一种基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法及设备与流程

本发明属于煤矿巷道支护领域，具体涉及一种基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法及设备。

背景技术：

激隙技术是针对松软岩体德裂隙和解理面发育不完全，采取相应措施增大围岩中的弱面而提高其空隙度，以利于原岩应力的释放和注浆浆液的流经线路通畅，从而达到释放围岩内部应力和提高注浆后围岩的胶结范围，稳定围岩的目的。锚注支护技术的中心环节就是通过向围岩裂隙中注入能胶结破碎岩石的浆液，实现对围岩体的补强，因而在实践中岩石的裂隙和解理面被激发的效果越好，围岩的胶结强度就会越高。激隙的另一个主要作用是泄压。一般的巷道支护只能对围岩松动部分有较高支撑作用，对于围岩中的留存应力难以支撑。在围岩二次应力场初步形成的平衡状态下，为在支护后期保持巷道稳定，要求较大限度的吧围岩体内的应力予以释放，因此采取一定措施主动泄压就非常必要。岩体内部应力的传递需要一定的路径，而岩体内的裂隙，正是应力流经的这种途径，一般说来，相应的裂隙越丰富，应力丧失的就越快。

技术实现要素：

现有的激隙技术大多数是人工使用风镐通过平头镐钎振捣围岩表面，在围岩表面施加振动力，通过振动的传动对围岩内部进行激隙处理，这种方式效率低、劳动量大，且无法有效的对围岩内部进行激隙，激隙的深度有限，因此无法通过激隙达到较好的支护效果。本发明提供了一种基于初期降压括隙的支护方法及注浆支护设备，通过降压扩隙设备进行钻孔，并抓取扩隙杆插入岩孔内，在围岩深处进行振捣作业，有效的提高了激隙的深度，并提高了激隙效率。

本发明提供如下技术方案：一种基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法及设备，包括扩隙杆和降压扩隙设备，所述扩隙杆包括内杆体，所述内杆体的侧面通过多个增力机构连接有外扩板，所述外扩板的顶端设有外挡板，所述外扩板的外侧绑束有外束绳，所述降压扩隙设备包括车体，所述车体的底部设有液压支撑腿，所述车体的顶面安装有钻孔机构和扩隙机构，所述钻孔机构和扩隙机构均包括有转动机构、伸缩臂机构、油缸一、连接臂，所述转动机构包括旋转油缸，所述旋转油缸固定安装在车体的底部，所述旋转油缸的活塞杆转动贯通车体且顶端固定连接转动底座的底面，所述转动底座的顶面转动连接伸缩臂机构的底端，所述伸缩臂机构顶端的侧面转动连接油缸一和连接臂的一端，所述钻孔机构中的连接臂的另一端固定连接有风镐，所述扩隙机构中的连接臂的另一端固定连接有扩隙机械手。

其中，所述增力机构包括转动杆、支杆、固定杆、连接块，所述增力机构、外扩板以内杆体的轴线为环绕中心周向等序设置，所述转动杆的上端转动连接内杆体的侧面，所述转动杆的下端转动连接外扩板的内侧面，所述转动杆下方的外扩板的内侧面固定安装有固定杆，所述固定杆上开设有滑动连接连接块的滑槽，所述连接块同时滑动安装在支杆上开设的滑槽内，所述支杆的顶端转动连接转动杆的上侧；内杆体插入岩孔内受外界推力在外扩板内侧进行直线位移时，增力机构可增力推动外扩板外涨，从而在孔内对围岩深处进行涨隙作业，有效提高涨隙后巷道注浆补强的强度。

其中，所述外束绳的数量至少为两个，分别绑束在外扩板的上下两端；外束绳可起到有效的束缚作用，方便扩隙杆插入巷道孔洞内。

其中，所述伸缩臂机构包括有外臂，所述外臂的底端转动连接转动底座的顶面，所述外臂的下侧面转动连接油缸三的一端，所述外臂的内侧滑动安装有内臂，所述内臂和外臂的内端面固定连接油缸二的两端，所述内臂的垂直侧面转动连接油缸一和连接臂的一端；降压扩隙设备可通过转动机构、伸缩臂机构、油缸一对围岩上的不同位置进行钻孔、扩隙作业，有效提高工作效率。

其中，所述扩隙机械手包括有外壳体，所述外壳体的侧面转动连接油缸一的一端，所述外壳体的后端面固定连接连接臂，所述外壳体的内部固定安装有油缸四，所述油缸四的活塞杆滑动贯通外壳体的前端面且固定安装有固定套环、滑动安装有滑动套环，所述固定套环、滑动套环相向的端面上固定安装有插接在压缩弹簧两端的固定销，所述滑动套环的侧面转动连接连接杆的一端，所述连接杆的另一端转动连接夹爪朝向油缸四的侧面，所述夹爪的后端转动连接外壳体的前端面，所述夹爪的前端设有t型头；油缸四伸长时可通过固定套环、压缩弹簧推动滑动套环的移动，再通过连接杆带动夹爪前端的t型头向油缸四的轴线方向移动，从而夹持扩隙杆进行涨隙作业，有效地降低人员劳动量。

