一种巷道顶板支护装置及方法与流程

本发明总体来说涉及煤矿开采技术领域，具体而言，涉及一种巷道顶板支护装置及方法。

背景技术：

巷道顶板管理是矿井安全生产的基石，如何管理好顶板成为矿井安全生产的一大难题。

现有技术中，常常采用锚杆/索作为巷道顶板支护的装置，然而，锚杆/索支护装置存在以下问题：第一、锚杆/索支护为一次性支护，采煤工作面推采后，为其服务的两条巷道坍塌，锚杆/索也丢弃在采空区中无法取出，造成材料浪费；第二、锚杆/索施工工序复杂，需要钻机打眼、安装钢绞线、安装锚固剂、安装锁具、预紧等工序，安装一根锚索至少需要半个小时，影响巷道掘进速度。

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：

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，提供一种可回收且拆装简单的巷道顶板支护装置及方法。

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，提供了一种巷道顶板支护装置，包括第一磁性件、第二磁性件和支架；第一磁性件用于固定安装在巷道顶板；第二磁性件被配置为与所述第一磁性件产生相斥的作用力；支架支撑于所述第二磁性件。

根据本发明一实施方式，所述第二磁性件包括通电螺线管，在所述通电螺线管通电后，其内部能够产生垂直于所述第一磁性件的磁感线。

根据本发明一实施方式，所述第二磁性件还包括铁芯，所述铁芯穿设于所述通电螺线管内，所述铁芯由软铁制成。

根据本发明一实施方式，连接所述通电螺线管的电源线上设有防爆插头。

根据本发明一实施方式，还包括压力传感器和电流控制装置，所述压力传感器设置在所述支架上，用于检测所述作用力的变化；所述电流控制装置用于根据所述作用力的变化而调整输入所述通电螺线管的电流的大小。

根据本发明一实施方式，所述第二磁性件位于所述第一磁性件的正下方。

根据本发明一实施方式，所述第一磁性件为永久性磁铁且呈矩形板状。

根据本发明另一个方面，提供一种巷道顶板支护方法，包括以下步骤：

提供一第一磁性件，将所述第一磁性件固定安装于巷道顶板；

提供一第二磁性件，设于所述第一磁性件的下方；其中，所述第一磁性件与所述第二磁性件之间被配置为能够产生相斥的作用力；

提供一支架，支撑于所述第二磁性件。

根据本发明一实施方式，所述第一磁性件为永久性磁铁，所述第二磁性件为通电螺线管，在所述通电螺线管通电后，其内部能够产生垂直于所述第一磁性件的磁感线。

根据本发明一实施方式，还包括以下步骤：

提供一压力传感器，设置于所述支架上，用于检测所述作用力的变化；

提供一电流控制装置，用于根据所述作用力的变化而调整输入所述通电螺线管的电流的大小。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：

本发明实施方式提供的巷道顶板支护装置，由于采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件固定于巷道顶板的方式，从而为巷道顶板提供了支护力。相比现有技术中锚杆/索的支护装置，本发明实施方式具有可回收且拆装方便的优点。

另外，通过压力传感器和电流控制装置的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得顶板的支护情况，当顶板下沉导致支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护装置的示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护装置设于巷道内的示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护方法的方法流程图。

其中，附图标记说明如下：

10、第一磁性件

20、第二磁性件

30、支架

310、支柱

40、压力传感器

50、防爆插头

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。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本发明实施方式提供一种巷道顶板支护装置，包括第一磁性件、第二磁性件和支架；第一磁性件用于固定安装在巷道顶板；第二磁性件被配置为与第一磁性件之间产生相斥的作用力；支架支撑于第二磁性件。

本发明实施方式提供的巷道顶板支护装置，由于采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件固定于巷道顶板的方式，从而为巷道顶板提供了支护力。相比现有技术中锚杆/索的支护装置，本发明实施方式具有可回收且拆装方便的优点。

下面结合附图，对本发明提出的巷道顶板支护装置的各主要组成部分的结构、连接方式以及功能关系进行详细说明。

如图1所示，图1是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护装置的示意图。

根据一示例性实施方式，巷道顶板支护装置包括第一磁性件10、第二磁性件20和支架30。

第一磁性件10用于固定安装在巷道顶板，例如可通过螺栓60固定于顶板，能够支撑顶板以及防止岩石砸落。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为永久性磁铁，例如由合金永磁材料或铁氧体永磁材料制成。在一实施方式中，第一磁性件10可以为钕铁硼磁铁。通过将第一磁性件10确定为永久性磁铁的设计，使得第一磁性件10在循环支护拆装过程中，能够持续保持较高的磁性，便于后续回收再利用，节约了成本。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为矩形板状，矩形板状的宽度可以为1.3m～1.7m。当然，在其他实施方式中，第一磁性件10还可以为圆形板状、正方形板状、椭圆形板状或其他合适的形状，本发明并不限定于此。

