一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置。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。一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，所述装置包括门框、门扇及多个锚索，所述多个锚索间隔设置在巷道顶板、底板和两侧煤帮上；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、底板和两侧煤帮上；位于门框迎水面侧的巷道顶板上沿轴向方向间隔设置有多个带有双锁具的锚索，双锁具设置在每个锚索的锚头上。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】一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿井堵水【技术领域】，具体涉及一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置。
【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。上述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控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，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:一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，所述装置包括门框、门扇及多个锚索，所述多个锚索间隔设置在巷道顶板、底板和两侧煤帮上；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、底板和两侧煤帮上；位于门框迎水面侧的巷道顶板上沿轴向方向间隔设置有多个带有双锁具的锚索，双锁具设置在每个锚索的锚头上；
[0008]所述门扇包括左门扇和右门扇，每个门扇的顶端与门框的水平角钢铰接；每个门扇包括多根粗螺纹钢、细螺纹钢和网片，多根粗螺纹钢交错连接为网状，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钢上；每个门扇的迎水面粗螺纹钢的交叉处设置有多个锚环；左门扇和右门扇之间通过马蹄环连接；
[0009]所述左门扇或右门扇的下方设置有逃生门，门框迎水面侧的巷道顶板的锚头与锚环之间设置有连接顶板与门扇的钢丝绳，锚头上设置有可悬挂门扇的挂钩；连接钢丝绳处的巷道顶板高于连接门框处的巷道顶板。
[0010]所述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；
[0011 ] 所述逃生门包括逃生门框和逃生门扇，逃生门框的竖直边框为两根竖直粗螺纹钢，逃生门扇通过多根粗螺纹钢和细螺纹钢交错成的网状，两根竖直粗螺纹钢的顶端对应的铰接在所在门扇中的一根水平粗螺纹钢上。
[0012]所述支撑板为等腰直角三角形钢板，其斜边与角钢的斜边重合。
[0013]所述锚索的大小为15.2 mm或17.8 mm，角钢的边长为16?18 Cm，粗螺纹钢的直径为2(T22mm，细螺纹钢的直径为l(Tl2 mm，所述网片为席形编制钢筛网，其金属丝径为3?4 mm，网孔为4?5 mm，支撑板的厚度为10?12 mm，钢丝绳的粗细为10?12 mm。
[0014]与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点:
[0015]1、本控制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:Γ5天；在抢险工程的紧急关头可发挥重要作用；
[0016]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，因此本装置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；
[0017]3、本实用新型的装置能够减少堵水工程量，缩短堵水复矿时间: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，骨料用量也随之相应变少；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。
