一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构

文档序号:713978 发布日期:2021-04-16 浏览:45次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构 (Protection mechanism for deep well excavation rock burst prevention based on safety engineering management ) 是由 冯诚君 何利文 于 2021-01-05 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,涉及安全工程管理装置领域,该基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,埋于深井本体内。包括基座、网布一、网布二和多个贴附组件,所述基座绕轴线等角度布置在深井本体顶部边缘,多个贴附组件位于基座下方。该基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,借助基座、锚杆、铆钉配合,提高基座与地面的牢固性,在借助网布一、网布二将多个贴附组件串联起来。贴附组件支撑深井岩壁,再通过长管、铁球、光束发射器、光束接收器以及导电片配合,反应不同情况的岩石崩塌状况。通过连接板、网布配合,阻碍坍塌岩石掉落,防止岩爆时岩石向开挖空间弹射对工人造成伤害。(The invention provides a protection mechanism for preventing rock burst in deep well excavation based on safety engineering management, and relates to the field of safety engineering management devices. Including base, screen cloth one, screen cloth two and a plurality of attached subassembly, the base is arranged at deep well body top edge around axis equiangular, and a plurality of attached subassemblies are located the base below. This be used for deep well excavation rock burst prevention&#39;s protection machanism based on safety engineering management, with the help of base, stock, rivet cooperation, improve the fastness of base and ground, establish ties a plurality of attached subassemblies with the help of screen cloth one, screen cloth two. The attaching component supports the rock wall of the deep well, and the rock collapse conditions of different conditions are reflected through the matching of the long pipe, the iron ball, the light beam emitter, the light beam receiver and the conducting strip. Through connecting plate, screen cloth cooperation, the hindrance collapses the rock and drops, and the rock launches the injury to the workman to the excavation space when preventing the rock burst.)

一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构

技术领域

本发明涉及安全工程管理装置技术领域,具体为一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构。

背景技术

目前,随着对能源、资源、地下空间等的需求的增加。煤炭、金属矿山等逐渐转向深部开采,深埋引水隧洞等也需要布置在深埋岩体中。因此深部地下空间利用和深部地下资源开采变得越来越重要。

工程过程中,工人进入深井内进行人工开挖。深部地下岩体广泛分布各种尺度的节理面,如层理、节理面、断层等。在高应力环境下,由于开挖作用、注水作用或油气开采等扰动了地下原有的应力平衡状态,容易造成节理面、断层活化,从而诱发滑移型岩爆。

岩爆是地下岩体工程围岩发生强烈脆性破坏的一种动力失稳现象,具有围岩突然猛烈的向开挖空间弹射、抛掷等特征,岩爆会造成围岩崩塌、隧道或巷道堵塞、伤害施工人员。因此需要设置相关设备进行防护。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,解决了上述背景技术中在深井开挖过程时扰动了地下原有的应力平衡状态,会导致产生岩爆的可能,进而对施工人员存在安全隐患的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,埋于深井本体内。包括基座、网布一、网布二和多个贴附组件,所述基座绕轴线等角度布置在深井本体顶部边缘,多个贴附组件位于基座下方,所述多个贴附组件沿深井本体深度方向等距离布置,贴附组件紧紧抓住深井本体内部岩壁,所述网布一位于基座和贴附组件之间,相邻贴附组件之间通过网布二相连。

所述贴附组件由多个连接板组成,所述连接板绕轴线环形布置,所述连接板之间连接有塑料棒,连接板顶部铰接有多个钩爪,所述钩爪嵌入岩壁缝隙内,连接板固定安装有圆柱,圆柱穿过连接板插入岩壁缝隙内。

优选的,所述连接板内部开设有腔室,腔室内固定安装有长管,长管远离岩壁一端倾斜向上,倾斜角度为°,所述长管内设有铁球,长管内部中央处设有弧形凹陷,长管中央处开设有针孔,长管下方设有光束发射器,长管上方设有光束接收器,光束发射器射出光束通过针孔射向光束接收器,所述长管远离岩壁一端固定安装有两个导电片,两个导电片互不接触,铁球均能与两个导电片接触,所述导电片电性连接有单片机。