其中，所述压缩弹簧的数量为多个，以油缸四的轴线为中心轴周向等序排列；t型头夹持扩隙杆并将扩隙杆插入岩孔内进行扩隙作业时，压缩弹簧受到高速往复移动的固定套环的推挤产生弹性形变，避免油缸四伸缩时t型头对扩隙杆的夹持力度过大影响扩隙效果。

其中，所述油缸四电性连接控制箱；控制箱可控制液压工作站中油缸四的管路电磁阀的状态，使油缸四的活塞杆快速往复伸缩移动，振捣岩孔内的内杆体进而带动外扩板进行外涨扩隙作业，代替人工实现机械化作业。

其中，还包括基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法，包括如下步骤：

s1、通过声波探测或肉眼寻找巷道围岩上合适的扩隙点，如：围岩上多个缝隙的连接点位置，并进行标记；

s2、通过牵引车辆移动降压扩隙设备至标记点一侧，放下液压支撑腿，通过控制箱控制钻孔机构中的油缸三、油缸二、油缸一的伸缩和旋转油缸的旋转，通过风镐在巷道一侧的围岩上预定的开孔位置进行钻孔；

s3、钻孔结束后，收起液压支撑腿，降压扩隙设备在牵引机构下移动合适距离，再放下液压支撑腿，控制扩隙机构中的油缸一收缩，使扩隙机械手的头端垂直向下，将内杆体设有外挡板的一端向上插入t型头的内侧，并使内杆体的端面紧贴油缸四的头端，随后控制油缸四伸长，使t型头夹紧内杆体，完成扩隙杆的抓取固定；

s4、控制扩隙机构中的油缸三、油缸二、油缸一的伸缩，使扩隙机械手抓取的扩隙杆对准并插入风镐开设的孔内，并使外挡板的端面紧贴巷道围岩，随后控制油缸四开始快速短距离的往复伸缩，使内杆体通过增力机构缓慢撑开外扩板，并涨断外束绳，在外扩板外涨的过程中在岩孔内进行扩隙作业；

s5、扩隙结束后，向安装有扩隙杆的岩孔中注入胶结浆液，对围岩深处的围岩体进行补强，并进行后续的封层工作。

本发明的有益效果是：内杆体插入岩孔内受外界推力在外扩板内侧进行直线位移时，增力机构可增力推动外扩板外涨，从而在孔内对围岩深处进行涨隙作业，有效提高涨隙后巷道注浆补强的强度；外束绳可起到有效的束缚作用，方便扩隙杆插入巷道孔洞内；降压扩隙设备可通过转动机构、伸缩臂机构、油缸一对围岩上的不同位置进行钻孔、扩隙作业，有效提高工作效率；油缸四伸长时可通过固定套环、压缩弹簧推动滑动套环的移动，再通过连接杆带动夹爪前端的t型头向油缸四的轴线方向移动，从而夹持扩隙杆进行涨隙作业，有效地降低人员劳动量；t型头夹持扩隙杆并将扩隙杆插入岩孔内进行扩隙作业时，压缩弹簧受到高速往复移动的固定套环的推挤产生弹性形变，避免油缸四伸缩时t型头对扩隙杆的夹持力度过大影响扩隙效果；控制箱可控制液压工作站中油缸四的管路电磁阀的状态，使油缸四的活塞杆快速往复伸缩移动，振捣岩孔内的内杆体进而带动外扩板进行外涨扩隙作业，代替人工实现机械化作业。

该装置/方法中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

图1为本发明中扩隙杆的结构示意图；

图2为本发明中扩隙杆的纵剖图；

图3为本发明中b的放大图；

图4为本发明中降压扩隙设备的结构示意图；

图5为本发明中伸缩臂机构的侧视剖试图；

图6为本发明中a的放大图；

图7为本发明中扩隙机械手的结构示意图；

图8为本发明中连接块的结构示意图；

图中：1、扩隙杆；101、内杆体；102、增力机构；1021、转动杆；1022、支杆；1023、固定杆；1024、连接块；103、外扩板；104、外束绳；105、外挡板；2、降压扩隙设备；3、液压支撑腿；4、钻孔机构；5、扩隙机构；6、转动机构；601、旋转油缸；602、转动底座；7、伸缩臂机构；701、外臂；702、内臂；703、油缸二；704、油缸三；8、扩隙机械手；801、外壳体；802、油缸四；803、固定套环；804、固定销；805、压缩弹簧；806、滑动套环；807、连接杆；808、夹爪；809、t型头；9、风镐；10、车体；11、液压工作站；12、控制箱；13、油缸一；14、连接臂。