[0018]4、本实用新型结构简单，便于安装，费用较低:本装置为下翻式悬挂门，总体结构简单；使用的角钢、螺纹钢、网片、锚索、钢丝绳等都是矿井常用的物件，同时锚索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；
[0019]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】
[0020]图1为本实用新型装置在关闭时的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型装置的门扇在悬挂时的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型装置迎水面的结构示意图；
[0023]图4为本实用新型装置背水面的结构示意图。
[0024]其中:1.锚索；2.巷道顶板；3.巷道底板；4.煤帮；5.角钢；6.锚头；7.左门扇；8.右门扇；9.门框；10.网片；11.粗螺纹钢；12.细螺纹钢；13.铺环；14.马蹄环；15.逃生门；16.钢丝绳；17.挂钩；18.支撑板；19.门轴；20.锁具；21.门环。
[0025]【具体实施方式】:
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细的说明。
[0027]参见图1，一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，包括门框9、门扇及多个锚索1，门框9由I根水平角钢5和2根垂直角钢5依次连接成倒“U”型并通过锚索I固定在巷道顶板2、底板3和两侧煤帮4上，角钢5的直角指向背水面，贴顶和贴帮的直角边由锚索I固定在巷道顶板2和煤帮4上，支撑板18焊接在门框9背水面的角钢直角中，为等腰直角三角形钢板，其斜边为角钢5直角三角形的斜边，支撑板18避开锚索I位置间隔设置，门轴21位于门框I迎水面上部的水平角钢5处，以焊接方式与角钢外侧的立面连接。
[0028]所述门扇包括左门扇7和右门扇8，每个门扇的顶端与门框9的水平角钢5铰接；每个门扇包括网片10、门环、马蹄环14、锚环13、多根粗螺纹钢和细螺纹钢，多根粗螺纹钢沿垂直和水平两种方向的交错焊接为网状的主筋，多根细螺纹钢沿垂直和水平两种方向分布在粗螺纹钢之间作为辅筋，网片10固定在每个门扇的迎水面一侧；门环21布置在两道门扇门缝处背水面的门边的粗螺纹钢上，关门时由马蹄环14把左右两门扇的门环21连接起来；左门扇7或右门扇8的下方设置有逃生门15，逃生门15包括逃生门框和逃生门扇，逃生门框的竖直边框为两根竖直粗螺纹钢，门边的两根竖直粗螺纹钢的顶端通过门轴19焊接在所在门扇中的一根水平粗螺纹钢上，底边位于门扇内的第一个水平粗螺纹钢处，逃生门扇通过沿垂直和水平两种方向的多根粗螺纹钢和细螺纹钢交错形成网格状的主筋和辅筋，主筋和辅筋的迎水面布置有网片10，主筋、辅筋及网片可以搭接在逃生门的门框上；所述锚环错开布置在门扇主筋的十字交叉处。
[0029]所述钢丝绳16与门扇上的锚环13及巷道顶板2锚索上的双锁具锚头6连接，锚头6上设置有双锁具20，所述挂钩17与巷道顶板2上锚索的锚头6连接，当门扇处于悬挂状态时，两个门扇的底边均悬挂在挂钩17上，固定在巷道顶板2上；巷道顶板2在迎水面一侧的高度略高于其背水面一侧。
[0030]具体实施时，在选定的巷道断面处施工固定门框9的锚索1，施工巷道顶板2锚索把水平角钢的贴顶板的边固定，施工两侧煤帮4锚索1，在角钢5紧贴两侧煤帮4的边固定，在迎水面一侧把门轴19焊接在门框9的水平角钢5上，把门扇与门轴19连接起来。
[0031]在门框9迎水面一侧的巷道顶板2上挑顶,使该处巷道顶板2高度高于正常巷道顶板2高度10-30cm，然后在巷道顶板2上施工多个锚索I并安装锚头6，锚索I的位置和个数和锚环对应，锚头6上带2个锁具，2个锁具间隔约10 Cm。施工中逃生门边15上的锚索I要略向两边分开，以免影响逃生门15的正常打开。在巷道顶板2上施工一排其上悬挂挂钩17的锚索1，把挂钩17悬挂在2个锁具之间。
[0032]把多个钢丝绳16的一头与门扇上的锚环13相连，另一头挂在巷道顶板2锚索I的2个锁具之间，调整钢丝绳16的长度，使得当门扇和逃生门15放下时，钢丝绳16恰好处于绷直状态。
[0033]由于门轴19均位于门顶位置，当门扇放下时，左、右门扇和门扇上的逃生门15由于重力作用都处于关闭状态。
[0034]当本装置需要开启时，面向迎水面方向，向上推开左、右门扇至巷道顶板2，将左、右门扇的底边悬挂在巷道顶板2的挂钩17上即可。
[0035]当一道门安装后，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可能的工作面可在工作面巷道中预先安装本装置控制堵水时的骨料外流。
