[发明专利]一种刚柔耦合巷道支护系统及方法

说明书

一种刚柔耦合巷道支护系统，包括支架、囊梁、囊梁固定机构、塑料网、锚索、锁具、托盘、电液控制系统和系统主机，支架支撑于囊梁下方，囊梁通过囊梁固定机构固定于支架上或巷道顶板下方，塑料网布置于囊梁与巷道顶板之间，通过锚索和锁具及托盘固定于巷道顶板之上，电液控制系统与支架、囊梁相连接，系统主机与支架、囊梁和电液控制系统均相连接。本发明支护强度利用率高，操作简单，工人劳动强度低，而且囊梁可回收重复使用。

技术领域

本发明涉及一种巷道支护系统及方法，尤其是一种刚柔耦合巷道支护系统及方法。

背景技术

我国煤矿煤层赋存条件多样，多数矿区煤层受地质构造影响较大。由于煤层和围岩相比强度较低，在构造应力作用下易产生塑性流动，引起煤层形变，使煤层在不同的区域加厚、变薄甚至尖灭。褶皱和断裂都能引起煤层发生弯曲或变形，导致煤层在弯曲的轴部变厚，翼部变薄，地质构造越强烈的区域，煤层加厚的情况相伴出现的频率越高。

在巷道掘进和工作面回采过程中，遇到煤层加厚的情况时，由于巷道整体高度明细增大，支护变得异常困难。目前采用的加长液压支柱支护效果很不理想。由于顶板凸凹不平，且液压支柱加长情况下变得极易弯曲甚至折断，因此，支护稳定性变得异常差，严重影响生产安全，而且，加长的液压支柱本身更加笨重，工人在进行支护时劳动强度大。

发明内容

为了解决加厚区域巷道支护稳定性问题，并降低支护时的工人劳动强度，本发明提供了一种刚柔耦合巷道支护系统及方法。

本发明采用的技术方案为：

一种刚柔耦合巷道支护系统，包括支架、囊梁、囊梁固定机构、塑料网、锚索、锁具、托盘、电液控制系统和系统主机，所述支架支撑于所述囊梁下方，所述囊梁通过所述囊梁固定机构固定于所述支架上或巷道顶板下方，所述塑料网布置于所述囊梁与所述巷道顶板之间，通过所述锚索和锁具及托盘固定于所述巷道顶板之上，所述电液控制系统与所述支架、所述囊梁相连接，用于控制所述支架和所述囊梁的动作，完成对所述巷道顶板的支护或撤去支护，所述系统主机与所述支架、所述囊梁和所述电液控制系统均相连接，用于监控所述支架的支护强度和支撑力，所述囊梁的内压，同时根据预设的指令要求或所述支架和所述囊梁反馈的支护状况控制所述电液控制系统的动作；所述囊梁包括囊梁气嘴，通过囊梁气嘴充入或排出气体，实现对所述巷道顶板的支护或撤去支护；所述托盘形状为半球体或近似半球体，所述巷道顶板内成形有与所述托盘相适应的半球体或近似半球体的凹洞，使所述托盘整体嵌入所述凹洞内，所述锁具整体嵌入所述托盘内。

上述锚索、托盘和锁具属于一种一体化设计，锁具内嵌在托盘里面，同时将托盘设计为半球体或近似半球体，安装的时候在巷道顶板预先施工与托盘形状相适应的凹洞，保证将托盘及锁具内嵌在巷道顶板里面，而不外露，保证巷道顶板的平整性。

在上述刚柔耦合巷道支护系统中，所述囊梁由多层囊袋组成，囊袋之间互不相通，每一个囊袋具有单独的囊梁气嘴，受所述系统主机分别控制，内部气压由所述系统主机进行调节。

在上述刚柔耦合巷道支护系统中，所述系统主机包括按键输入界面、存储器、单片机、显示电路，所述系统主机与所述电液控制系统连接；所述按键输入界面具有所述支架和所述囊梁的压力值变化区间输入和设置功能；所述存储器可接收并存储所述支架和所述囊梁传输的实时压力数据；所述单片机根据所述支架和所述囊梁传输的压力值进行运算处理，将该信息反馈回所述电液控制系统进行加压或卸压操作；所述显示电路将所述支架和所述囊梁压力数值在所述系统主机附带屏幕上实时显示。