置换采矿支护架的制作方法

本发明属于矿山采矿支护技术领域，特别涉及一种置换采矿支护技术。

背景技术：

矿山采矿，回采工作面的支护，有木顶支柱支护、单体液压支柱支护、液压掩护支架支护、柔性掩护支架支护、综合采矿设备支护等，但是，所有的支护都要面对采空区的垮塌。一方面，采矿过后有大量采空区空间需要实物充填，目前大多采用顶板垮塌充填，但垮塌面积大，压力巨大，难免会有各种各样的技术及安全问题，特别是垮塌后，会引起地下水及一些地质问题。另一方面尾矿渣不能有效的放入采空区充填，反而丢弃在地表而成为污染源。

发明目的

本发明针对目前矿山地下采矿工作面的采矿、支护、采空区的充填，将其变为一种置换关系，即通过采矿支架掩护，用充填物将矿石置换出来，没有空置的空间，顶板就不会垮塌，就不会有因此而形成的诸多问题，同时解决尾矿的堆放问题。

技术实现要素：

本发明置换采矿支护架，由升降架、前撑顶梁、后撑顶梁、底撑板、钢丝绳绳卡、回力弹簧装置、背力板、背力网组成。

本发明置换采矿支护架：在足够承受力的型材上按设计需要设置铰链套，即成受力板、前撑臂、前撑顶梁、后撑顶梁、底撑板、背力板。受力板、前撑臂由铰链轴连接(后称铰接)组成升降架。前撑顶梁铰接于前撑臂、后撑顶梁铰接于升降架顶部、底撑板铰接于升降架底部、背力板铰接于升降架侧后、回力弹簧装置设置于前撑臂与受力板的交叉部位、钢丝绳卡设置于升降架边部相应位置，共同组成置换采矿支护架单体。采矿时，顺采矿工作面方向，按一定间距(通常是0.2米左右)布置置换采矿支护架单体，前撑顶梁前着力点置于顶板与工作面的交叉处，背力板面为采空区，其所设置的回力弹簧装置给予置换采矿支护架单体一个初撑力，用钢丝绳通过钢丝绳卡将其连接起来，形成顺工作面的一排支护架，在背力板上挂上背力网，即组成置换采矿支护架。之后，就可在背力网外的采空区放入充填物，充填物需要接顶。充填物会产生向前的推力，此推力通过升降架传递给前撑臂，前撑臂传递给前撑顶梁，前撑顶梁前端为前推着力点，作用于原生矿层，就会同时产生反作用力，由于升降架的作用，又会产生向上的分力和向下的分力，顶向顶板和底板，支架的材质有足够的抗压能力，就形成充填物的压力、工作面的反作用力及支架支撑分力或顶底板压力的压力平衡，支护架下面的工作面就是安全空间。在工作面与回风巷的交叉处相关位置，设置活塞式液压渣石注入机。工作面的采矿活动是一个渐进过程，工作面逐渐向前移动，支护架就会随之向前移动，采空区亦同时前移，此时，就可向采空区注入相应的渣石。如此同步注入渣石或其它充填物，就把矿石置换出来，顶板就不会垮塌，就不会产生相关的问题，也不会有废弃的尾矿渣丢弃在地表成为污染源。

本发明置换采矿支护架的使用，当尾矿渣的量不足时，一方面，还可充填其它的废弃物。另一方面，尾矿渣的量不足时，采空区的顶板部分下移或者垮塌，其下移或者垮塌所产生的力，都会产生向前的推力，支护架同样会向前移动。采矿工作面同样安全。