[0036]平时矿井正常生产中，将门扇悬挂在巷道顶板2上。突水发生后，在突水量巨大的紧急情况下，分别从巷道顶板2的挂钩17上摘下左、右门扇，慢慢将其放下，重力作用下左、右门扇将自然下垂并靠在门框上。人站在背水面的一侧，把左、右门扇的门边对齐，把马蹄环14挂在左、右两扇门对应的门环21上并上紧销子，整个操作过程完成后即可撤人。
[0037]由于门扇上有逃生门15，万一在关门后仍有个别人员未及时撤出，人员来到大门前可自行打开逃生门15，然后跨过大门到另一边逃生。逃生门15的门轴19在门的上方，因此遗留人员越过大门后门会自动关闭。逃生门15的底边在门扇内第一道水平主筋处，巷道中有淤泥不影响门的正常开启。
[0038]本装置为下翻式门扇，当巷道底部有杂物时，就算不能巷道下部不能完全关闭，上部也对骨料有一定的阻拦控制作用。
[0039]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。
[0040]本实用新型的工作原理是:网片10被固定在网格上，在突水量巨大的情况下，水流会逐步漫过巷道底板3淹没网片10。在地面灌注骨料进行截流的过程中，由于网片10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。
[0041]在骨料堆积的过程中，由于网片10阻水面的面积有限，同时网片10内外水压有一定抵消，因此水流对网片的冲击力小，网片在水作用下的变形很小。同时，由于已堆积的骨料受到本装置中多个架子管及锚杆的支撑，加之逸出的细骨料在网片外沉淀堆积后对网片内的骨料也有支撑作用，因此网片在骨料的侧压力下不易变形和损坏。
【权利要求】
1.一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，其特征在于:所述装置包括门框(9)、门扇及多个锚索(1)，所述多个锚索(I)间隔设置在巷道顶板(2)、底板(3)和两侧煤帮(4)上；所述门框(9)由三根角钢依次连接成倒“U”型并通过锚索(I)固定在巷道顶板(2)、底板(3)和两侧煤帮(4)上；位于门框(9)迎水面侧的巷道顶板(2)上沿轴向方向间隔设置有多个带有两个锁具(20)的锚索(1)，双锁具设置在每个锚索(I)的锚头上； 所述门扇包括左门扇(7)和右门扇(8)，每个门扇的顶端与门框(9)的水平角钢铰接；每个门扇包括多根粗螺纹钢(11)、细螺纹钢(12)和网片(10)，多根粗螺纹钢(11)交错连接为网状，多根细螺纹钢(12)分布在粗螺纹钢(11)之间；所述网片(10)位于门扇的迎水面并固定在粗螺纹钢(11)和细螺纹钢(12)上；每个门扇的迎水面粗螺纹钢(11)的交叉处设置有多个锚环(13);左门扇(7)和右门扇(8)之间通过马蹄环(14)连接； 所述左门扇(7)或右门扇(8)的下方设置有逃生门(15)，门框(9)迎水面侧的巷道顶板(2)的锚头(6)与锚环(13)之间设置有连接顶板与门扇的钢丝绳(16)，锚头(6)上设置有可悬挂门扇的挂钩(17);连接钢丝绳(16)处的巷道顶板(2)高于连接门框(9)处的巷道顶板⑵。
2.根据权利要求1所述的一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，其特征在于:所述每个门扇的粗螺纹钢(11)分别沿水平方向和垂直方向交错为网状，多根细螺纹钢(12)沿水平方向和垂直方向分布在粗螺纹钢(11)之间；所述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(18)； 所述逃生门包括逃生门框和逃生门扇，逃生门框的竖直边框为两根竖直粗螺纹钢(11)，逃生门扇通过多根粗螺纹钢(11)和细螺纹钢(12)交错成的网状，两根竖直粗螺纹钢(11)的顶端对应的铰接在所在门扇中的一根水平粗螺纹钢(11)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，其特征在于:所述支撑板(18)为等腰直角三角形钢板，其斜边与角钢的斜边重合。
4.如权利要求3所述的一种控制矿井动水注浆骨料外流的巷道截流装置，其特征在于:所述锚索(I)的大小为15.2 mm或17.8 mm，角钢(5)的边长为16?18 Cm，粗螺纹钢的直径为2(T22mm，细螺纹钢的直径为l(Tl2 mm，所述网片(10)为席形编制钢筛网，其金属丝径为3?4 mm,网孔为4?5 mm，支撑板(18)的厚度为10?12 mm，钢丝绳(16)的粗细为10?12 mm。
【文档编号】E21D20/00GK204152554SQ201420516897
【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, 郑士田, 尚荣 申请人:中煤科工集团西安研究院有限公司