一种矿山顶板防坍塌装置及方法与流程

本发明涉及采矿安全装置，尤其是涉及一种矿山顶板防坍塌装置及方法。

背景技术：

1、房柱采矿法是一种专业采矿方法，特别适用于开采厚矿体和极厚矿体。此方法将阶段或盘区划分为若干个矿房与矿柱，矿房和矿柱交替布置，矿柱是规则的，可以是连续或间断布置。在回采过程中，主要在矿房(也称巷道)中进行，而矿柱在一般情况下不进行回收。

2、房柱采矿法中矿柱的间距确定是一个关键的技术问题，它直接影响到矿山的开采效率和安全。矿柱的间距确定需要考虑多种因素，包括矿体的地质条件、岩石的物理力学性质、矿山的开采技术条件以及经济因素等。一般来说，矿柱的间距可以根据矿体的厚度、矿石的稳固性、顶板岩层的情况以及采矿设备的性能等因素来确定。在确定矿柱间距时，需要遵循一定的原则和标准，以确保矿山的开采安全和经济效益。具体来说，如果矿柱间距过大，可能会导致矿柱失稳或承载能力不足，从而增加矿山的安全风险。如果矿柱间距过小，则可能会浪费矿产资源，降低采矿效率。在实际操作中，可以通过对矿体的勘探和试验，了解矿体的地质条件和物理力学性质，进而确定合理的矿柱间距。同时，也可以根据类似矿山的开采经验和实践，参考相关规范和标准，来确定矿柱的间距。

3、虽然矿柱的最佳间距可以通过很多方法进行计算，但是由于地下矿床的非均质性等原因，即使相邻的两个矿柱的间距与设计值相等，也有较小的概率出现矿山顶板坍塌的情况，一旦出现矿山顶板坍塌，很容易导致出现严重的矿井事故。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种矿山顶板防坍塌装置及方法，用以防止矿山顶板出现坍塌导致严重的矿井事故的发生。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种矿山顶板防坍塌装置，包括：固定机构、上支撑机构以及下支撑机构，

3、所述固定机构包括固定梁，所述固定梁固定于相邻的两个矿柱的上端；

4、所述上支撑机构包括第一压力检测件，所述第一压力检测件的一端与所述固定梁连接，所述第一压力检测件的另一端与矿山顶板抵接；

5、所述下支撑机构包括横移组件、竖向伸缩组件及垫块，所述横移组件的固定端固定于所述固定梁，所述横移组件的活动端与所述竖向伸缩组件的固定端固定连接，所述竖向伸缩组件的活动端与所述垫块固定连接，所述垫块用于与矿山底板抵接。

6、在一些实施例中，所述固定机构还包括两个固定板及两个槽钢，两个所述固定板分别通过若干个膨胀螺钉固定于相邻的两个矿柱的上端，两个所述槽钢分别固定于两个所述固定板，所述槽钢的开口端朝上设置，所述固定梁的两端分别固定于两个所述槽钢。

7、在一些实施例中，所述槽钢上开设有腰型槽，所述固定梁的两端分别开设有若干个固定孔，所述固定机构还包括若干个固定螺钉及固定螺母，所述固定螺钉用于穿过所述腰型槽及对应的固定孔，所述固定螺母螺纹套设于所述固定螺钉上。

8、在一些实施例中，所述固定梁上开设有调节螺孔，所述上支撑机构还包括调节螺杆、推板、安装座及顶板，所述调节螺杆螺纹插设于所述调节螺孔内，所述调节螺杆的上端与所述推板转动连接，所述安装座固定于所述推板上端，所述第一压力检测件的一端固定于所述安装座，所述第一压力检测件的另一端与所述顶板固定连接，所述顶板与矿山顶板抵接。

