一种采空区自动封闭方法

1.本发明属于矿山安全领域，涉及一种采空区自动封闭方法。


背景技术：

2.采空区是指地下固体矿物开采后形成的废弃空间，是矿山安全开采面临的重大危险源。矿体开采后，采空区顶板下沉不可避免，当下沉发展到一定程度时必然发生垮塌，进而可能引发事故，严重威胁矿山安全生产。
3.封闭采空区是隔离危险源和防范安全事故的重要措施。理论上，一旦开采结束，就应对采空区进行封闭，但由于监测、排水等排险或监测需要，很难在开采结束时就对采空区一封了之。
4.封闭采空区的最佳时间应在顶板已下沉但未产生大幅下沉前，但在工程实践中，矿山往往很难把握封闭时机，所以往往出现了两种情况，一种情况是在采空区顶板已经发生了相当规模的位移，产生了极大的安全隐患甚至发生安全生产事故后才采取封闭空区的措施，即封闭时间太晚；另一种情况则恰恰相反，是过早封闭采空区，导致人员无法进出观测，甚至使封闭采空区内积水形成新的安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可在采空区顶板下沉至极限位置时自动封堵巷道的采空区自动封闭方法。
6.本发明提供的这种采空区自动封闭方法，在采空区内设置自动点火装置，自动点火装置包括蓄电池及其连接的导电回路，导电回路包括分别通过导线与蓄电池正、负极连接的上触板和下触板，上触板固定于采空区顶板上，下触板设置于上触板的正下方，与下触板导通的导线上连接有金属管；还设置有巷道自动封闭装置，巷道自动封闭装置包括封闭门及其悬吊装置，悬吊装置的悬吊绳从金属管中穿过，穿过段为易燃材质且涂抹易燃物；当采空区顶板下沉至上触板与下触板接触时，导电回路导通，金属管通电发热点燃易燃物将悬吊绳烧断，封闭门自动落下将采空区连通的巷道封堵。
7.上述方法实施时，所述蓄电池包括串联的多个单体电池，串联后的正极和负极分别连接一根导线，其中一根导线连接所述上触板。
8.上述方法实施时，所述金属管的长度方向上侧中心位置处垂直焊接有金属杆，金属杆的上端固定于下触板的下表面中心位置。
9.上述方法实施时，所述金属杆的长度可调。
10.上述方法实施时，所述蓄电池连接的另一根导线上端连接于所述金属管的下侧中心位置。
11.上述方法实施时，所述悬吊装置包括所述悬吊绳及定滑轮和支撑柱，悬吊绳包括两段钢丝绳和它们之间连接的易燃段，较长钢丝绳的下端固定于所述封闭门的上端中心位置处，定滑轮通过安装座固定于采空区近巷道处的顶板上，较长钢丝绳绕过定滑轮后转为
水平，较短钢丝绳的末端固定于支撑柱上，支撑柱的下端固定于采空区底面。
12.上述方法实施时，所述支撑柱连接有水平杆，水平杆的末端通过抱箍固定于所述金属杆的中部。
13.上述方法实施时，所述支撑柱和水平杆及抱箍均为绝缘材质。
14.上述方法实施时，采空区连通巷道处对应所述封闭门的两侧对称设置门套，门套的高度大于巷道高度。
15.本方法将力学与电学有机结合，设置联动的自动点火装置和自动封闭装置，改变现有技术被动的空区封闭方式为主动封闭方式，可把握采空区的最佳封闭时间，在采空区顶板下沉至预设的临界值时，自动点火装置将自动封闭装置的悬吊绳烧断，使封闭门在第一时间快速落下将采空区连通的巷道封堵，精准快速的封闭采空区。简言之，本方法能把握最佳的封闭时机对采空区进行封闭，既可有效防范灾害发生，又能避免产生安全隐患，无需人员巡查，能很好的克服现有技术存在的前述缺陷。
附图说明
16.图1为本发明一个实施例的正常状态示意图。
17.图2为本实施例的封闭章台示意图。
18.图3为图1中的a部放大示意图。
19.图4为图1中的b部放大示意图。
具体实施方式
20.本实施例公开的这种采空区自动封闭方法，采用的装置包括自动点火装置和巷道自动封闭装置。
21.如图1所示，自动点火装置包括蓄电池1、上触板2、下触板3、金属杆4、金属管5、导线6和导线7。
22.蓄电池1可采用多个电池单体串联的方式组成，图1中为两个电池单体串联后分别连接导线6和导线7。
23.导线6的末端与上触板2连接固定。
24.金属管5水平布置，其上侧中心位置处垂直焊接金属杆4，金属杆4的上端固定于下触板2的下侧中心位置。
25.金属杆4的长度可调节，使下触板2的高度位置可调节。
26.导线7连接至金属管5的下侧中心位置。
27.自动点火装置在上触板1与下触板2接触时形成导通电路，所以在各结构件连接好后，需将上触板1与下触板2接触来验证各连接处是否接触良好(金属管发热)。
28.巷道自动封闭装置包括支撑柱8、悬吊绳9、定滑轮10、封闭门11和门套12。
29.支撑柱8为绝缘材质，下端牢固于采空区底板。
30.悬吊绳9包括较长钢丝绳段、较短钢丝绳段及它们之间连接的易燃绳，易燃绳的长度大于金属管的长度，涂有易燃物品。
31.易燃绳与钢丝绳之间的连接可采取这种方式：将两段钢丝绳的连接端弯折成上弯曲的拉钩，易燃绳的两端分别绕于弯钩处并打死结固定，图中仅示出了钢丝绳与易燃绳的
连接位置。
32.定滑轮10通过安装座14固定于采空区顶板的近巷道处。
33.较短钢丝绳段的外端固定于支撑柱8上，易燃绳从金属管5中穿过，较长钢丝绳段绕过定滑轮10后向下，末端固定于封闭门11的上端中心位置。
34.封闭门11的宽度和高度略大于巷道宽度和高度。
35.封闭门11悬吊好后，位于采空区与巷道连通处的上方，底面与巷道顶面平齐。
36.由于封闭门尺寸较大，采用单根钢丝绳悬吊，所以在采空区内对应封闭门10的两侧对称设置可为封闭门下落导向的门套12，门套的高度大于巷道高度，一保证封闭门的顺利落下，不出现卡涩。
37.现场安装时，先安装自动封闭装置，后安装自动点火装置。
38.自动点火装置安装时，支撑下触板2和金属管5的金属杆4通过自动封闭装置的支撑柱8连接的水平杆13固定，水平杆为绝缘杆，末端可通过绝缘抱箍固定金属杆。
39.下触板2位置固定好后，将上触板1固定于下触板正上方的采空区顶板上，尽量使固定上触板的顶板处于水平状态。
40.由于不同矿体的性质不同，顶板下沉极限不同，所以针对不同矿体，上触板1与下触板2之间的间距设置不同，该间距通过调节金属杆4的长度实现。
41.正常状态下，封闭门11悬吊于采空区连通巷道处巷道的正上方，底面与巷道顶面平齐，不影响人员和/设备进出采空区，也不影响采空区积水的排出。
42.当采空区顶板下沉至上触板1与下触板2接触，自动点火装置形成导通回路，金属管5通电迅速发热，易燃绳上涂抹的易燃物品被点燃将易燃绳烧断，封闭门11在重力作用下快速下落封闭将巷道封堵，采空区被封闭。
43.从本方法应用的装置及原理可知，本方法将力学与电学有机结合，设置联动的自动点火装置和自动封闭装置，改变现有技术被动的空区封闭方式为主动封闭方式，可把握采空区的最佳封闭时间，在采空区顶板下沉至预设的临界值时，自动点火装置将自动封闭装置的悬吊绳烧断，使封闭门在第一时间快速落下将采空区连通的巷道封堵，精准快速的封闭采空区。简言之，本方法能把握最佳的封闭时机对采空区进行封闭，既可有效防范灾害发生，又能避免产生安全隐患，无需人员巡查，能很好的克服现有技术存在的前述缺陷。

