沿空留巷控帮装置及沿空留巷控帮施工方法与流程

本发明总体来说涉及沿空留巷技术，具体而言，涉及一种沿空留巷控制装置。本发明还涉及一种沿空留巷控帮施工方法。

背景技术：

沿空留巷是在采煤工作面采过之后，将区段平巷用专门的支护材料进行维护，作为下区段的平巷。采用沿空留巷技术，可有效的解决回采工作面上隅角瓦斯积聚的问题，同时又实现了无煤柱开采，减少巷道的掘进量，缓解矿井衔接紧张的情况；节约掘进费用，提高矿井综合经济效益；煤炭的全部回收延长了矿井寿命，提高社会效益。

随着我国煤炭形势的日益严峻，切顶卸压自动成巷技术的诸多优点逐渐显现，例如但不限于回采率高、安全高效、节省成本、缓解接续紧张等，且该技术先后在川煤集团芙蓉公司、中煤集团唐山沟煤矿、神华集团哈拉沟煤矿等矿区成功推广应用。

在切顶卸压自动成巷过程中，沿空巷道的控帮是很重要的一个环节，通常有柔模支护和自钻式注浆锚杆技术。柔模支架技术通常是采用泵送混凝土柔模注浆技术进行控帮，具体地，预先用纤维织物制作纤维柔性模袋，将柔模袋放置留巷建墙位置，通过用混凝土泵将大流动性混凝土搅拌物充填到柔模袋中，利用柔模袋透水不透浆的特性，将多余的水分排出，降低水灰比，提高混凝土的支护强度，在沿空侧采空区留巷位置形成一个混凝土连续墙式支护结构。该技术成本高、工序复杂、劳动强度大，且受沿空巷道顶板影响较大。

自钻式注浆锚杆技术，具体地，在沿空侧采空区顶板垮落矸石充填巷帮并稳定后进行钻孔，然后在该钻孔中安装锚杆。由于垮落矸石容易卡钻、且钻孔容易弯曲等，导致沿空留巷控帮锚杆存在安装难度大、控帮效果差、施工成本高等诸多缺陷。

面对上述技术问题，本领域技术人员亟需提供一种劳动强度小、控帮成本低、控帮效果好的控帮锚杆。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种沿空留巷控帮装置，以减小控帮过程中的劳动强度、降低控帮成本并且提高控帮效果。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种沿空留巷控帮装置的施工方法，以减小控帮过程中的劳动强度、降低控帮成本并且提高控帮效果。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种沿空留巷控帮装置，其中，所述沿空留巷控帮装置包括：固定件，所述固定件用于设置于留巷区巷帮的留巷侧的侧面以对所述巷帮加固；锚拉单元，所述锚拉单元包括牵拉件和多个锚板件，所述牵拉件的一端与所述锚板件固定，所述牵拉件另一端面向所述巷帮一侧的沿空侧采空区延伸，所述锚板件的延伸方向与所述牵拉件的延伸方向呈角度；所述牵拉件上间隔地固定多个所述锚板件；所述锚拉单元能埋设于岩土中，所述锚板件固定于岩土中提供抗拉阻力，所述牵拉件通过所述固定件拉紧加固所述巷帮。

根据本发明的一实施方式，其中所述锚板件和所述牵拉件均为刚性件，所述牵拉件的延伸方向垂直于所述锚板件的延伸方向。

根据本发明的一实施方式，其中所述固定件包括托盘和紧固件，所述托盘能压紧所述巷帮，所述牵拉件一端穿过所述托盘上的孔与所述紧固件固定，以所述紧固件相对所述牵拉件压紧所述托盘。