优选的,所述单片机下方设有电池组,连接板内设有警报器,所述光束接收器、光束发射器、单片机、电池组、警报器电性连接,当长管远离岩壁一端向下倾斜时,铁球滚动至最远处与两个导电片接触,令电回路闭合使得单片机控制警报器发出警报。警报器有警鸣器、指示灯组成。

优选的,所述圆柱一端开设有收纳槽,圆柱一侧设有中空的插杆,插杆一端贯穿圆柱插入岩壁空隙内,插杆插入岩石内一端开设有泄漏孔,插杆杆身与圆柱螺纹连接,插杆杆身设有多个软支棒,插杆连接有注胶器。

优选的,所述注胶器由存储仓、活塞杆、软管组成,存储仓与连接板连接,存储仓内充满胶水,存储仓内部与活塞杆滑动配合,活塞杆顶端延伸至存储仓外,存储仓下端与插杆连通,下压活塞杆令胶水通过软管进入插杆内,并从插杆的泄漏孔处喷出。

优选的,所述基座顶部设有锚杆,锚杆竖直贯穿基座插入岩土内,所述锚杆远离基座一侧设有铆钉,铆钉插入岩土内,铆钉与锚杆之间固定捆绑有钢丝绳。

优选的,还包括有钢筋,钢筋依次穿过多个基座,钢筋首尾相连形成闭合的圆,所述钢筋镶嵌与基座内。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构。具备以下有益效果:

1、该基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,借助基座、锚杆、铆钉配合,提高基座与地面的牢固性,在借助网布一、网布二将多个贴附组件串联起来。贴附组件支撑深井岩壁,再通过长管、铁球、光束发射器、光束接收器以及导电片配合,反应不同情况的岩石崩塌状况。通过连接板、网布配合,阻碍坍塌岩石掉落,防止岩爆时岩石向开挖空间弹射对工人造成伤害。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为本发明贴附组件结构示意图;

图3为本发明连接板结构剖视图;

图4为本发明图3中A处结构放大图;

图5为本发明圆柱结构剖视图;

图6为本发明结构工作展示图;

图7为本发明局部结构状态一图;

图8为本发明局部结构状态二图;

图9为本发明避难仓结构展示图;

图10为本发明框架钢结构示意图;

图11为本发明圆盘结构示意图。

图中:1基座、2网布一、21网布二、3贴附组件、31连接板、311腔室、32长管、33铁球、34针孔、35光束发射器、36光束接收器、37导电片、38单片机、39电池组、4塑料棒、5钩爪、6存储仓、61活塞杆、62软管、7圆柱、71收纳槽、72插杆、73泄漏孔、74软支棒、8警报器、9锚杆、91铆钉、92钢丝绳、10深井本体、11钢筋、12底柱、13齿条、14圆盘、141铰接块、142支杆、143铰接棒、15框架钢、151镶嵌槽、16铁板、161绳索、17避难仓、171连接块、172钢条、173铁片、174钢圈、175门板。

具体实施方式

本发明实施例提供一种基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,如图1-11所示,埋于深井本体10内,整个装置用于深井深度不超过8米。包括基座1、网布一2、网布二21和多个贴附组件3,基座1绕轴线等角度布置在深井本体10顶部边缘处。多个贴附组件3位于基座1下方,多个贴附组件3沿深井本体10深度方向等距离布置,贴附组件3紧紧抓住深井本体10内部岩壁。网布一2位于基座1和贴附组件3之间,相邻贴附组件3之间通过网布二21相连。

贴附组件3由多个连接板31组成。网布一2上端与基座1固定捆绑,网布一2下端与连接板31固定捆绑。网布二21端部分别与上、下连接板31固定捆绑。

连接板31绕轴线环形布置,连接板31之间焊接有塑料棒4。连接板31顶部铰接有多个钩爪5,钩爪5嵌入岩壁缝隙内,连接板31固定安装有圆柱7,圆柱7穿过连接板31插入岩壁缝隙内。通过连接板31、塑料棒4组成圆环,令连接板31与岩壁相抵触。

