一種井下支護用支柱及其構筑方法
【專利摘要】本發明一種井下支護用支柱及其構筑方法涉及一種用于井下控制巷道變形和過空巷支護用的可以快速構筑的支柱及其構筑方法。其目的是為了提供一種能夠減少巷道變形、底鼓，使用安全，結構簡單，成本低的井下支護用支柱以及一種快速安全的井下支柱構筑方法。本發明一種井下支護用支柱包括豎直放置的充填袋，所述充填袋內部設置有袋體隔層，所述袋體隔層將充填袋分為上腔體和下腔體，所述上腔體內填充有發泡水泥，下腔體內填充有速凝水泥，所述上腔體和下腔體上均設置有注漿口和排氣口。
【專利說明】一種井下支護用支柱及其構筑方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種支柱和一種支柱構筑方法，特別是涉及一種用于井下控制巷道變形和過空巷支護用的可以快速構筑的支柱及其構筑方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國采煤工業的發展，井下支護方式從木支護、砌碹支護、型鋼支護、單體支護等等，到目前最成熟、應用最廣泛的錨桿支護，這些支護手段很好地保證了煤礦安全生產的順利進行。但是，由于煤礦井下地質條件的多樣性，有些巷道在礦壓條件下變形很大，工字鋼和單體支護被壓斷，巷道兩旁的木垛支護被垮，巷道間隔一定時間就要翻修，花費的人力和材料費用很高；有些巷道存在巷道礦壓，回采巷道變形大，3米高的巷道，在回采過程中底鼓嚴重，巷道高度甚至被壓到半米高，給井下安全生產帶來很大困難；有些工作面過空巷時采用單體支護，但是單體支護過空巷技術經常發生空巷嚴重變形、冒頂、單體鉆底、壓架的生產事故，給煤礦安全生產造成嚴重損失。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種能夠減少巷道變形、底鼓，使用安全，結構簡單，成本低的井下支護用支柱以及一種快速安全的井下支柱構筑方法。
[0004]本發明一種井下支護用支柱，包括豎直放置的充填袋，所述充填袋內部設置有袋體隔層，所述袋體隔層將充填袋分為上腔體和下腔體，所述上腔體內填充有發泡水泥，下腔體內填充有速凝水泥，所述上腔體和下腔體上均設置有注漿口和排氣口。
[0005]本發明一種井下支護用支柱，其中所述充填袋的側面縫制有支撐筋，支撐筋外側粘有一層高強度膠帶，所述支撐筋的材料為高強度塑料繃帶或鋼絲。
[0006]本發明一種井下支護用支柱，其中所述支撐筋為從上向下依次排列的多個圓環或一個螺旋狀支撐筋。
[0007]本發明一種井下支護用支柱，其中所述發泡水泥的強度大于等于2MPa，壓縮變形量大于等于10%。
[0008]本發明一種井下支護用支柱，其中所述速凝水泥的充填體強度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin，所述速凝水泥選用硅酸鹽水泥，所述硅酸鹽水泥中添加有促凝劑和促凝填料。
[0009]本發明一種井下支護用支柱，其中所述速凝劑選用鋁礬土，所述促凝填料選用礦渣或石灰石。
[0010]本發明一種井下支護用支柱，其中所述充填袋的材料為尼龍涂布。
[0011]本發明一種井下支護用支柱的構筑方法，包括以下步驟:
[0012]a)在巷道靠近煤壁的頂板上懸掛充填袋，使充填袋8沿豎直方向自由垂下；
[0013]b)在充填袋外側四周安裝若干個豎直方向的夾板，保證充填袋沿豎直方向放置；
[0014]c)將充填袋的上腔體和下腔體的注漿口與注漿管路連接，注漿管路的另一端與充填設備相連；
[0015]d)啟動充填設備，先向下腔體內注滿速凝水泥；
[0016]e)下腔體內的速凝水泥凝結后，再向上腔體內注滿發泡水泥；
[0017]f)上腔體內的發泡水泥凝結后，撤去充填袋外側安裝的夾板。
[0018]本發明一種井下支護用支柱的構筑方法，其中所述速凝水泥的充填體強度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin，所述速凝水泥選用硅酸鹽水泥，所述發泡水泥的強度大于等于2MPa，壓縮變形量大于等于10%。
[0019]本發明一種井下支護用支柱的構筑方法，其中所述充填設備選用礦用螺桿式注漿栗O
[0020]本發明一種井下支護用支柱及其構筑方法與現有技術不同之處在于本發明一種井下支護用支柱采用“讓-抗”支護原理，通過設置袋體隔層，將充填袋內部分為上腔體和下腔體，并分別向上腔體和下腔體內充填不同性質的水泥，產生不同的效果。上腔體內的發泡水泥的充填體強度較小，同時具有較大的壓縮變形量，保證支柱具有一定的讓壓變形量和較高的殘余支撐強度，因而可以減小巷道內頂板的壓力，防止充填體受壓碎裂，起到“讓壓”的效果，有效解決巷道因礦壓過大而造成的變形、底鼓等現象；下腔體內的速凝水泥充填體強度較大，同時初凝速度快，保證支柱具有較高的初撐力強度和持續支撐強度，起到“抗壓”的效果，以及保證巷道的支撐能力。本發明一種井下支護用支柱可以有效減少煤礦井下安全隱患，降低安全成本。所選材料均為現有低成本材料，生產成本較低。本發明一種井下支護用支柱的構筑方法施工步驟簡單，成型快速，通過注漿管路實現遠距離構筑，施工安全性較高。
