一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置及方法与流程

本发明属于煤矿安全技术领域，特别是涉及一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置及方法。

背景技术：

目前，我国的煤矿冲击地压与地质条件密切相关，而且地质构造区域的冲击地压已占总数的60％以上。随着煤矿开采深度的不断增加，地质构造区域的冲击地压在频率和强度上也在不断增加，受到煤岩体破碎性与难以观测性的影响，近年来发生在断层区域的冲击地压也有所增加，并占据了构造冲击地压的较大比重，这种破碎带冲击地压灾害应严重制约了我国煤矿的生产安全。

实践证明，在巷道掘进进入断层带以及开采工作面推进到断层带时，由于断层破碎的岩层相对较软，破碎范围大，且煤层具有的冲击危险性更强，而在采掘工程扰动下极易发生冲击地压，进而造成煤岩体突然垮落，由于隐蔽性强，防范难度极大。

对于这种断层破碎带冲击地压来说，由于巷道两帮煤层属于破碎状态，采用常规监测方法很难定量判定煤体的受力状态，针对这种隐蔽性强的破碎带冲击地压，现有的预防措施大多是在支护方面进行考虑，但面对较为严重的冲击地压时，其支护的强度是难以预见的，开采工作面的安全隐患还是存在的，因此需要综合考虑介质特性来进行冲击地压的预防。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置及方法，能够有效拦截和削弱采掘过程中的冲击振动，从而实现在源头预防断层破碎带冲击地压的发生。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置，包括振动扩散金属管、振动传递棒、振动输出压板、衬套及锁紧螺母；所述振动传递棒一端通过螺纹与振动扩散金属管相连，所述振动输出压板、衬套及锁紧螺母依次套装在振动传递棒另一端。

所述振动传递棒采用钨电极棒，所述衬套采用陶瓷绝缘衬套。

在所述振动扩散金属管外表面设置有外螺纹。

一种预防煤矿开采工作面冲击地压的方法，采用了所述的预防煤矿开采工作面冲击地压的装置，包括如下步骤：

步骤一：在开采工作面岩壁上进行打钻孔作业，钻孔呈带状排布于岩壁上，钻孔为两排，且两排钻孔之间相互错开，且在钻孔底部加工内螺纹；

步骤二：将外表面设置有外螺纹的振动扩散金属管旋进钻孔底部；

步骤三：将振动传递棒插入钻孔内并与钻孔内的振动扩散金属管螺纹固连在一起；

步骤四：在相邻的两个振动传递棒上套装一个振动输出压板，然后依次套上衬套及锁紧螺母，最后将锁紧螺母旋紧，此时振动输出压板被固定；

步骤五：将其中一排钻孔内的振动传递棒用导线串联在一起，并将该导线与外部电源的正极相连接；将另一排钻孔内的振动传递棒也用导线串联在一起，并将该导线与外部电源的负极相连接；

步骤六：通过振动输出压板输出振动，振动通过振动传递棒首先传递给振动扩散金属管，再通过振动扩散金属管进行放大，进而将放大后的振动向煤岩体中扩散，当遇到煤岩体的松动位置时，可将松动的煤岩体进行预先剥落，同时在开采工作面形成环形振动带，当采掘过程中的冲击振动传递到振动扩散金属管时，采掘过程中的冲击振动将被拦截和削弱，而在振动输出压板输出振动的同时，开启外部电源，使两排钻孔内的振动传递棒之间产生电场，并在开采工作面的外圈形成环形电场，以辅助削弱采掘过程中的冲击振动强度，最终实现预防断层破碎带冲击地压的目的。

所述钻孔的直径范围为20mm～40mm，钻孔深度范围为5m～8m。

同一排上的所述钻孔之间的间距范围为300mm～400mm。

两排所述钻孔之间的排间距范围为200mm～300mm。

所述振动扩散金属管的长度范围为1m～3m。

所述振动扩散金属管旋进钻孔底部的深度不小于振动扩散金属管1长度的三分之二。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，能够有效拦截和削弱采掘过程中的冲击振动，从而实现在源头预防断层破碎带冲击地压的发生。

附图说明

图1为本发明的一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置结构示意图；

图2为图1中的A向视图；

图中，1—振动扩散金属管，2—振动传递棒，3—振动输出压板，4—衬套，5—锁紧螺母，6—导线，7—岩壁，8—钻孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种预防煤矿开采工作面冲击地压的装置，包括振动扩散金属管1、振动传递棒2、振动输出压板3、衬套4及锁紧螺母5；所述振动传递棒2一端通过螺纹与振动扩散金属管1相连，所述振动输出压板3、衬套4及锁紧螺母5依次套装在振动传递棒2另一端。所述振动传递棒2采用钨电极棒，所述衬套4采用陶瓷绝缘衬套。在所述振动扩散金属管1外表面设置有外螺纹。

一种预防煤矿开采工作面冲击地压的方法，采用了所述的预防煤矿开采工作面冲击地压的装置，包括如下步骤：

步骤一：在开采工作面岩壁上进行打钻孔作业，钻孔呈带状排布于岩壁上，钻孔为两排，且两排钻孔之间相互错开，且在钻孔底部加工内螺纹；所述钻孔的直径范围为20mm～40mm，钻孔深度范围为5m～8m；同一排上的所述钻孔之间的间距范围为300mm～400mm；两排所述钻孔之间的排间距范围为200mm～300mm；

步骤二：将外表面设置有外螺纹的振动扩散金属管1旋进钻孔底部；所述振动扩散金属管1的长度范围为1m～3m；所述振动扩散金属管1旋进钻孔底部的深度不小于振动扩散金属管1长度的三分之二；

步骤三：将振动传递棒2插入钻孔内并与钻孔内的振动扩散金属管1螺纹固连在一起；

步骤四：在相邻的两个振动传递棒2上套装一个振动输出压板3，然后依次套上衬套4及锁紧螺母5，最后将锁紧螺母5旋紧，此时振动输出压板3被固定；

步骤五：将其中一排钻孔内的振动传递棒2用导线6串联在一起，并将该导线6与外部电源的正极相连接；将另一排钻孔内的振动传递棒2也用导线6串联在一起，并将该导线6与外部电源的负极相连接；

步骤六：通过振动输出压板3输出振动，振动通过振动传递棒2首先传递给振动扩散金属管1，再通过振动扩散金属管1进行放大，进而将放大后的振动向煤岩体中扩散，当遇到煤岩体的松动位置时，可将松动的煤岩体进行预先剥落，同时在开采工作面形成环形振动带，当采掘过程中的冲击振动传递到振动扩散金属管1时，采掘过程中的冲击振动将被拦截和削弱，而在振动输出压板3输出振动的同时，开启外部电源，使两排钻孔内的振动传递棒2之间产生电场，并在开采工作面的外圈形成环形电场，以辅助削弱采掘过程中的冲击振动强度，最终实现预防断层破碎带冲击地压的目的。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。