基座1顶部设有锚杆9,锚杆9竖直贯穿基座1插入岩土内,锚杆9远离基座1一侧设有铆钉91,铆钉91插入岩土内。铆钉91与锚杆9之间固定捆绑有钢丝绳92。钢丝绳92呈紧绷状态。

先进行开挖,当开挖到一定程度时,将基座1沿井口边缘等距离布置。在布置基座1的同时,将锚杆9贯穿基座1插入岩土内,将铆钉91插入岩土内。用钢丝绳92固定捆绑在锚杆9、铆钉91之间。接着将连接板31紧靠岩壁,把连接板31上钩爪5嵌入岩壁缝隙。在连接板31之间焊接塑料棒4。同时,将圆柱7插入岩壁缝隙。

当深井岩壁因开挖导致节理面、断层活化,从而诱发滑移型岩爆。岩石崩塌或者石块飞溅出来时,受到网布一2、网布二21阻挡。阻止石块向开挖空间弹射。而连接板31、塑料棒4组成的圆环支撑岩壁,可进一步阻挡岩石崩塌下滑。

即便岩石崩塌区域在连接板31处,若崩塌导致该处连接板31的钩爪脱离岩壁,但只要其他周围的连接板31未脱离岩壁,即可保证崩塌处连接板31仍旧保持原状抵住岩石。且有网布拉拽连接板31,可防止连接板31掉落。

连接板31内部开设有腔室311,腔室311内固定安装有长管32,长管32远离岩壁一端倾斜向上,倾斜角度为15°。长管32内设有铁球33,长管32内部中央处存在弧形凹陷,长管32中央处开设有针孔34。长管32下方设有光束发射器35,长管32上方设有光束接收器36。光束发射器35、光束接收器36与腔室311内壁焊接。

光束发射器35射出光束通过针孔34射向光束接收器36,长管32远离岩壁一端固定安装有两个导电片37。两个导电片37互不接触,铁球33均能与两个导电片37接触,导电片37电性连接有单片机38。

单片机38下方固定安装有电池组39。电池组39固定在腔室311底部。连接板31内固定安装有警报器8。光束发射器35、光束接收器36、单片机38、电池组39、警报器8电性连接。警报器8有警鸣器、指示灯组成。由于警报器8是常规技术手段,因此不作详细描述。

工作时,初始状态如附图3、4所示。因岩石松动使得岩石突出导致连接板31向内侧倾斜,长管32远离岩壁一端向下倾斜时,铁球33滚至长管32凹陷处。铁球33将针孔34堵住,光束接收器36不能收到光束发射器35射出的光线,并将信号传递给单片机38令警报器8指示灯亮起。

上述状态由于连接板31倾斜程度不高,故崩塌不严重只有零碎石块会掉落。

当铁球33滚动至最远处与两个导电片37接触,令电回路闭合使得单片机38控制警报器8警鸣器发出警报。此状态连接板31倾斜程度严重,表示崩塌严重。位于井口处的工人听到警鸣器响起继而喊人救援。

圆柱7一端开设有收纳槽71,圆柱7一侧设有中空的插杆72,插杆72一端贯穿圆柱7插入岩壁空隙内。插杆72插入岩石内一端开设有泄漏孔73,插杆72杆身与圆柱7螺纹连接,插杆72杆身固定安装有多个软支棒74,插杆72连接有注胶器。

软支棒74原本处于收纳槽71内。当连接板31与岩壁接触,将圆柱7抵住岩石并转动插杆72。插杆72拧入岩壁缝隙内,软支棒74从收纳槽71内伸出。由于插杆72插入岩壁会导致岩壁缝隙增大,故软支棒74进入岩壁缝隙后利用注胶器将胶水挤入缝隙内。令胶水以及软支棒74填满缝隙,从而增加连接板31与岩壁之间的牢固性。

