一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置及使用方法

1.本发明涉及煤矿井下巷道支护装置技术领域，尤其涉及一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置及使用方法。


背景技术：

2.煤矿开采过程中，巷帮采用护帮横梁配合铁丝固定支护板支护采煤巷道，这种支护方式简单，牢固度无法保证，对开采巷道的支护难以保证，且其安装或工作时无法较好的适应现场工况，适应性较差，同时导致安装步骤繁琐。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置及使用方法，通过调节细管伸出中管的长度、和/或中管伸出粗管的长度后实现托板主动支撑两帮；弹簧经压缩后通过一对支撑结构实现托板被动支撑两帮。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置，包括支撑结构、托板和弹簧，一对所述支撑结构对称设置，二者靠近彼此的一端通过所述弹簧连接，一对所述托板分别设置于一对所述支撑结构上用于支撑两帮；所述支撑结构包括细管、中管和粗管，所述细管安装于所述中管内，所述中管安装于所述粗管内，所述托板安装于所述细管上，所述弹簧连接于所述粗管上远离所述托板的一端，所述细管调节其伸出中管的长度、和/或所述中管调节其伸出粗管的长度后实现托板主动支撑两帮；所述弹簧经压缩后通过一对所述支撑结构实现托板被动支撑两帮。
5.作为进一步的优化，所述细管上设有第一外螺纹，所述中管上设有第一内螺纹，所述细管与中管通过第一外螺纹和第一内螺纹螺接。
6.作为进一步的优化，所述中管上设有第二外螺纹，所述粗管上设有第二内螺纹，所述中管与粗管通过第二外螺纹和第二内螺纹螺接。
7.作为进一步的优化，所述托板上设有第三内螺纹，所述托板与所述细管通过第三内螺纹和第一外螺纹螺接。
8.作为进一步的优化，还包括至少一个固定机构，所述固定机构锁紧于细管上后抵接于所述中管的端部、和/或锁紧于中管上后抵接于所述粗管的端部。
9.作为进一步的优化，所述固定机构包括抱箍和锁紧螺栓，所述锁紧螺栓穿过所述抱箍后将抱箍锁紧。
10.作为进一步的优化，还包括定位机构，所述定位机构设置于粗管内靠近所述弹簧的一端，其用于限制所述中管和/或细管的位置。
11.作为进一步的优化，所述定位机构包括锁紧螺丝和螺帽，所述粗管上设有径向贯穿其本体的通孔，所述锁紧螺丝穿过所述通孔后与所述螺帽锁紧，用于限制所述中管和/或细管于所述粗管内的位置。
12.作为进一步的优化，所述锁紧螺丝和/或螺帽与所述粗管之间设有垫片。
13.作为进一步的优化，所述托板的径向截面为三角形、圆形、椭圆形或多边形，优选正方形。
14.本发明还提供了一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置的使用方法，包括如下步骤，
15.s1)打孔：在两侧的巷帮上钻孔，钻孔大小能容纳主被动斜撑护帮装置的端口；
16.s2)主被动斜撑护帮装置的组装：首先将细管的一端套入到中管中，再将中管套入到粗管的一侧中，将托板安装于细管上；
17.s3)主被动斜撑护帮装置的安装：在一侧巷帮将主被动斜撑护帮装置一侧的细管插入到s1所打孔洞中，调节该侧中管伸出粗管、以及细管伸出中管的长度，在另一侧巷帮将主被动斜撑护帮装置另一侧的细管插入孔洞中，调节该侧中管伸出粗管、以及细管伸出中管的长度，同时调整两侧托板，直至托板与巷帮紧密贴合。
18.与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
19.本发明实现了巷道主被动斜撑护帮：在主动护帮方面，将该装置插入两侧打好的钻孔中，可以通过旋转粗管、中管、细管的伸出长度，使托板紧紧贴合在两帮上，实现主动护帮效果；在被动护帮方面，将该装置插入两侧打好的钻孔中，并将装置中间部位的弹簧调节在一个合适的长度，在实现主动护帮的基础上，通过粗管中间的弹簧，对两帮的移近进行被动调节，把两帮的移近量调节在一个正常的范围，实现被动护帮效果。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图。
21.图2为本发明支撑结构的结构图。
22.图3为本发明固定结构的安装示意图。
具体实施方式
23.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