根据本发明的一实施方式，其中所述固定件包括托盘和锚具，所述牵拉件为单条或多条锚索，所述牵拉件的端部通过锚具压紧固定于所述托盘上，所述托盘能压紧所述巷帮。

根据本发明的一实施方式，其中所述锚板件包括多个相互呈角度的阻力面，所述阻力面均与所述牵拉件的延伸方向呈角度。

根据本发明的一实施方式，其中所述锚板件包括向外延伸的多个延伸件，各所述延伸件顺不同方向向外延伸，所述延伸件均与所述牵拉件的延伸方向呈角度。

根据本发明的一实施方式，其中所述沿空留巷控帮装置还包括防护网，所述防护网沿所述巷帮的外侧面延伸且位于所述外侧面和所述固定件之间。

根据本发明的一个方面，提供了一种沿空留巷控帮施工方法，其中所述施工方法包括以下步骤：铺设步骤，将所述沿空留巷控帮装置铺设于沿空侧采空区的下方，所述沿空留巷控帮装置设置为所述固定件靠近留巷区并朝向所述沿空侧采空区方向延伸；碎石步骤，沿空侧采空区垮落矸石以将所述沿空留巷控帮装置覆盖；再次铺设步骤，矸石垮落一定厚度时，在矸石上方再铺设所述沿空留巷控帮装置，所述沿空留巷控帮装置设置为所述固定件靠近留巷区并朝向所述沿空侧采空区方向延伸；再次碎石步骤，继续垮落矸石以将所述沿空留巷控帮装置覆盖；重复上述步骤，直至形成巷帮；加固步骤，调整所述固定件，以所述固定件拉紧所述锚拉单元，以使所述固定件加固所述巷帮。

由上述技术方案可知，本发明的沿空留巷控帮装置及沿空留巷控帮施工方法的优点和积极效果在于：

本发明提供的沿空留巷控帮装置在垮落矸石过程，可以铺设于沿空侧采空区中，逐渐垮落的矸石将沿空留巷控帮装置覆盖，随着垮落矸石的侧向压力逐渐增大，巷帮在垮落矸石侧向压力的作用下发生侧向变形，并逐渐自动产生预紧力，直至预紧力与垮落矸石侧向力平衡，此时巷帮保持稳定，可见该沿空留巷控帮装置无需钻孔以及注浆等过程，因此能够减小控帮过程中的劳动强度，降低了控帮成本并且提高控帮效果。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种沿空留巷控帮装置的主视图。

图2是图1中的沿空留巷控帮装置的A-A剖面图。

图3是图1中的沿空留巷控帮装置的B-B剖面图。

图4是图1中的沿空留巷控帮装置的侧视图。

图5是图1中的沿空留巷控帮装置使用状态图。

其中，附图标记说明如下：

1、锚板件； 2、牵拉件； 3、托盘；

4、紧固件； 5、巷帮； 6、沿空侧采空区；

7、留巷区； 8、巷道顶板； 9、巷道底板；

10、煤侧巷帮。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种沿空留巷控帮装置的主视图。图5是图1中的沿空留巷控帮装置使用状态图。

参照图1和图5，作为本发明的一个方面，提供了一种沿空留巷控帮装置，其中，沿空留巷控帮装置包括固定件和锚拉单元。在使用过程中，锚拉单元通常可以固定于沿空侧采空区6的内部，固定件可以用于设置于留巷区7巷帮5的留巷侧的侧面以对巷帮5加固。具体地，通常可以将沿空留巷控帮装置铺设于沿空侧采空区6的底板上，然后垮落矸石以将锚拉单元覆盖，继而再在矸石上方铺设沿空留巷控帮装置，再次垮落矸石，如此反复多次，直至沿空侧采空区6的顶板上方无矸石为止。

在上述过程中，随着沿空侧采空区6顶板的持续垮落，垮落矸石接顶后，在上覆岩层的作用下，矸石逐渐被压实。在该过程中，垮落矸石的侧向压力逐渐增大，巷帮5在垮落矸石侧向压力的作用下发生侧向变形，并逐渐自动产生预紧力，直至预紧力与垮落矸石侧向力平衡，此时巷帮5保持稳定。

可以理解的是，锚拉单元可以包括牵拉件2和一个或多个锚板件1，牵拉件2可以从固定件向沿空侧采空区6内部延伸。具体地，牵拉件2的一端与锚板件1固定，牵拉件2另一端面向巷帮5一侧的留巷区7延伸。可以理解的是，牵拉件2与锚板件1之间可以通过焊接、紧固件连接或铆接等连接方式进行固定，本领域技术人员能够想到的其他连接方式也在本发明的保护范围内。