根据一示例性实施方式，第二磁性件20设于第一磁性件10的下方，并与第一磁性件10之间产生相斥的作用力，借助该相斥的作用力，使得第一磁性件10能够对巷道顶板产生支护力。

在一些实施方式中，第二磁性件20可以为电磁铁，当电磁铁的导线绕组通电后，电磁铁即产生磁力。根据安培定则，可通过改变电磁铁中电流的流动方向或第一磁性件10的磁极方向，使得第一磁性件10和该电磁铁之间能够产生相斥的作用力，从而使第一磁性件10对巷道顶板产生支护力。

在一些实施方式中，第二磁性件20包括通电螺线管，在通电螺线管通电之后，螺线管内部产生的磁感线垂直于第一磁性件10，从而使得第一磁性件10和第二磁性件20之间产生的相斥的作用力最大。具体来说，根据安培定则，当通电螺线管内部的磁感线指向第一磁性件10时，通电螺线管的靠近第一磁性件10的一端为n极，那么第一磁性件10的朝向第二磁性件20的一侧也为n极，令第一和第二磁性件20之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力；相反地，当通电螺线管内部的磁感线指向远离第一磁性件10的方向，通电螺线管的靠近第一磁性件10的一端为s极，那么第一磁性件10的朝向第二磁性件20的一侧也为s极，令第一和第二磁性件20之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力。

在一些实施方式中，通电螺线管内还穿设有铁芯，铁芯由软铁制成。通过这样的设计，铁芯能够被磁化，铁芯与通电螺线管的两个磁场相互叠加，使得磁性大大增强，对巷道顶板的支护更加稳定可靠。另外，软铁制成的铁芯在断电后，铁芯即退磁，避免了断电后铁芯还未退磁带来的拆装不便的问题。

请继续参阅图1，支架30包括四个支柱310，四个支柱310一端分别连接于通电螺线管，用于支撑通电螺线管并保证通电螺线管的平面与第一磁性件10之间的距离。

在一示例实施方式中，还包括压力传感器40和电流控制装置(图未示)，压力传感器40设置在其中一个支柱310上，用于检测第一磁性件10和第二磁性件20之间的作用力的大小变化。当然，在其他实施方式中，四个支柱310上可分别设有一个压力传感器40。电流控制装置用于根据作用力的大小变化而调整输入通电螺线管的电流的大小。

具体来说，当巷道顶板受开采动力的影响下沉时，第一磁性件10会连带着向下移动，第一磁性件10和第二磁性件20之间的距离变小，则两者之间的作用力变大，导致压力传感器40检测的压力值变大。此时，电流控制装置获取到该压力值变化的信号，进而增大输入通电螺线管的电流，使通电螺线管产生的磁力变大，最终第一磁性件10对巷道顶板的支护力变大，确保支护效果，提高了巷道的安全性。

通过这样的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得顶板的支护情况，当顶板下沉导致支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

请继续参阅图1，在连接通电螺线管的电源线510上设有防爆插头50，防爆插头50接入电源。

如图2所示，图2是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护装置设于巷道内的示意图。在一些实施方式中，第一磁性件10通过螺栓60固定于巷道顶板上，第二磁性件20位于第一磁性件10的正下方，支架30设于巷道底板上并支撑于第二磁性件20。

如图3所示，图3是根据一示例性实施方式示出的巷道顶板支护方法的方法流程图。

本发明的另一实施方式还提供一种巷道顶板支护方法，包括以下步骤：提供一第一磁性件10，将第一磁性件10固定安装于巷道顶板；提供一第二磁性件20，设于第一磁性件10的下方，其中，第一磁性件10与第二磁性件20之间被配置为能够产生相斥的作用力；提供一支架30，支撑于第二磁性件20。

在步骤s110中，提供一第一磁性件10，将第一磁性件10固定安装于巷道顶板。

在一些实施方式中，将第一磁性件10固定安装于巷道顶板，例如可通过螺栓60固定于顶板，能够支撑顶板以及防止岩石砸落。在此之前，可将巷道顶板处理的尽量平整，以便第一磁性件10牢固地安装在巷道顶板上。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为永久性磁铁，例如合金永磁材料或铁氧体永磁材料。在一实施方式中，第一磁性件10可以为钕铁硼磁铁。通过将第一磁性件10确定为永久性磁铁的设计，使得第一磁性件10在循环支护拆装过程中，能够持续保持较高的磁性，便于后续回收再利用，节约了成本。

