一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置及方法

本发明涉及矿山充填开采，具体是一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置及方法。

背景技术：

1、在煤矿井下充填开采中，采空区的及时支护是控制顶板下沉、保障采场安全的关键环节。目前，煤矿采空区充填支护装置大多采用在液压支架后方独立布置多个囊袋单元的方式。其基本工作过程为：先对每个独立囊袋充气，使其膨胀并支撑顶板，形成临时支护；随后向囊袋内注浆，待浆液凝固后形成固化充填体。

2、然而，目前的充填支护装置中的每个独立囊袋均是独立完成充气和注浆工序，每个囊袋均为独立个体，导致在充气支护过程中，相邻囊袋之间存在支护薄弱带，导致采空区顶板在浆液凝固前缺乏连续可靠的临时支撑，导致充填体形态不统一、支护不均匀，更难以与液压支架推进节奏相匹配。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置及方法，以解决上述问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，包括：释放滑轨和依次滑动设置在所述释放滑轨上的多个折叠囊袋，相邻两个折叠囊袋之间通过牵引绳固定连接，所述释放滑轨的一端连接在所述液压支架上，另一端作为释放端，与工作面推进方向相反；所述释放滑轨连接在液压支架的后梁位置，多个折叠囊袋沿释放滑轨依次排列，最靠近释放端的折叠囊袋在液压支架前移后最先从释放滑轨上脱落。

4、每个所述折叠囊袋包括伸缩骨架和囊袋，所述囊袋配置在所述伸缩骨架内部；所述伸缩骨架包括：内骨架和外骨架，所述内骨架套设在所述外骨架内部，所述内骨架的一端配置有檐体，所述檐体和外骨架之间通过伸缩结构实现滑动配合，所述伸缩骨架配置有两种状态：其一为压缩状态，所述内骨架和外骨架之间的伸缩结构压缩；其二为撑开状态，伸缩骨架从释放滑轨脱落，所述伸缩结构伸张，驱动伸缩骨架伸长并支撑于采空区顶板和采空区底板之间；内骨架的檐体每个边长和外骨架的顶部壳壁的每个边长之间均配置有伸缩结构。以使伸缩骨架稳定展开。

5、所述囊袋的两端分别与内骨架和外骨架连接，并随所述伸缩骨架同步张缩，所述囊袋上开设有注浆口，用于在临时支撑完成后向囊袋内部注入充填浆液，形成固化充填体。

6、所述液压支架移动步距为80厘米至1米，所述固化充填体与所述液压支架之间间隔长度为两个步距距离。以使固化充填体与所述液压支架之间不需要很强的支护强度。

7、进一步的，所述伸缩结构包括：第二杆体，为中空结构，所述第二杆体镶嵌在所述外骨架的一侧壁内，且第二杆体的一端从外骨架的侧壁穿出，另一端的端面开设连通内部的通道，所述通道的内壁沿第二杆体的轴向开设凹槽；电机，设置在所述第二杆体内部，所述电机配置有电源，所述电源的电路上配置有触发开关，所述触发开关为碰撞开关，且敏度可调，在触及底板后接通电源的电路；触发开关设置在第二杆体从外骨架的侧壁穿出的一端上；传动部，包括：螺杆，与所述电机的输出轴同轴连接；内螺纹套筒，一端与所述螺杆转动套设，且与螺杆螺纹配合，所述内螺纹套筒的另一端延伸至所述通道；第一杆体，一端通过所述通道伸入所述第二杆体内，且固定套设在所述内螺纹套筒上，所述第一杆体的周侧沿其轴向布设凸条，所述凸条与所述凹槽滑动配合。

8、进一步的，所述第一杆体的一端套设有限位环，所述限位环的外环直径大于所述通道的直径。防止第一杆体从第二杆体中脱出。

9、进一步的，所述触发开关配置有延时电路模块。通过延时电路模块其进行延时设置，以使伸缩结构在伸缩骨架稳定后再伸张。

10、进一步的，所述牵引绳固定连接在所述外骨架上，且每个所述牵引绳的长度相同。

11、进一步的，所述伸缩骨架为方管结构，每个伸缩骨架的所述内骨架和外骨架均为方管，且每个外骨架的底部外侧和内骨架的顶部外侧均配置有稳固器。稳固器为三角形支脚，当折叠囊袋工作时，保持折叠囊袋稳固不会因为其他原因导致位移或倾倒。

12、进一步的，所述内骨架其中的一对相对设置的侧面均为第一折叠板；所述外骨架与所述第一折叠板位置对应的板体均为第二折叠板，所述第一折叠板和第二折叠板均包括两个通过折叠轴连接的板体，且折叠方向均朝向折叠囊袋内部。通过折叠板将折叠囊袋在释放滑轨的长度方向上折叠，以减少一个折叠囊袋占用的空间，从而穿设更多的折叠囊袋在释放滑轨上。

