[發(fā)明專利]一種可搭接防滑靜態(tài)預裂頂板的裝置及其使用方法

在審

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• 申請日: 2021-09-15
• 公開（公告）號: CN113669061A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 嚴國超;相海濤;滕俊林;寇凱博;董金發(fā);丁宏強;李崗
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21C37/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 李俊穎

本發(fā)明涉及井下堅硬頂板的切頂卸壓領域，提供了一種可搭接防滑靜態(tài)預裂頂板的裝置及其使用方法。包括：桿體，所述桿體內部設置有中空腔體，所述桿體的兩端分別設置有搭接絲扣，所述桿體的外壁設置有多個反向阻尼裝置；所述桿體的內壁對稱地設置有兩個定向聚能倒角，當所述桿體的中空腔體中的靜態(tài)碎脹劑漿料碎脹時，所述靜態(tài)碎脹劑漿料沿兩個所述定向聚能倒角定向預裂。本發(fā)明的有益效果在于：多個反向阻尼裝置在初始安裝時可以有效地防滑，避免在垂直孔中桿體的下落，尤其是靜態(tài)碎脹劑在發(fā)揮作用時可通過定向聚能倒角實現(xiàn)頂板定向預裂，使多個反向阻尼裝置受到桿體的外壁的定向碎脹擠壓，進一步提高防滑效果。

技術領域

本發(fā)明涉及井下堅硬頂板的切頂卸壓領域，尤其涉及一種可搭接防滑靜態(tài)預裂頂板的裝置及其使用方法。

背景技術

井下在回采過程中工作面順槽兩側會不可避免的產生采空區(qū)，形成孤島工作面。由于孤島工作面開采頂板控制難度很大，同時也給工作面的快速推進帶來較大的困難。孤島工作面安全高效生產將會遇到下列突出問題:(1)工作面由于容易產生應力集中，壓力強度提高，采用常規(guī)的措施將不能對工作面圍巖實施有效控制，影響工作面的快速推進；(2)圍巖破壞嚴重，巷道支護困難，上覆巖層離層和斷裂現(xiàn)象十分明顯，采用己有的巷道布置和支護技術體系，難以有效地控制孤島開采順槽巷道圍巖變形量，影響工作面正常回采；(3)工作面上覆巖層運動規(guī)律和采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與常規(guī)開采條件有很大差別，目前有限采動條件下孤島工作面兩側覆巖處于非充分采動狀態(tài)，孤島開采將對本工作面及相鄰工作面覆巖結構特征產生重大影響，極容易發(fā)生沖擊地壓。(4)工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，圍巖破壞嚴重，回采過程中巷道支護比較困難，在孤島工作面開采的過程中，煤與瓦斯突出、煤層自燃、沖擊地壓、巷道布置、巷道支護、頂板管理等一系列問題一直是制約煤礦安全生產的頭等大事。因此采取有效的手段控制工作面頂板和巷道變形是確保孤島工作而安全開采的關鍵問題。

目前，國內外主要采用爆破預裂的方法解決頂板懸頂問題，然而在高瓦斯礦井中，采空區(qū)附近禁用火工品破巖，使這一方法不可采用。為解決高瓦斯礦井面臨的該問題，采用靜態(tài)破碎技術實現(xiàn)弧形三角區(qū)內頂板的控制垮落。

靜態(tài)破碎技術經過五十多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為安全、高效、環(huán)保、可控的破巖技術與手段，廣泛應用于多個領域。關于靜態(tài)破碎技術的研究，在國內已經取得一定成果。目前最廣泛的靜態(tài)碎脹頂板的方法是：在原有的應力集中的巷道內打一排孔，將按一定比例配制好的靜態(tài)碎脹劑的漿料用注漿泵送入鉆孔中，在8小時左右碎脹劑發(fā)揮作用，達到靜態(tài)預裂頂板的目的。

然而，傳統(tǒng)的靜態(tài)預裂頂板的工藝與方法，存在的問題有：

(1)需要專門安裝靜態(tài)碎脹劑漿料輸送管路，且需要高壓注漿泵將靜態(tài)碎脹劑漿料送入鉆孔中，工藝復雜，成本高；(2)注漿困難，傳統(tǒng)的靜態(tài)碎脹頂板的工藝與方法中需要工人垂直向上注漿，注漿困難且比較危險；(3)封孔困難，在注漿泵注入靜態(tài)碎脹劑漿料時，高壓靜態(tài)碎脹劑漿料容易將封孔器沖下使頂板的碎脹劑回流。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種可搭接防滑靜態(tài)預裂頂板的裝置及其使用方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種可搭接防滑靜態(tài)預裂頂板的裝置，包括：桿體，所述桿體內部設置有中空腔體，所述桿體的兩端分別設置有搭接絲扣，所述桿體的外壁設置有多個反向阻尼裝置；所述桿體的內壁對稱地設置有兩個定向聚能倒角，當所述桿體的中空腔體中的靜態(tài)碎脹劑漿料碎脹時，所述靜態(tài)碎脹劑漿料沿兩個所述定向聚能倒角定向預裂，使多個所述反向阻尼裝置受到所述桿體的外壁的定向碎脹擠壓。

可選實施例中，所述桿體的上端和下端可通過橡膠塞進行封堵；其中，所述橡膠塞為圓臺狀的軟體橡膠。

可選實施例中，多個所述反向阻尼裝置均勻地鑲嵌在所述桿體的外壁上，每個所述反向阻尼裝置與所述桿體的外壁的夾角為15°；自然狀態(tài)下，每個所述反向阻尼裝置的長度為7.5mm。

可選實施例中，相鄰的所述桿體之間通過所述搭接絲扣連接。