24.如图1至3所示，一种大倾角沿顶掘进巷道主被动斜撑护帮装置，包括支撑结构1、托板2和弹簧3，一对支撑结构1对称设置，二者靠近彼此的一端通过弹簧连接3，一对托板2分别设置于一对支撑结构1上用于支撑两帮，托板2为金属板，其径向截面为正方形；支撑结构1包括细管11、中管12和粗管13，细管11安装于中管12内，中管12安装于粗管13内，托板2安装于细管11上，弹簧3连接于粗管13上远离托板2的一端，细管11调节其伸出中管12的长度、和/或中管12调节其伸出粗管13的长度后实现托板2主动支撑两帮；弹簧3经压缩后通过一对支撑结构1实现托板2被动支撑两帮。
25.将该装置两个细管的端部分别插入两侧打好的钻孔中，使得一对托板支撑两帮，然后通过旋转粗管、中管、细管的伸出长度，使托板紧紧贴合在两帮上，实现主动护帮效果；该装置中间部位的弹簧调节在一个合适的长度，在实现主动护帮的基础上，通过粗管中间的弹簧，对两帮的移近进行被动调节，把两帮的移近量调节在一个正常的范围，实现被动护帮效果。
26.细管11为实心杆体，其侧壁上设有第一外螺纹111，中管12上具有沿其轴线方向延
伸的第一插口120，该第一插口可以为贯穿中管，第一内螺纹(未示出)设置于第一插口内，细管11与中管12通过第一外螺纹111和第一内螺纹螺接，其中，细管上突出中管的部分制成正六边形112，该六边形方便扳手旋转细管；中管12上设有第二外螺纹121，粗管13上具有沿其轴线方向延伸的第二插口130，该第二插口可以为贯穿粗管，第二内螺纹(未示出)设置于第二插口内，中管12与粗管13通过第二外螺纹121和第二内螺纹螺接。
27.通过细管与中管的螺纹连接、以及中管与粗管的螺纹连接，可以将细管定位于中管内、将中管定位于粗管内，三者之间形成较为稳固的支撑结构；同时，通过螺纹连接的形式方便支撑结构的长度的调节。
28.托板2上设有第三内螺纹(未示出)，托板2与细管通过第三内螺纹和第一外螺纹111螺接，如图2所示，本发明中，第一外螺纹可为不连续状，即在需要与托板螺接、以及需要与第一内螺纹螺接处成型有第一外螺纹。
29.还包括固定机构15，固定机构包括抱箍和锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过抱箍后将抱箍锁紧，固定机构可分为第一固定机构151和第二固定机构152，第一固定机构151锁紧于细管11上后抵接于中管12的端部，第二固定机构152锁紧于中管12上后抵接于粗管13的端部。
30.通过固定结构的设置，可以实现细管与中管、以及中管与粗管之间的稳定定位，防止相互之间产生位移，具有更好的稳定性能。
31.还包括定位机构14，定位机构14设置于粗管13内靠近弹簧3的一端，其用于限制中管和/或细管的位置，具体为，定位机构14包括锁紧螺丝141和螺帽(未示出)，粗管13上设有径向贯穿其本体的通孔131，锁紧螺丝141穿过通孔131后与螺帽锁紧，用于限制中管12和/或细管11于粗管13内的位置。
32.锁紧螺丝141和/或螺帽与粗管之间设有垫片142，实现缩紧螺丝与螺帽之间的锁紧可靠性。
33.本发明的使用方法为：
34.s1)打孔：根据巷道的地质和生产条件选择合适的钻具，根据钻进的煤岩体性质选择合适的钻头、钻机与钻杆，钻孔的深度应严格控制在设计的范围内，钻孔的大小应该恰好能容纳主被动斜撑护帮装置的端口，不宜过大。钻孔角度应严格按照设计控制，误差不应超过1
°
，若有一侧产生过大的钻孔角度，会使得斜撑护帮装置在巷道截面上一高一低，支撑效果大大减弱，钻孔深度和直径也应严格按照设计控制，误差不超过5cm，若钻孔深度或直径过大，使得斜撑护帮装置的端口部分与巷帮岩体产生较大的空隙，减弱支撑效果。
35.s2)主被动斜撑护帮装置的组装：首先将细管的一端通过螺纹套入到中:管中，再将中管通过螺纹套入到粗管的一侧中，利用扳手将细管、中管和粗管拧紧在一起，细管的另一端通过螺纹连接托板，后将细管、中管和粗管空心孔叠在一起，通过垫圈、螺帽、锁紧螺丝将其固定，在粗管的另一侧按上述步骤同样连接中管、细管和托板，后通过垫圈、螺帽、锁紧螺丝将其固定。
36.s3)主被动斜撑护帮装置的安装：先在一侧巷帮将组装好的主被动斜撑护帮装置的一侧细管插入到s1所打孔洞中，后旋转细管和中管，将其旋转出一定长度，长度大约为巷道一半宽度，同理，在另一侧巷帮将另一侧细管插入孔洞中，旋转细管和中管，将其旋转出一定长度，长度大约为巷道一半宽度，待主被动斜撑护帮装置两侧均插入两帮孔洞中，同时旋转两侧托板，直至装置与巷帮紧密贴合。
37.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。