具体实施方式

请参阅图1-图8，本发明提供以下技术方案：一种基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法及设备，包括扩隙杆（1）和降压扩隙设备（2），所述扩隙杆（1）包括内杆体（101），所述内杆体（101）的侧面通过多个增力机构（102）连接有外扩板（103），所述外扩板（103）的顶端设有外挡板（105），所述外扩板（103）的外侧绑束有外束绳（104），所述降压扩隙设备（2）包括车体（10），所述车体（10）的底部设有液压支撑腿（3），所述车体（10）的顶面安装有钻孔机构（4）和扩隙机构（5），所述钻孔机构（4）和扩隙机构（5）均包括有转动机构（6）、伸缩臂机构（7）、油缸一（13）、连接臂（14），所述转动机构（6）包括旋转油缸（601），所述旋转油缸（601）固定安装在车体（10）的底部，所述旋转油缸（601）的活塞杆转动贯通车体（10）且顶端固定连接转动底座（602）的底面，所述转动底座（602）的顶面转动连接伸缩臂机构（7）的底端，所述伸缩臂机构（7）顶端的侧面转动连接油缸一（13）和连接臂（14）的一端，所述钻孔机构（4）中的连接臂（14）的另一端固定连接有风镐（9），所述扩隙机构（5）中的连接臂（14）的另一端固定连接有扩隙机械手（8）。

所述增力机构（102）包括转动杆（1021）、支杆（1022）、固定杆（1023）、连接块（1024），所述增力机构（102）、外扩板（103）以内杆体（101）的轴线为环绕中心周向等序设置，所述转动杆（1021）的上端转动连接内杆体（101）的侧面，所述转动杆（1021）的下端转动连接外扩板（103）的内侧面，所述转动杆（1021）下方的外扩板（103）的内侧面固定安装有固定杆（1023），所述固定杆（1023）上开设有滑动连接连接块（1024）的滑槽，所述连接块（1024）同时滑动安装在支杆（1022）上开设的滑槽内，所述支杆（1022）的顶端转动连接转动杆（1021）的上侧；内杆体（101）插入岩孔内受外界推力在外扩板（103）内侧进行直线位移时，增力机构（102）可增力推动外扩板（103）外涨，从而在孔内对围岩深处进行涨隙作业，有效提高涨隙后巷道注浆补强的强度。

所述外束绳（104）的数量至少为两个，分别绑束在外扩板（103）的上下两端；外束绳（104）可起到有效的束缚作用，方便扩隙杆（1）插入巷道孔洞内。

所述伸缩臂机构（7）包括有外臂（701），所述外臂（701）的底端转动连接转动底座（602）的顶面，所述外臂（701）的下侧面转动连接油缸三（704）的一端，所述外臂（701）的内侧滑动安装有内臂（702），所述内臂（702）和外臂（701）的内端面固定连接油缸二（703）的两端，所述内臂（702）的垂直侧面转动连接油缸一（13）和连接臂（14）的一端；降压扩隙设备（2）可通过转动机构（6）、伸缩臂机构（7）、油缸一（13）对围岩上的不同位置进行钻孔、扩隙作业，有效提高工作效率。

所述扩隙机械手（8）包括有外壳体（801），所述外壳体（801）的侧面转动连接油缸一（13）的一端，所述外壳体（801）的后端面固定连接连接臂（14），所述外壳体（801）的内部固定安装有油缸四（802），所述油缸四（802）的活塞杆滑动贯通外壳体（801）的前端面且固定安装有固定套环（803）、滑动安装有滑动套环（806），所述固定套环（803）、滑动套环（806）相向的端面上固定安装有插接在压缩弹簧（805）两端的固定销（804），所述滑动套环（806）的侧面转动连接连接杆（807）的一端，所述连接杆（807）的另一端转动连接夹爪（808）朝向油缸四（802）的侧面，所述夹爪（808）的后端转动连接外壳体（801）的前端面，所述夹爪（808）的前端设有t型头（809）；油缸四（802）伸长时可通过固定套环（803）、压缩弹簧（805）推动滑动套环（806）的移动，再通过连接杆（807）带动夹爪（808）前端的t型头（809）向油缸四（802）的轴线方向移动，从而夹持扩隙杆（1）进行涨隙作业，有效地降低人员劳动量。

所述压缩弹簧（805）的数量为多个，以油缸四（802）的轴线为中心轴周向等序排列；t型头（809）夹持扩隙杆（1）并将扩隙杆（1）插入岩孔内进行扩隙作业时，压缩弹簧（805）受到高速往复移动的固定套环（803）的推挤产生弹性形变，避免油缸四（802）伸缩时t型头（809）对扩隙杆（1）的夹持力度过大影响扩隙效果。

