一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置。现有装置仅适用于突水量较小、水压较低的情形，对于突水量巨大、水压较高的特大型矿井突水，现有装置就会因为不够牢固导致适用性很差。一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，所述装置包括门框、门扇、槽钢、多个锚杆和锚索，所述多个锚索间隔设置在巷道顶板和两侧煤帮上，巷道底板上设置有坑道，坑道内设置有槽钢，多个锚杆穿过槽钢将其固定在坑道底部；所述门框由三根角钢依次连接成倒“凵”型，并通过锚索固定在巷道顶板和两侧煤帮上。本实用新型结构简单，便于安装，费用较低，在抢险工程的紧急关头可发挥重要作用。
【专利说明】一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿井堵水【技术领域】，具体涉及一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置。
【背景技术】
[0002]矿井发生特大突水后，为了保证本矿上部生产系统以及邻矿的安全，往往采用强排手段控制井下淹没水位，此时要在动水情况下进行堵水。总体上，巷道动水截流的方法是在地面通过钻孔投注骨料，骨料一般为砂子、米石及碎石，依靠骨料在巷道中建造阻水段，逐步减小巷道中的过水量，最后注入水泥浆液将巷道彻底堵死，之后再在静水条件下对地层中的突水通道进行注浆治理。
[0003]目前矿井动水截流对骨料外流的控制较差，矿井堵水中灌注到巷道中的骨料，在动水的持续冲刷搬迁下，有一部分形成了阻水墙或进入突水通道中，有效发挥了堵水的作用，有一部分则在截流中时随突水外流到矿井采掘系统中。骨料在巷道阻水段之外的大量外流是堵水工程中的一个重大问题，一方面骨料的无效外流意味着浪费的材料多，抢险的工期长，工程的成本高，另一方面堵水结束后矿井恢复生产中需要做大量的骨料清除工作，严重滞后了矿井恢复生产的时间，国内采用动水截流的矿井多数都有这方面的经历。
[0004]面对骨料的大量外流，已有的控制装置一种是修建化学浆墙，一种是堆建煤袋墙。修建化学浆墙是在远离突水点的高标高巷道中紧急施工两道混凝土墙，然后在两个墙体中间注入可快速凝固的化学浆。建墙时要求预埋大口径泄水管并安装闸阀，堵水抢险中可控制突水流量，以降低动水流速的方法减少骨料的外流，必要时可关闭阀门变动水为静水。堆建煤袋墙是在过水巷道中堆砌装有煤块、矸石的编织袋，整齐码好形成一道挡水墙，用墙体阻挡骨料扩散。以上化学浆墙存在的缺点是:1、修建墙体的时间较长，需要几天的时间，因此当突水量较大时，情况危急抢险撤人中无暇顾及其他，很难有足够的时间建墙；2、在关闭墙体阀门减少突水流量的过程中有风险:因墙体系快速建造，未经过抗压试验，因此完全关闭阀门水压升高后墙体有被水压冲垮的危险。煤袋墙也有着类似的缺点:1、修建的时间长，需要几个班(8小时为一班);2、墙体在巷道水流的冲刷下容易变形和垮塌，使控制骨料外流的效果大打折扣。
[0005]由以上分析可知，现有装置仅适用于突水量较小、水压较低的情形，对于突水量巨大、水压较高的特大型矿井突水，现有装置就会因为不够牢固导致适用性很差。
【发明内容】
[0006]本实用新型旨在提供一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，以解决现有装置建造时间长、对骨料外流控制效果差、难以应用于特大型矿井突水的问题。
[0007]为克服现有技术存在的问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，所述装置包括门框、门扇、槽钢、多个锚杆和锚索，所述多个锚索间隔设置在巷道顶板和两侧煤帮上，巷道底板上设置有坑道，坑道内设置有槽钢，多个锚杆穿过槽钢将其固定在坑道底部；所述门框由三根角钢依次连接成倒“U”型，并通过锚索固定在巷道顶板和两侧煤帮上；