根据需要，可以在牵拉件2上间隔地固定多个锚板件1，相邻锚板件1之间的距离可以相同也可以不同，例如但不限于与托盘3相邻的锚板件1到托盘3之间的距离可以为1m，相邻的锚板件1之间的距离可以为0.5m。锚拉单元能埋设于岩土中，锚板件1固定于岩土中提供抗拉阻力，牵拉件2通过固定件拉紧加固巷帮5。可以理解的是，同一个牵拉件2上的多个锚板件1可以分别呈不同的角度设置。

继续参照图1和图5，可以理解的是，锚板件1的延伸方向与牵拉件2的延伸方向呈角度，例如但不限于锚板件1的延伸方向与牵拉件2的延伸方向垂直，或者锚板件1的延伸方向与牵拉件2的延伸方向呈30°、60°、120°或150°，只要锚板件1与牵拉件2的延伸方向不平行，都在本发明的保护范围内。可以理解的是，牵拉件2可以为锁链，也可以为刚性直杆，只要起到使锚板件1相互连接，都在本发明的保护范围内。作为本发明的一实施方式中，其中锚板件1和牵拉件2均为刚性件，牵拉件2的延伸方向垂直于锚板件1的延伸方向。

继续参照图5，作为本发明的一实施方式，其中固定件包括托盘3和紧固件4，托盘3能压紧巷帮5。可以理解的是，托盘3上可以设置孔例如但不限于通孔，牵拉件2可以固定于上述孔中，例如但不限于牵拉件2的一端设置有外螺纹，将设置有外螺纹的牵拉件2的一端穿设于托盘3的通孔中，使用与外螺纹匹配的螺母对托盘3进行限位。使用前预先将牵拉件2设置于通孔中，并将其铺设于沿空侧采空区6中，随着垮落矸石而使托盘3被侧向压力压紧。另外，还可以使用扳手等工具调整托盘3在牵拉件2上的位置，例如但不限于旋转螺母使其沿牵拉件2的延伸方向向沿空侧采空区6侧移动，以对巷帮5进一步紧固。

当然，作为本发明的一实施方式，其中固定件包括托盘3和锚具，牵拉件2为单条或多条锚索，牵拉件2的端部通过锚具压紧固定于托盘3上，托盘3能压紧巷帮5。具体地，可以调整锚具使托盘3向靠近沿空侧采空区6的方向移动，从而对巷帮5进一步紧固。

作为本发明的一实施方式，其中锚板件1包括多个相互呈角度的阻力面，阻力面均与牵拉件2的延伸方向呈角度。可以理解的是，锚板件1可以设置为多种形状，例如但不限于六面体、三棱柱或球体，本领域技术人员能够想到的其他结构，都在本发明的保护范围内。上述锚板件1的不同侧面与牵拉件2可以具有不同的角度，以在不同的方向提供阻力。例如但不限于，本发明提供的实施例中的锚板件1为正方形板，如图2所示，牵拉件2为刚性件，且牵拉件2的延伸方向垂直于锚板件1的侧面。除此，托盘3也可以为正方形板，如图3和图4所示，可以理解的是，托盘3和锚板件1的尺寸可以根据分别进行设置，例如但不限于牵拉件2为直径为18mm的圆杆，牵拉件2的长度可以为2m。托盘3可以为边长为150mm的正方形板，托盘3的厚度可以为8mm。锚板件1可以为边长为200mm的正方形板，锚板件1的厚度可以为12mm。

可以理解的是，上述的锚板件1的外表面上还可以设置为具有向外延伸的多个延伸件，作为本发明的一实施方式，其中锚板件1包括向外延伸的多个延伸件，各延伸件顺不同方向向外延伸，延伸件均与牵拉件2的延伸方向呈角度。可以理解的是，延伸件可以为杆件，例如但不限于直杆或弯杆，延伸件还可以为板件，例如但不限于矩形板或扇形板等，板件还可以为直板或弯曲板，都在本发明的保护范围内。可以理解的是，托盘3可以设置为多个彼此连接，以形成一张大的托盘件，以提高稳定性。

为了进一步提高沿空留巷控帮装置的稳定性，作为本发明的一实施方式，其中沿空留巷控帮装置还包括防护网，防护网沿巷帮5的外侧面延伸且位于外侧面和固定件之间，该防护网可以使多个彼此独立的沿空留巷控帮装置彼此连接，从而使侧向压力更加均匀，以防止巷帮5滑落，从而进一步提高了巷帮5的稳定性。