9、在一些实施例中，所述推板上开设有导向孔，所述上支撑机构还包括导杆，所述导杆滑动插设于所述导向孔内，所述导杆的上端与所述顶板固定连接。

10、在一些实施例中，所述横移组件包括固定块、横向箱、横移滑块、横向丝杆及横移驱动电机，所述固定块固定于所述固定梁，所述横向箱固定于所述固定块，所述横向箱的下端面开设有第一让位槽，所述横移滑块滑动设置于所述横向箱内，所述横移滑块上开设有横向螺孔，所述横向丝杆与所述横向箱转动连接，所述横向丝杆螺纹插设于所述横向螺孔内，所述横移驱动电机与所述横向丝杆连接、并用于驱动所述横向丝杆转动。

11、在一些实施例中，所述横移组件还包括主动齿轮及从动齿轮，所述主动齿轮固定套设于所述横移驱动电机的输出轴，所述从动齿轮固定套设于所述横向丝杆，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。

12、在一些实施例中，所述竖向伸缩组件包括竖向箱、竖移滑块、两个支撑座、竖向丝杆、竖向螺母、连接块及竖移驱动电机，所述竖向箱的上端穿过所述第一让位槽后与所述横移滑块固定连接，所述竖向箱的侧壁开设有第二让位槽，所述竖移滑块滑动设置于所述竖向箱内，所述竖移滑块的下端与所述垫块固定连接，两个所述支撑座均固定于所述竖向箱的外侧壁，所述竖向丝杆的两端分别与两个所述支撑座转动连接，所述竖向螺母螺纹套设于所述竖向丝杆，所述连接块的两端分别与所述竖向螺母及所述竖移滑块固定连接，所述竖移驱动电机与所述竖向丝杆连接、并用于驱动所述竖向丝杆转动。

13、在一些实施例中，所述下支撑机构还包括第二压力检测件，所述第二压力检测件设置于所述垫块的下端面上。

14、本发明还提供了一种矿山顶板防坍塌方法，适用于所述的矿山顶板防坍塌装置，且包括如下步骤：

15、s1、将固定梁固定于相邻的两个矿柱的上端；

16、s2、将第一压力检测件安装于固定梁与矿山顶板之间，使第一压力检测件的一端与固定梁连接，第一压力检测件的另一端与矿山顶板抵接；

17、s3、横移组件将竖向伸缩组件移动到靠近矿柱的位置，从而不影响两个矿柱之间的巷道的通行；

18、s4、通过第一压力检测件检测矿山顶板的压力，当矿山顶板的压力超过预设值时，横移组件将竖向伸缩组件移动到靠近相邻两个矿柱的中点的位置，通过竖向伸缩组件驱动垫块与矿山底板抵接，从而对矿山顶板进行支撑，防止矿山顶板坍塌。

19、与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：通过设置固定梁，并在固定梁与矿山顶板之间设置第一压力检测件以检测矿山顶板的压力，同时在固定梁与矿山底板之间设置横移组件、竖向伸缩组件及垫块，当检测到矿山顶板的压力接近其最大承载能力时，横移组件将竖向伸缩组件及垫块移动到靠近巷道中心的位置，竖向伸缩组件将垫块下移至与矿山底板接触，从而可以通过垫块、竖向伸缩组件、横移组件组成一个支撑体用于支撑固定梁，再通过固定梁支撑矿山顶板，从而可以防止矿山顶板坍塌，并且，为了防止一般状态下竖向伸缩组件及垫块影响巷道的正常通行，可以通过横移组件将竖向伸缩组件移动到靠近矿柱的位置。本发明可以在矿山顶板坍塌前对矿山顶板提供临时支撑，防止矿山顶板坍塌，大大提高了房柱采矿法的安全性。

技术特征：

1.一种矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述固定机构还包括两个固定板及两个槽钢，两个所述固定板分别通过若干个膨胀螺钉固定于相邻的两个矿柱的上端，两个所述槽钢分别固定于两个所述固定板，所述槽钢的开口端朝上设置，所述固定梁的两端分别固定于两个所述槽钢。