[0008]所述门扇包括左门扇和右门扇，其一侧通过门轴与两侧煤帮上的角钢铰接，其另一侧及顶端、底端分别设置有角钢；每个门扇包括网片、角钢(、多根粗螺纹钢和细螺纹钢，多根粗螺纹钢交错连接为网格，多根细螺纹钢分布在粗螺纹钢之间；所述网片位于门扇的迎水面并固定在粗螺纹钢和细螺纹上；左门扇和右门扇之间通过销子连接，其顶端通过销子与门框的角钢连接，其底端通过销子与槽钢连接；左门扇或右门扇的下方设置有逃生门，逃生门的迎水面固定有相匹配的网片。
[0009]所述坑道与门框位于同一平面上，坑道顶端设置有与巷道底板顶端平齐的盖板，所述槽钢平放侧立，其凹面朝向迎水面；每个门扇的粗螺纹钢分别沿水平方向和垂直方向交错为网状，多根细螺纹钢沿水平方向和垂直方向分布在粗螺纹钢之间；所述门框上的角钢的直角指向背水面，在角钢的直角中间隔设置有多个支撑板；所述门扇上的角钢的直角指向迎水面，在角钢的直角中间隔设置有多个支撑板；
[0010]所述逃生门由多根粗螺纹钢和细螺纹钢交错成的网状，其一侧与所在门扇中的一根竖直粗螺纹钢铰接，另一侧与所在门扇的关闭侧的角钢相邻，并在该侧的边缘设置有可与相邻角钢通过销子连接的门扣。
[0011]所述位于门框和门扇上的支撑板为等腰直角三角形钢板，其斜边与角钢的斜边重口 O
[0012]所述门框角钢边长为16?18cm，门扇角钢的边长为12?14 Cm，粗螺纹钢的直径为2(T22 mm，细螺纹钢的直径为l(Tl2 mm,网片为席形编制钢筛网，其金属丝径为3?4 mm,网孔为4飞mm,门框上支撑板的厚度1(T12 mm,门扇上支撑板的厚度为8?10 mm。
[0013]与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点:
[0014]1、本装置可快速关闭达到拦截状态:本装置为提前预设的控制装置，突水发生后，当作业人员撤退或抢险人员专程赶到地点时，10分钟内可完成关门和锁门的全部过程，操作时间非常短，整个施工时间比堆建煤袋墙少广3天，比修建化学浆墙少3飞天；在抢险工程的紧急关头可发挥重要作用；
[0015]2、本实用新型能有效控制骨料外流:由于网片能通过水流但不能漏过米石、碎石等粗骨料，因此本方法能有效控制大粒径粗骨料的外流；尤其在矿井特大动水截流工程能发挥重大的作用，此时堵水中要大量使用粗骨料；
[0016]3、本实用新型减少了堵水工程量，缩短了堵水复矿时间:本装置在巷道中按一定距离预先布置，与突水点的距离小，阻水段的长度短，骨料用量也相应变少；常规截流堵水装置因不能有效控制骨料外流，因此骨料灌注量大，且事后骨料的清淤量大，工程费用高。对于大流量动水截流工程，本装置可减少骨料用量数万方，同时减少对应的清淤量；堵水工程和清淤复矿时间加起来可提前广2月以上。
[0017]4、本实用新型结构简单，便于安装，费用较低:本装置为侧转式平开门，总体结构简单；使用的锚索、锚杆、角钢、螺纹钢、槽钢、网片等都是矿井常用的物件，同时锚索和锚杆也是矿井支护的常见方式，因此便于矿井进行安装；本装置的费用不超过2万元，相比无控条件下的骨料大量外流和事后的大量清淤，总费用非常低，就算安装后未发生突水，增加的成本也很小；且工作面推采至装置附近时，门扇和门框还能回收再利用；
[0018]5、本实现新型在对骨料进行预先控制的同时，可方便人员逃生:本装置设置有逃生门，就算在突水的慌乱之中人员数量不清，前面逃生的人放下装置关了门，后面遗留的人员也能从逃生门逃跑，使用中无需顾虑是否会把个别人关在里面。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的迎水面示意图；
[0021]图3为本实用新型的背水面示意图。
[0022]其中:1.门框；2.槽钢；3.锚杆；4.锚索；5.巷道顶板；6.巷道底板；7.煤帮；8.坑道；9.8左门扇；10.右门扇；11.角钢；12.网片；13.销子；14.逃生门；15.盖板；16.门扣；17.支撑板；18.门轴；19.V型销。
[0023]【具体实施方式】:
[0024]下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细的说明。