作为本发明的一实施方式，其中施工方法包括以下步骤：铺设步骤，将沿空留巷控帮装置铺设于沿空侧采空区6的下方，沿空留巷控帮装置设置为固定件靠近留巷区7并朝向沿空侧采空区6方向延伸；碎石步骤，沿空侧采空区6垮落矸石以将沿空留巷控帮装置覆盖；再次铺设步骤，矸石垮落一定厚度时，在矸石上方再铺设沿空留巷控帮装置，沿空留巷控帮装置设置为固定件靠近留巷区7并朝向沿空侧采空区6方向延伸；再次碎石步骤，继续垮落矸石以将沿空留巷控帮装置覆盖；重复上述步骤，直至沿空侧采空区6上方无矸石为止；加固步骤，调整固定件，以固定件拉紧锚拉单元，以使固定件加固巷帮5。

继续参照图5进行说明，如图所示，沿空留巷控帮装置设置于沿空侧采空区6(图中左侧区域)中，留巷区7(图中右侧区域)与沿空侧采空区6相邻，且沿空侧采空区6通过巷帮5与留巷区7隔离。留巷区7可以由巷帮5(左侧)、煤侧巷帮10(右侧)、巷道顶板8(上方)以及巷道底板9(下方)围绕形成。

具体地，本发明提供的沿空留巷控帮装置的工作原理可以分为两个阶段：第一阶段，自动锚定阶段。在工作面端头液压支架拉架后，在临时支护下将沿空留巷控帮装置组装完成。然后将其铺设于沿空侧采空区6下方，随后可以垮落矸石以将沿空留巷控帮装置覆盖，此时锚拉单元的牵拉件2、锚板件1以及托盘3在沿空侧采空区6中的空间位置基本确定。可以理解的是，由于沿空留巷控帮装置的锚板件1和托盘3之间没有形成预紧力，因此该过程中形成的巷帮5的整体性差，在侧向压力的作用下易发生侧向变形。

第二阶段，自动预紧阶段。随着沿空侧采空区6的顶板的持续垮落，垮落矸石接顶后，在上覆岩层的作用下，巷帮5逐渐被压实并且侧向压力逐渐增大，垮落矸石在侧向压力的作用下发生侧向变形。由于在垮落矸石发生侧向变形前沿空留巷控帮装置的锚板件1和托盘3已经固定，因此，随着巷帮的变形，在垮落矸石的作用下逐渐自动产生预紧力，直到预紧力与垮落矸石侧向压力平衡，此时巷帮5保持稳定。

工作面端头支架移架后，沿巷帮5架设工字钢、单体支柱、钢筋网等支护，形成一个安全的作业空间。由于沿空侧采空区6顶板垮落时间是间断性的，因此，当垮落的矸石堆积至一定高度时适时安设沿空留巷控帮装置。关于沿空留巷控帮装置的使用方法，下文以牵拉件2为刚性件的实施例为例进行说明。具体地，锚板件1的延伸方向与牵拉件2的延伸方向呈角度设置，例如但不限于锚板件1的延伸方向与牵拉件2的延伸方向分别为30°，60°，90°，120°，150°。操作工可以将沿空留巷控帮装置搬运到待铺设位置，操作工可以站立在留巷区7并手握托盘3或牵拉件2以将沿空留巷控帮装置设置于沿空侧采空区6中，将沿空留巷控帮装置设置为托盘3位于巷帮5的外侧，牵拉件2从托盘3向沿空侧采空区6内部延伸。可见沿空留巷控帮装置的铺设方法简单可靠，节省了劳动强度，由于无需钻孔等过程，从而降低了控帮成本，提高了控帮效率。

可以理解的是，牵拉件2为柔性件的实施例也在本发明的保护范围内，具体地，在锚板件1上可以均匀设置有多个孔，牵拉件2为锁链且为多个，多个牵拉件2分别穿设于上述孔中，从而将锚板件1固定，在使用时，操作工站立在留巷区7中，手持沿空留巷控帮装置的托盘3或牵拉件2，便可使沿空留巷控帮装置的整体离开地面，并将其放置于沿空侧采空区6中设置为托盘3位于巷帮5的外侧，牵拉件2从托盘3向沿空侧采空区6内部延伸。本领域技术人员能够想到的其他铺设方式，都在本发明的保护范围内。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。