3.根据权利要求2所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述槽钢上开设有腰型槽，所述固定梁的两端分别开设有若干个固定孔，所述固定机构还包括若干个固定螺钉及固定螺母，所述固定螺钉用于穿过所述腰型槽及对应的固定孔，所述固定螺母螺纹套设于所述固定螺钉上。

4.根据权利要求1所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述固定梁上开设有调节螺孔，所述上支撑机构还包括调节螺杆、推板、安装座及顶板，所述调节螺杆螺纹插设于所述调节螺孔内，所述调节螺杆的上端与所述推板转动连接，所述安装座固定于所述推板上端，所述第一压力检测件的一端固定于所述安装座，所述第一压力检测件的另一端与所述顶板固定连接，所述顶板与矿山顶板抵接。

5.根据权利要求4所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述推板上开设有导向孔，所述上支撑机构还包括导杆，所述导杆滑动插设于所述导向孔内，所述导杆的上端与所述顶板固定连接。

6.根据权利要求1所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述横移组件包括固定块、横向箱、横移滑块、横向丝杆及横移驱动电机，所述固定块固定于所述固定梁，所述横向箱固定于所述固定块，所述横向箱的下端面开设有第一让位槽，所述横移滑块滑动设置于所述横向箱内，所述横移滑块上开设有横向螺孔，所述横向丝杆与所述横向箱转动连接，所述横向丝杆螺纹插设于所述横向螺孔内，所述横移驱动电机与所述横向丝杆连接、并用于驱动所述横向丝杆转动。

7.根据权利要求6所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述横移组件还包括主动齿轮及从动齿轮，所述主动齿轮固定套设于所述横移驱动电机的输出轴，所述从动齿轮固定套设于所述横向丝杆，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。

8.根据权利要求6所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述竖向伸缩组件包括竖向箱、竖移滑块、两个支撑座、竖向丝杆、竖向螺母、连接块及竖移驱动电机，所述竖向箱的上端穿过所述第一让位槽后与所述横移滑块固定连接，所述竖向箱的侧壁开设有第二让位槽，所述竖移滑块滑动设置于所述竖向箱内，所述竖移滑块的下端与所述垫块固定连接，两个所述支撑座均固定于所述竖向箱的外侧壁，所述竖向丝杆的两端分别与两个所述支撑座转动连接，所述竖向螺母螺纹套设于所述竖向丝杆，所述连接块的两端分别与所述竖向螺母及所述竖移滑块固定连接，所述竖移驱动电机与所述竖向丝杆连接、并用于驱动所述竖向丝杆转动。

9.根据权利要求1所述的矿山顶板防坍塌装置，其特征在于，所述下支撑机构还包括第二压力检测件，所述第二压力检测件设置于所述垫块的下端面上。

10.一种矿山顶板防坍塌方法，其特征在于，适用于如权利要求1-9中任意一项所述的矿山顶板防坍塌装置，且包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种矿山顶板防坍塌装置及方法，装置包括固定机构、上支撑机构以及下支撑机构，固定机构包括固定梁，固定梁固定于相邻的两个矿柱的上端；上支撑机构包括第一压力检测件，第一压力检测件的一端与固定梁连接，第一压力检测件的另一端与矿山顶板抵接；下支撑机构包括横移组件、竖向伸缩组件及垫块。本发明的有益效果是：当检测到矿山顶板的压力接近其最大承载能力时，横移组件将竖向伸缩组件及垫块移动到靠近巷道中心的位置，竖向伸缩组件将垫块下移至与矿山底板接触，从而可以通过垫块、竖向伸缩组件、横移组件组成一个支撑体用于支撑固定梁，再通过固定梁支撑矿山顶板，从而可以防止矿山顶板坍塌，大大提高了房柱采矿法的安全性。技术研发人员：刘吉祥,马炳德,张雄天,赵尔丞,张军奎,赵钺,闫懂金受保护的技术使用者：兰州有色冶金设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26