附图说明

图1：升降架组成材料及示意图。

图2：置换采矿支护架单体组成示意图。

图3：置换采矿支护架单体正面、侧面、俯视投影示意图。

图4：置换采矿支护架支护采矿工作面横剖面及受力示意图。

图5：液压活塞式渣石注入机组成示意图。

图6：置换采矿支护架支护工作面俯视投影示意图。

图7：置换采矿支护架支护工作面立体投影示意图。

图8：置换采矿方案侧剖面投影示意图。

图9：置换采矿方案侧剖面背力架及背力网安放示意图。

具体实施方式

以下结合上述附图实例，对本发明置换采矿支护架的具体实施方式，作进一步叙述。

实例1：本发明置换采矿支护架，由升降架7、前撑顶梁8、后撑顶梁9、底撑板12、钢丝绳绳卡11、回力弹簧装置48、背力板10、背力网44、回力弹簧装置48组成。

本发明置换采矿支护架：在足够承受力的型材4上按设计需要设置铰链套1，即成受力板5、前撑臂6、前撑顶梁8、后撑顶梁9、底撑板12、背力板10。受力板5、前撑臂6由铰链轴2按需连接(后称铰接)组成升降架7。前撑顶梁8铰接于前撑臂6、后撑顶梁9铰接于升降架7顶部、底撑板12铰接于升降架7底部、背力板10铰接于升降架7侧后、回力弹簧装置48设置于前撑臂6与受力板5的交叉部位、钢丝绳卡11设置于升降架7边部相应位置，共同组成置换采矿支护架单体24。采矿时，顺采矿工作面47的方向，按一定间距(通常是0.2米左右)布置置换采矿支护架单体24，前撑顶梁8前着力点置于顶板15与工作面47的交叉处，背力板10面为采空区，其所设置的回力弹簧装置48给予置换采矿支护架单体24一个初撑力，用钢丝绳通过钢丝绳卡11将其连接起来，形成顺工作面的一排置换采矿支护架单体24，在背力板10上挂上背力网44，即组成本发明置换采矿支护架。之后，就可在背力网44外的采空区放入充填物渣石18，充填物渣石18需要接顶板15。充填物渣石18会产生向前的推力19，此推力19通过升降架7传递给前撑臂6，前撑臂6传递给前撑顶梁8，前撑顶梁8的前端推力20，作用于原生矿层16，就会同时产生反作用力，由于升降架7的作用，又会产生向上的分力21和向下的分力22，顶向顶板15和底板17，升降架7的材质4有足够的抗压能力，就形成充填物的压力19、工作面的反作用力及支架支撑分力21、22或顶底板压力的压力平衡，置换采矿支护架下面的工作面47就是安全空间。在工作面47与回风巷46的交叉处相关位置，设置活塞式液压渣石注入机25。工作面47的采矿活动是一个渐进过程，工作面47逐渐向前移动，置换采矿支护架就会随之向前移动，采空区亦同时前移，此时，就可向采空区注入相应的渣石18。如此同步注入渣石18或其它充填物，就把矿石16置换出来，顶板15就不会垮塌，就不会产生相关的问题，也不会有废弃的尾矿渣丢弃在地表成为污染源。

本发明置换采矿支护架的使用，当尾矿渣的量不足时，一方面，还可充填其它的废弃物。另一方面，尾矿渣的量不足，采空区的顶板15部分下移或者垮塌，其下移或者垮塌所产生的力，都会产生向前的推力，支护架同样会向前移动。采矿工作面47同样安全。

技术特征：

1.一种置换采矿支护架，包括有铰链轴(2)、受力板(5)、前撑臂(6)、前撑顶梁(8)、后撑顶梁(9)、背力板(10)、底撑板(12)、钢丝绳卡(11)、背力网(44)、回力弹簧装置(48)，其特征在于：前撑顶梁(8)铰接于前撑臂(6)上，前撑臂(6)与受力板(5)的交叉部位设置有回力弹簧装置(48)，受力板(5)通过铰链轴(2)与前撑臂(6)连接构成升降架(7)，升降架(7)的边部设置有钢丝绳卡(11)，升降架(7)的顶部、底部、侧后位置分别铰接有后撑顶梁(9)、底撑板(12)、背力板(10)，背力板(10)上挂有背力网(44)。

技术总结
本实用新型提供了一种置换采矿支护架，它包括有铰链轴、受力板、前撑臂、前撑顶梁、后撑顶梁、背力板、底撑板、钢丝绳卡、背力网、回力弹簧装置等。其前撑顶梁铰接于前撑臂上，前撑臂与受力板的交叉部位设置有回力弹簧装置，受力板通过铰链轴与前撑臂连接构成升降架。升降架的边部设置有钢丝绳卡，升降架的顶部、底部、侧后位置分别铰接有后撑顶梁、底撑板、背力板，背力板上挂有背力网。该支护架使用时，遇尾矿渣量不足可充填其它废弃物，遇采空区顶板部分下移或垮塌，其下移或垮塌会产生向前的推力，支护架同样会向前移动，致使采矿工作面同样安全。

技术研发人员：包月祥
受保护的技术使用者：包月祥
技术研发日：2020.06.13
技术公布日：2021.08.13