心和支护螺筒5中心位于同一水平面；定位螺栓11为双头螺栓且两端设置有固定螺母，调节螺孔12圆周对称设置在支护弧板8两相对侧面且不连通设置，调节螺杆13的长度大于调节螺孔12的长度；固定底板1底端中心等间距设置有入地尖头14，支护弧板8和支护侧板7包括有硬质内层15、气腔16和弹性外层17，卡槽10设置在硬质内层15两端，硬质内层15内壁上开设有和外界连通的气道18，气道18端部设置有气密单向阀19；

本发明的工作原理及使用流程：

S1，支护组件安装：利用入地尖头14将两组固定底板1固定在巷道内部两侧，利用连接矩槽2和连接矩块3的插接配合，将多组固定底板1相连，通过固定螺栓4和连接矩槽2以及连接矩块3的螺纹配合，将多组固定底板1进行固定，接着将支护弧板8安装在支护子杆6顶端，利用安装板9和卡槽10的插接配合，将二者连接，通过定位螺栓11和安装板9以及卡槽10的螺纹配合，将支护弧板8固定在支护子杆6顶端，然后根据巷道的高度，转动两侧的支护子杆6，调整支护弧板8的高度，使得支护弧板8与巷道顶端吻合，进行巷道支护，最后转动调节螺杆13，使其从一组支护弧板8侧面的调节螺孔12进入另一组的支护弧板8侧面的调节螺孔12内，将多组支护弧板8相连；

S2，注气形变吻合：利用气密单向阀19向支护弧板8和支护侧板7的气腔16内注入空气，使得气腔16内部压强增大，使得支护弧板8和支护侧板7的弹性外层17变形，可以根据巷道表面的崎岖深度进行自适应吻合，提高对巷道侧面以及顶端的支护效果。

实施例2

是在实施例1的基础上，参考图3和图6，一种基于导解承压水技术的支护装置：

侧导水组件包括有侧半圆槽20、侧导水管21、侧气密弹性环22、侧压力阀23、侧连接螺口24、侧连接管25、侧软管26、一号弹性固定套27、一号排水管28和一号连接阀口29；

具体的，侧半圆槽20设置在支护侧板7底端且配合外部的导水孔排布，侧导水管21固定在侧半圆槽20内且端部伸入外部的导水孔内，侧气密弹性环22固定在侧导水管21侧壁上，侧压力阀23设置在侧导水管21上，侧连接螺口24设置在侧导水管21另一端，侧连接管25螺纹连接在侧连接螺口24内，侧软管26固定在侧连接管25端部，一号弹性固定套27等间距固定在固定底板1顶端中心一侧，一号排水管28穿过一号弹性固定套27设置，一号连接阀口29设置在一号排水管28上；

值得注意的是，侧气密弹性环22靠近支护侧板7的侧面底端设置有侧单向气密阀口，一号弹性固定套27上设置有一号开口，一号连接阀口29穿过一号开口，侧软管26绑扎在一号连接阀口29上；一号弹性固定套27排布的间距等于支护螺筒5排布的间距，一号开口面向支护侧板7设置；

本发明的工作原理及使用流程：

S3，侧导水组件连接：先将一号排水管28穿过一号弹性固定套27将其安装在固定底板1顶端，接着将侧连接管25螺纹安装在侧连接螺口24上，将侧软管26绑扎固定在一号连接阀口29上，实现侧导水管21和一号排水管28的相连，在侧导水管21进入外部的导水孔内时，利用侧单向进气阀口向侧气密弹性环22进行加压注气，防止渗漏，使用时利用侧压力阀23进行检测。

实施例3

是在实施例2的基础上，参考图3、图7和图8，一种基于导解承压水技术的支护装置：

顶导水组件包括有顶半圆槽30、顶导水管31、顶气密弹性环32、顶压力阀33、顶连接螺口34、顶连接管35、顶软管36、二号弹性固定套37、二号排水管38和二号连接阀口39；

具体的，顶半圆槽30设置在支护弧板8侧面，顶导水管31固定在顶半圆槽30内且配合外部的导水孔排布，顶气密弹性环32固定在顶导水管31侧壁上，顶压力阀33设置在顶导水管31上，顶连接螺口34设置在顶导水管31另一端，顶连接管35螺纹连接在顶连接螺口34内，顶软管36固定在顶连接管35端部，二号弹性固定套37固定在固定底板1顶端中心另一侧，二号排水管38穿过二号弹性固定套37设置，二号连接阀口39设置在二号排水管38上，顶软管36绑扎在二号连接阀口39上；

值得注意的是，顶气密弹性环32靠近支护弧板8的侧面顶端设置有顶单向气密阀口，二号弹性固定套37上设置有二号开口，二号连接阀口39穿过二号开口，顶软管36绑扎在二号连接阀口39上；二号弹性固定套37排布的间距等于支护螺筒5排布的间距，二号开口远离支护侧板7设置；

本发明的工作原理及使用流程：

在实施例2中基于的实施例1的S3后：

S4，顶导水组件连接：先将二号排水管38穿过二号弹性固定套37将其安装在固定底板1顶端，接着将顶连接管35螺纹安装在顶连接螺口34上，将顶软管36绑扎固定在二号连接阀口39上，实现顶导水管31和二号排水管38的相连，在顶导水管31进入外部的导水孔内时，利用顶单向进气阀口向顶气密弹性环32进行加压注气，防止渗漏，使用时利用顶压力阀33进行检测。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。