技术特征：
1.一种采空区自动封闭方法，其特征在于：该方法在采空区内设置自动点火装置，自动点火装置包括蓄电池及其连接的导电回路，导电回路包括分别通过导线与蓄电池正、负极连接的上触板和下触板，上触板固定于采空区顶板上，下触板设置于上触板的正下方，与下触板导通的导线上连接有金属管；该方法还设置有巷道自动封闭装置，巷道自动封闭装置包括封闭门及其悬吊装置，悬吊装置的悬吊绳从金属管中穿过，穿过段为易燃材质且涂抹易燃物；当采空区顶板下沉至上触板与下触板接触时，导电回路导通，金属管通电发热点燃易燃物将悬吊绳烧断，封闭门自动落下将采空区连通的巷道封堵。2.如权利要求1所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述蓄电池包括串联的多个单体电池，串联后的正极和负极分别连接一根导线，其中一根导线连接所述上触板。3.如权利要求2所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述金属管的长度方向上侧中心位置处垂直焊接有金属杆，金属杆的上端固定于下触板的下表面中心位置。4.如权利要求1所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述金属杆的长度可调。5.如权利要求3所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述蓄电池连接的另一根导线上端连接于所述金属管的下侧中心位置。6.如权利要求1所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述悬吊装置包括所述悬吊绳及定滑轮和支撑柱，悬吊绳包括两段钢丝绳和它们之间连接的易燃段，较长钢丝绳的下端固定于所述封闭门的上端中心位置处，定滑轮通过安装座固定于采空区近巷道处的顶板上，较长钢丝绳绕过定滑轮后转为水平，较短钢丝绳的末端固定于支撑柱上，支撑柱的下端固定于采空区底面。7.如权利要求6所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述支撑柱连接有水平杆，水平杆的末端通过抱箍固定于所述金属杆的中部。8.如权利要求7所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：所述支撑柱和水平杆及抱箍均为绝缘材质。9.如权利要求1所述的采空区自动封闭方法，其特征在于：采空区连通巷道处对应所述封闭门的两侧对称设置门套，门套的高度大于巷道高度。

技术总结
本发明公开了一种采空区自动封闭方法，在采空区内设置自动点火装置，自动点火装置包括蓄电池及其连接的导电回路，导电回路包括分别通过导线与蓄电池正、负极连接的上触板和下触板，上触板固定于采空区顶板上，下触板设置于上触板的正下方，与下触板导通的导线上连接有金属管；还设置有巷道自动封闭装置，巷道自动封闭装置包括封闭门及其悬吊装置，悬吊装置的悬吊绳从金属管中穿过，穿过段为易燃材质且涂抹易燃物；当采空区顶板下沉至上触板与下触板接触时，导电回路导通，金属管通电发热点燃易燃物将悬吊绳烧断，封闭门自动落下将采空区连通的巷道封堵，能把握最佳时机封闭采空区，既可有效防范灾害发生，又能避免产生安全隐患，还无需人员巡查。还无需人员巡查。还无需人员巡查。


技术研发人员：刘畅 江飞飞 郭豫宁 郭泽洋 覃敏 祁广禄 何环莎 吕冠颖 李伟明 黄聪 赵亮 马瑞峰
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/9/9