13、进一步的，所述第一折叠板的两个板体和折叠轴之间配置间隙结构，所述间隙结构包括：两个第一连接块，对称设置在所述折叠轴外周面上，每个所述连接块上均开设滑槽，所述滑槽为t型槽道；两个第二连接块，分别连接在所述第一折叠板的板体一端，所述第二连接块上配置有t型杆，所述t型杆的水平端头插入所述t型槽道的宽部，且限位于所述t型槽道内部，所述t型杆的竖直部与所述t型槽道的窄槽滑动配合。通过间歇结构，以适配第一折叠板的板体在折叠时板体所需的活动量。

14、进一步的，还包括：滑轮，外部包裹橡胶圈，所述滑轮通过支架设置在所述内骨架另一对相对的侧面中的远离释放端的板体的顶部，所述滑轮滚动设置在释放轨道的轨道槽内；限位器，设置在释放滑轨的其中一侧轨道槽内壁靠近释放端的位置，所述限位器为限位块，所述限位块的远离释放端的一侧为向释放端倾斜的坡面，所述限位块的顶部与其相对的轨道槽内壁之间间隔出一条通道，所述滑轮上的橡胶圈挤压后可通过所述通道；预断式连接件，为中间位置配置有薄弱带的塑料连接带，所述塑料连接带的两端分别连接第一折叠板的两个板体，所述塑料连接带通过外部拉力从薄弱带断裂。

15、一种煤矿采空区的联动囊袋支护方法，利用上述充填支护装置，包括以下步骤：

16、将多个折叠囊袋依次安装在释放滑轨上，相邻折叠囊袋之间通过牵引绳连接，释放滑轨的一端连接在液压支架后梁，另一端作为释放端与工作面推进方向相反。

17、液压支架前移后，最靠近释放端的折叠囊袋从释放滑轨上脱落，伸缩结构伸张，驱动伸缩骨架伸长并支撑于采空区顶板和采空区底板之间，形成临时支护，同时，囊袋随伸缩骨架同步展开。

18、随着液压支架持续前移，每移动一个牵引绳的距离，就有一个折叠囊袋从释放滑轨上脱落，并通过伸缩结构在顶板和底板之间形成临时支护；多个折叠囊袋依次从释放滑轨上脱落并依次展开，形成接力式连续临时支护带。

19、对已完成临时支护的折叠囊袋，通过囊袋的注浆口向囊袋内部注入充填浆液，形成固化充填体。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明通过释放滑轨依次穿设多个折叠囊袋并在相邻折叠囊袋之间设置牵引绳，使各折叠囊袋能够配合液压支架的作业依次从释放滑轨上脱落，并通过伸缩结构的展开，使伸缩骨架伸长并支撑于采空区顶板和采空区底板之间，形成临时支护，不仅和液压支架的推进节奏自然匹配，而且在工作面推进方向形成连续且均匀的临时支撑。且，无需对囊袋充气即可快速地在顶板和底板之间建立临时支护，只需要利用注浆站向完成临时支护的折叠囊袋的囊袋内部注入充填浆液，即可形成固化充填体，极大程度地提高了开采支护作业的效率。

1.一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，包括：释放滑轨和滑动设置在所述释放滑轨上的多个折叠囊袋，且相邻两个折叠囊袋之间通过牵引绳固定连接，所述释放滑轨的一端连接在液压支架上，另一端作为释放端，与工作面推进方向相反；

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述伸缩结构包括：

3.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述第一杆体的一端套设有限位环，所述限位环的外环直径大于所述通道的直径。

4.根据权利要求2所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述触发开关配置有延时电路模块。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述牵引绳固定连接在所述外骨架上，且每个所述牵引绳的长度相同。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述伸缩骨架为方管结构，每个伸缩骨架的所述内骨架和外骨架均为方管，且每个外骨架的底部外侧和内骨架的顶部外侧均配置有稳固器。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述内骨架其中的一对相对设置的侧面均为第一折叠板；所述外骨架与所述第一折叠板位置对应的板体均为第二折叠板，所述第一折叠板和第二折叠板均包括两个通过折叠轴连接的板体，且折叠方向均朝向折叠囊袋内部。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，所述第一折叠板的两个板体和折叠轴之间配置间隙结构，所述间隙结构包括：两个第一连接块，对称设置在所述折叠轴外周面上，每个所述连接块上均开设滑槽，所述滑槽为t型槽道；两个第二连接块，分别连接在所述第一折叠板的板体一端，所述第二连接块上配置有t型杆，所述t型杆的水平端头插入所述t型槽道的宽部，且限位于所述t型槽道内部，所述t型杆的竖直部与所述t型槽道的窄槽滑动配合。

9.根据权利要求7所述的一种煤矿采空区的联动囊袋支护装置，其特征在于，还包括：

10.一种煤矿采空区的联动囊袋支护方法，其特征在于，利用权利要求1-9任意一项所述的支护装置，包括以下步骤：