[0025]参见图1、2和3，一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，该装置包括门框1、门扇、槽钢2、多个锚杆3和锚索4，多个锚索4间隔设置在巷道顶板5和两侧煤帮7上，巷道底板6设置有坑道8，坑道8内设置有槽钢2，多个锚杆3穿过槽钢2将其固定在坑道8底部；门框I由三根角钢依次连接成倒“U”型并通过锚索4固定在巷道顶板5和两侧煤帮7上，角钢11的直角指向背水面，贴顶和贴帮的直角边由锚索4固定在巷道顶板5和两侧煤帮7上，支撑板17焊接在门框I背水面的角钢11直角中，为等腰直角三角形钢板，其斜边为角钢直角三角形的斜边，支撑板17避开锚索4位置间隔设置。
[0026]所述门扇包括左门扇9和右门扇10，其一侧通过门轴18与左、右煤帮7上的角钢11铰接，其另一侧、顶端和底端分别设置有角钢，角钢11的直角指向迎水面，角钢11的直角中焊接有三角形支撑板，支撑板17为钢板，其斜边为角钢直角三角形的斜边；每个门扇包括网片12、角钢11、多根粗螺纹钢和细螺纹钢，每个门扇的粗螺纹钢分别沿水平方向和垂直方向交错为网状，多根细螺纹钢沿水平方向和垂直方向分布在粗螺纹钢之间；网片12位于门扇的迎水面并固定在粗螺纹钢和细螺纹钢上；左门扇9和右门扇10之间通过销子13连接，其顶端通过销子13与门框I立面角钢连接，其底端通过销子13与槽钢2连接；左门扇9或右门扇10的下方设置有逃生门14，逃生门14的迎水面固定有相匹配的网片12。
[0027]逃生门14由多根粗螺纹钢和细螺纹钢交错成的网状，其一侧与所在门扇中的一根竖直粗螺纹钢铰接，其另一侧与所在门扇的关闭侧的角钢11相邻，并在其边缘设置有可与相邻角钢11通过销子13连接的门扣16 ;闭合时逃生门14侧边覆盖在门扇侧边内侧的角钢上；逃生门侧边焊接的门扣16可通过V形销19和门扇侧边内侧的角钢连接；所述逃生门上布置有和门扇同规格的网片。
[0028]当门扇处于闭合状态时，所述槽钢布置在门扇底边角钢的正下方，槽钢平放侧立，被多根锚杆3固定在巷道底板6上的坑道中，凹面朝向迎水面。槽钢2可通过销子13与门扇底边角钢连接。在门扇处于开启状态时，盖板15扣在坑道上盖住槽钢，巷道可正常通行。
[0029]具体实施时，在选定的巷道断面处施工固定门框的锚索，安装施工巷道顶板5锚索时，把门框I水平角钢的贴顶边固定，安装两帮锚索4时，把门框I垂直角钢的贴帮边固定。门框I安装固定结束，在迎水面一侧把门轴焊接在门框的垂直角钢上，把门扇与门轴连接起来。推开门扇使之靠近巷道墙边。施工坑道，之后在坑道8中施工锚杆孔，把槽钢2放在坑道8中，安装锚杆3时把已布置有支撑板17的槽钢2固定坑道8中。之后在坑道8上扣上盖板15，即完成一道拦截装置的安装。
[0030]当一道门安装结束，间隔一定距离后可在同一条巷道适当位置安装第二道门、第三道门，以此类推。在矿井采掘中，对于可能出现突水且突水后水量巨大的矿井，如我国华北型煤田受奥灰水突水威胁的矿井，其深部开采突水后有淹井或淹采区可能的工作面，可在工作面巷道中预先安装本装置阻拦动水注浆时骨料外流。
[0031]平时在矿井正常生产中，将门扇推靠在巷道两侧煤帮7。突水发生后，在突水量巨大的紧急情况下，掀开盖板15，把2个门扇闭合，自下而上从槽钢2中穿销子13把门扇底边和槽钢2连接起来，之后穿上门扇的顶边销子把门扇顶边和门框的水平角钢连接起来，穿上两侧销子把两个门扇相互连接起来。之后施工人员从逃生门内出来，闭合逃生门，站在逃生门外用V形销19把逃生门14门扣16和门扇的侧边连接起来，操作完成后迅速撤离。
[0032]由于门扇上有逃生门14，万一在关门后仍有个别人员未及时撤出，人员来到大门前抽出V形销19可打开逃生门14，然后然后跨过大门在门外关闭逃生门14，把V形销19穿上，重新把逃生门14和门扇侧边连接起来，然后撤人。由于逃生门14的底边在门扇内第一道水平粗螺纹钢处，巷道中有淤泥不影响门的正常开启。
[0033]若工作面推采中未发生大的突水，本装置一直未使用，当工作面推采至本装置处，可将装置拆除用到下一个工作面。