在一些实施方式中，第一磁性件10可以为矩形板状，矩形板状的宽度可以为1.3m～1.7m。当然，在其他实施方式中，第一磁性件10还可以为圆形板状、正方形板状、椭圆形板状或其他合适的形状，本发明并不限定于此。

在步骤s120中，提供一第二磁性件20，设于第一磁性件10的下方，其中，第一磁性件10与第二磁性件20之间被配置为能够产生相斥的作用力。

在一些实施方式中，第二磁性件20设于第一磁性件10的下方，并与第一磁性件10之间产生相斥的作用力，借助该相斥的作用力，使得第一磁性件10能够对巷道顶板产生支护力。

在一些实施方式中，第二磁性件20可以为电磁铁，当电磁铁的导线绕组通电后，电磁铁即产生磁力。根据安培定则，可通过改变电磁铁中电流的流动方向或第一磁性件10的磁极方向，使得第一磁性件10和该电磁铁之间能够产生相斥的作用力，从而第一磁性件10对巷道顶板产生支护力。

在一些实施方式中，第二磁性件20包括通电螺线管，在通电螺线管通电之后，螺线管内部产生的磁感线垂直于第一磁性件10，从而使得第一磁性件10和第二磁性件20之间产生的相斥的作用力最大。具体来说，根据安培定则，当通电螺线管内部的磁感线指向第一磁性件10时，通电螺线管的靠近第一磁性件10的一端则为n极，那么第一磁性件10的朝向第二磁性件20的一侧也为n极，令第一和第二磁性件20之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力；相反地，当通电螺线管内部的磁感线指向远离第一磁性件10的方向，通电螺线管的靠近第一磁性件10的一端则为s极，那么第一磁性件10的朝向第二磁性件20的一侧也为s极，令第一和第二磁性件20之间能够因同极相斥而产生相斥的作用力。

在一些实施方式中，通电螺线管内还穿设有铁芯，铁芯由软铁制成。通过这样的设计，铁芯能够被磁化，铁芯与通电螺线管的两个磁场相互叠加，使得磁性大大增强，对巷道顶板的支护更加稳定可靠。另外，软铁制成的铁芯在断电后，铁芯即退磁，方便了拆卸。

在步骤s130中，提供一支架30，支撑于第二磁性件20。

在一些实施方式中，支架30包括四个支柱310，四个支柱310一端分别连接于通电螺线管，用于支撑通电螺线管并保证通电螺线管平面与第一磁性件10之间的距离。

在一示例实施例中，所述方法还包括：提供一压力传感器40，设置于支架30上，用于检测所述作用力的变化；提供一电流控制装置，用于根据所述作用力的变化而调整输入所述电磁铁的电流的大小。

在一些实施方式中，当巷道顶板受开采动力的影响下沉时，第一磁性件10会连带着向下运动，第一磁性件10和第二磁性件20之间的距离变小，则两者之间的作用力变大，导致压力传感器40检测的压力值变大。此时，电流控制装置获取到该压力值变化的信号，进而增大输入通电螺线管的电流，使通电螺线管产生的磁力变大，最终第一磁性件10对巷道顶板的支护力变大，确保支护效果，提高了巷道的安全性。

通过这样的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得顶板的支护情况，当顶板下沉导致支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

在一些实施方式中，压力传感器40能够检测作用力的压力值大小，电流控制装置能够根据该压力值的大小而自动调节输入的电流大小，以确保第一磁性件10对巷道顶板的支护强度达到稳定值。

综上所述，本发明的巷道顶板支护装置及方法的优点和有益效果在于：

本发明实施方式提供的巷道顶板支护装置，由于采用了两个产生相斥作用力的第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件固定于巷道顶板的方式，从而为巷道顶板提供了支护力。相比现有技术中锚杆/索的支护装置，本发明实施方式具有可回收且拆装方便的优点。

另外，通过压力传感器和电流控制装置的设计，使得本发明提供的支护装置能够及时获得顶板的支护情况，当顶板下沉导致支护力不够时，本发明的支护装置能够及时获得该变化且及时地做出增大支护力的动作。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的巷道顶板支护装置及方法仅仅是采用本发明的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本发明的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。