注胶器由存储仓6、活塞杆61、软管62组成,存储仓6与连接板31连接,存储仓6内充满胶水,存储仓6内部与活塞杆61滑动配合,活塞杆61顶端延伸至存储仓6外,存储仓6下端与插杆72连通,下压活塞杆61令胶水通过软管62进入插杆72内,并从插杆72的泄漏孔73处喷出。

与现有技术相比,该基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,借助基座1、锚杆9、铆钉91配合,提高基座1与地面的牢固性,在借助网布一2、网布二21将多个贴附组件3串联起来。贴附组件3支撑深井岩壁,再通过长管32、铁球33、光束发射器35、光束接收器36以及导电片37配合,反应不同情况的岩石崩塌状况。通过连接板31、网布配合,阻碍坍塌岩石掉落,防止岩爆时岩石向开挖空间弹射对工人造成伤害。

基座1还包括有钢筋11,钢筋11依次穿过多个基座1,钢筋11首尾相连形成闭合的圆,钢筋11镶嵌与多个基座1内。提高基座1之间的连接性。

如附图6所示,深井底部设置有避难仓17和保护组件,保护组件位于深井本体10底部,避难仓17位于保护组件一侧。避难仓17埋于深井本体10岩壁内。

保护组件包括底柱12、齿条13、框架钢15和铁板16。底柱12插在深井本体10底部中央处,齿条13等距离布置在底柱12四周。齿条13之间通过框架钢15连接,框架钢15位于齿条13顶部。

相邻框架钢15之间相互搭接,框架钢15相互搭接处螺纹连接有螺栓,螺栓贯穿框架钢15伸入齿条13内。螺栓与齿条13螺纹连接。框架钢15一侧与铁板16铰接。

初始状态,铁板16向上翻起。一旦报警器8的警鸣器发出响声,工人将铁板16翻下,铁板16一端靠在底柱12上。工人躲入避难仓17内。为此可在避难仓17内放置有部分食物和水。

齿条13滑动配合有圆盘14,圆盘14下方设有支杆142,支杆142与齿条13齿槽卡住。圆盘14底部焊接有铰接块141,铰接块141端部与支杆142端部之间铰接有铰接棒143,铰接块141限制铰接棒143向上转动。圆盘14起到辅助支撑框架钢15的作用。

避难仓17由连接块171、钢条172、铁片173、钢圈174和门板175组成,钢条172等角度焊接在连接块171四周,铁片173焊接在相邻钢条172之间,钢圈174与钢条172焊接,门板175与钢圈174铰接。避难仓17连接有气管,气管沿深井壁向上延伸至井口外。为躲入避难仓17内工人提供空气。

由于气管只是一根普通的软管,故不作详细描述并不在附图画出。

框架钢15开设有两个镶嵌槽151,两个镶嵌槽151中心对称布置,框架钢15相互搭接组成多边形框架,框架钢15端部嵌入岩土内。从而提高框架钢15与岩壁之间的牢固程度。

铁板16一侧固定捆绑有绳索161,绳索161用于拉拽铁板16。

根据上述,铁板16翻下时形成锥形面,再借助底柱12、齿条13、圆盘14支撑形成挡棚。对掉落的岩石进行阻挡,且由于挡棚顶部凸起,故掉落的岩石会滚到边缘处。避免打开铁板16时中央处存在石块而砸到人。此状况适用于深井崩塌情况轻,碎石掉落不多,警报器8只有指示灯亮起。

当深井崩塌严重,警报器8的警鸣器响起时,工人拉拽绳索161将铁板16翻下,同时躲入避难仓17内等待救援。

综上所述,该基于安全工程管理用于深井开挖防岩爆的防护机构,借助基座1、锚杆9、铆钉91配合,提高基座1与地面的牢固性,在借助网布一2、网布二21将多个贴附组件3串联起来。贴附组件3支撑深井岩壁,再通过长管32、铁球33、光束发射器35、光束接收器36以及导电片37配合,反应不同情况的岩石崩塌状况。通过连接板31、网布配合,阻碍坍塌岩石掉落,防止岩爆时岩石向开挖空间弹射对工人造成伤害。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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