所述油缸四（802）电性连接控制箱（12）；控制箱（12）可控制液压工作站（11）中油缸四（802）的管路电磁阀的状态，使油缸四（802）的活塞杆快速往复伸缩移动，振捣岩孔内的内杆体（101）进而带动外扩板（103）进行外涨扩隙作业，代替人工实现机械化作业。

一种基于冲击地压巷道的初期降压括隙支护方法及设备还包括如下步骤：

s1、通过声波探测或肉眼寻找巷道围岩上合适的扩隙点，如：围岩上多个缝隙的连接点位置，并进行标记；

s2、通过牵引车辆移动降压扩隙设备（2）至标记点一侧，放下液压支撑腿（3），通过控制箱（12）控制钻孔机构（4）中的油缸三（704）、油缸二（703）、油缸一（13）的伸缩和旋转油缸（601）的旋转，通过风镐（9）在巷道一侧的围岩上预定的开孔位置进行钻孔；

s3、钻孔结束后，收起液压支撑腿（3），降压扩隙设备（2）在牵引机构下移动合适距离，再放下液压支撑腿（3），控制扩隙机构（5）中的油缸一（13）收缩，使扩隙机械手（8）的头端垂直向下，将内杆体（101）设有外挡板（105）的一端向上插入t型头（809）的内侧，并使内杆体（101）的端面紧贴油缸四（802）的头端，随后控制油缸四（802）伸长，使t型头（809）夹紧内杆体（101），完成扩隙杆（1）的抓取固定；

s4、控制扩隙机构（5）中的油缸三（704）、油缸二（703）、油缸一（13）的伸缩，使扩隙机械手（8）抓取的扩隙杆（1）对准并插入风镐（9）开设的孔内，并使外挡板（105）的端面紧贴巷道围岩，随后控制油缸四（802）开始快速短距离的往复伸缩，使内杆体（101）通过增力机构（102）缓慢撑开外扩板（103），并涨断外束绳（104），在外扩板（103）外涨的过程中在岩孔内进行扩隙作业；

s5、扩隙结束后，向安装有扩隙杆（1）的岩孔中注入胶结浆液，对围岩深处的围岩体进行补强，并进行后续的封层工作；

本发明的工作原理及使用流程：通过声波探测或肉眼寻找巷道围岩上合适的扩隙点，如：围岩上多个缝隙的连接点位置，并进行标记；通过牵引车辆移动降压扩隙设备（2）至标记点一侧，放下液压支撑腿（3），通过控制箱（12）控制钻孔机构（4）中的油缸三（704）、油缸二（703）、油缸一（13）的伸缩和旋转油缸（601）的旋转，旋转油缸（601）旋转时风镐（9）在水平方向上进行移动，油缸三（704）伸缩时外臂（701）、内臂（702）的仰角角度产生变化，油缸二（703）伸缩时伸缩臂机构（7）的长度发生变化，从而对围岩上预定的开孔位置进行钻孔；钻孔结束后，收起液压支撑腿（3），降压扩隙设备（2）在牵引机构下移动合适距离，再放下液压支撑腿（3），控制扩隙机构（5）中的油缸一（13）收缩，使扩隙机械手（8）的头端垂直向下，将内杆体（101）设有外挡板（105）的一端向上插入t型头（809）的内侧，并使内杆体（101）的端面紧贴油缸四（802）的头端，随后控制油缸四（802）伸长，油缸四（802）伸长时压缩弹簧（805）受到推动滑动套环（806）向前滑动，滑动套环（806）向前滑动时带动连接杆（807）前端的移动，通过连接杆（807）带动夹爪（808）前端设有的t型头（809）向油缸四（802）的轴向方向移动，从而夹紧内杆体（101），完成扩隙杆（1）的抓取固定；控制扩隙机构（5）中的油缸三（704）、油缸二（703）、油缸一（13）的伸缩，使扩隙机械手（8）抓取的扩隙杆（1）对准并插入风镐（9）开设的孔内，并使外挡板（105）的端面紧贴巷道围岩，随后控制油缸四（802）开始快速短距离的往复伸缩，使内杆体（101）通过增力机构（102）缓慢撑开外扩板（103），并涨断外束绳（104），在外扩板（103）外涨的过程中在岩孔内进行扩隙作业，压缩弹簧（805）受到高速往复移动的固定套环（803）的推挤产生弹性形变，避免油缸四（802）伸缩时t型头（809）对扩隙杆（1）的夹持力度过大影响扩隙效果；扩隙结束后，向安装有扩隙杆（1）的岩孔中注入胶结浆液，对围岩深处的围岩体进行补强，并进行后续的封层工作。