[0034]本实用新型的工作原理是:网片12被固定在门扇网格上，在突水量巨大的情况下，水流会逐步漫过巷道底板淹没网片12。在地面灌注骨料进行截流的过程中，由于网片12能过水但不能漏过粗骨料，因此骨料灌注堵水中绝大多数骨料会在拦网内一层层慢慢堆积，只有细骨料砂子及极少量的粗骨料会逸出，随着骨料充填量的增大，当骨料在阻水段成功接顶后，注入水泥浆即可实现截流目的。
[0035]在骨料堆积的过程中，由于网片12阻水面的面积有限，同时网片12内外水压有一定抵消，因此水流对网片12的冲击力小，网片12在水作用下的变形很小。同时由于逸出的细骨料在网片外沉淀堆积后对网片12内的骨料也有支撑作用，因此网片12在骨料的侧压力下不易变形和损坏。
【权利要求】
1.一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，其特征在于:所述装置包括门框(I)、门扇、槽钢(2)、多个锚杆(3)和锚索(4)，所述多个锚索(4)间隔设置在巷道顶板(5)和两侧煤帮(7 )上，巷道底板(6 )上设置有坑道(8 )，坑道(8 )内设置有槽钢(2 )，多个锚杆(3 )穿过槽钢(2)将其固定在坑道(8)底部；所述门框(I)由三根角钢依次连接成倒“U”型，并通过锚索(4 )固定在巷道顶板(5 )和两侧煤帮(7 )上；所述门扇包括左门扇(9)和右门扇(10)，其一侧通过门轴(19)与左、右两侧煤帮(7)门框上的角钢(11)铰接，其另一侧及顶端、底端分别设置有角钢(11);每个门扇包括网片(12)、角钢(11)、多根粗螺纹钢和细螺纹钢，多根粗螺纹钢交错连接为网格，多根细螺纹钢分布在粗螺纹钢之间；所述网片(12)位于门扇的迎水面并固定在粗螺纹钢和细螺纹上；左门扇(9)和右门扇(10)之间通过销子(13)连接，其顶端角钢通过销子(13)与门框(11)的角钢连接，其底端角钢通过销子(13)与槽钢(2)连接；左门扇(9)或右门扇(10)的下方设置有逃生门(14)，逃生门(14)的迎水面固定有相匹配的网片(12)。
2.根据权利要求1所述的一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，其特征在于:所述坑道(8)与门框(I)位于同一平面上，坑道(8)顶端设置有与巷道底板顶端平齐的盖板(15)，所述槽钢(2)平放侧立，其凹面朝向迎水面；每个门扇的粗螺纹钢分别沿水平方向和垂直方向交错为网状，多根细螺纹钢沿水平方向和垂直方向分布在粗螺纹钢之间；所述门框(I)上的角钢的直角指向背水面，在角钢的直角中间隔设置有多个支撑板(17);所述门扇上的角钢的直角指向迎水面，在角钢(11)的直角中间隔设置有多个支撑板(17)； 所述逃生门(14)由多根粗螺纹钢和细螺纹钢交错成的网状，其一侧与所在门扇中的一根竖直粗螺纹钢铰接，另一侧与所在门扇的关闭侧的角钢相邻，并在该侧的边缘设置有可与相邻角钢通过销子连接的门扣(16)。
3.根据权利要求1或2所述的一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，其特征在于:所述位于门框(I)和门扇上的支撑板(17)为直角三角形钢板，其斜边与角钢(11)的斜边重合。
4.如权利要求3所述的一种防止矿井动水注浆骨料外流的巷道阻拦装置，其特征在于:所述门框角钢(11)边长为16?18cm，门扇角钢(11)的边长为12?14 Cm，粗螺纹钢的直径为2(T22 mm，细螺纹钢的直径为l(Tl2 mm,网片(12)为席形编制钢筛网，其金属丝径为3?4mm，网孔为Γ5ιμ，门框(I)上支撑板(17)的厚度l(Tl2 mm，门扇上支撑板(17)的厚度为8?10 mm。
【文档编号】E21D20/00GK204152555SQ201420517019
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】姬中奎, 刘其声, 田干 申请人:中煤科工集团西安研究院有限公司