[0021]下面結合附圖對本發明的一種井下支護用支柱及其構筑方法作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明一種井下支護用支柱中實施例1的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明一種井下支護用支柱中實施例2的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1，如圖1所示，本發明一種井下支護用支柱包括豎直放置的圓柱型充填袋8，充填袋8的材料為尼龍涂布。充填袋8內部設置有袋體隔層6，袋體隔層6將充填袋8分為上腔體3和下腔體I。上腔體3內填充有發泡水泥，發泡水泥的強度大于等于2MPa，壓縮變形量大于等于10%。上腔體3內的發泡水泥強度較低，且變形量較大，可以保證支柱具有一定的讓壓變形量和較高的殘余支撐強度，因而可以減小巷道內頂板的壓力，防止充填體受壓碎裂，起到“讓壓”的效果，有效解決巷道因礦壓過大而造成的變形、底鼓等現象。下腔體I內填充有速凝水泥，并要求其充填體強度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin。下腔體I內的速凝水泥充填體強度較大，同時初凝速度快，保證支柱具有較高的初撐力強度和持續支撐強度，起到“抗壓”的效果，以及保證巷道的支撐能力。本實施例中的速凝水泥選用硅酸鹽水泥，并在硅酸鹽水泥中添加有促凝劑和促凝填料，促凝劑和促凝填料可以起到加速水泥凝結的作用，縮短初凝時間，其中速凝劑選用鋁礬土，促凝填料選用礦渣或石灰石。上腔體3和下腔體I上均設置有注漿口 5和排氣口 2，用于注漿和排氣。充填袋8的側面縫制有支撐筋7，支撐筋7外側粘有一層高強度膠帶9。支撐筋7選用高強度塑料繃帶或鋼絲，用于保證充填袋8始終放置于豎直方向。本實施例中的支撐筋7為多個圓環結構，從上到下依次固定在充填袋8外側。充填袋8頂部設置有多個用于懸掛的吊掛環4。
[0025]本發明一種井下支護用支柱的構筑步驟如下:
[0026]第一步，在巷道靠近煤壁的頂板上懸掛充填袋8，使充填袋8沿豎直方向自由垂下。
[0027]第二步，在充填袋8外側四周安裝若干個豎直方向的夾板，保證充填袋8沿豎直方向放置。
[0028]第三步，將充填袋8的上腔體3和下腔體I的注漿口 5與注漿管路連接，注漿管路的另一端與充填設備相連。充填設備選用礦用螺桿式注漿泵。
[0029]第四步，啟動充填設備，先向下腔體I內注滿速凝水泥。速凝水泥選用硅酸鹽水泥，速凝水泥的充填體強度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin。
[0030]第五步，下腔體I內的速凝水泥凝結后，再向上腔體3內注滿發泡水泥。發泡水泥的強度大于等于2MPa，壓縮變形量大于等于10%。
[0031]第六步，上腔體3內的發泡水泥凝結后，撤去充填袋8外側安裝的夾板。
[0032]實施例2，如圖2所示，本實施例與實施例1不同之處在于，支撐筋7為一個螺旋狀支撐筋7，纏繞在充填袋8外側。
[0033]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種井下支護用支柱，包括豎直放置的充填袋，其特征在于:所述充填袋內部設置有袋體隔層，所述袋體隔層將充填袋分為上腔體和下腔體，所述上腔體內填充有發泡水泥，下腔體內填充有速凝水泥，所述上腔體和下腔體上均設置有注漿口和排氣口。
2.根據權利要求1所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述充填袋的側面縫制有支撐筋，支撐筋外側粘有一層高強度膠帶，所述支撐筋的材料為高強度塑料繃帶或鋼絲。
3.根據權利要求2所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述支撐筋為從上向下依次排列的多個圓環或一個螺旋狀支撐筋。
4.根據權利要求1所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述發泡水泥的強度大于等于21？3，壓縮變形量大于等于10%。
5.根據權利要求1所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述速凝水泥的充填體強度大于等于10腿^，初凝速度小于等于10-！！，所述速凝水泥選用硅酸鹽水泥，所述硅酸鹽水泥中添加有促凝劑和促凝填料。
6.根據權利要求5所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述速凝劑選用鋁礬土，所述促凝填料選用礦渣或石灰石。
7.根據權利要求1所述的一種井下支護用支柱，其特征在于:所述充填袋的材料為尼龍涂布。
8.一種井下支護用支柱的構筑方法，其特征在于:包括以下步驟: 幻在巷道靠近煤壁的頂板上懸掛充填袋，使充填袋8沿豎直方向自由垂下； 幻在充填袋外側四周安裝若干個豎直方向的夾板，保證充填袋沿豎直方向放置； 0)將充填袋的上腔體和下腔體的注漿口與注漿管路連接，注漿管路的另一端與充填設備相連； (1)啟動充填設備，先向下腔體內注滿速凝水泥； 6)下腔體內的速凝水泥凝結后，再向上腔體內注滿發泡水泥； 上腔體內的發泡水泥凝結后，撤去充填袋外側安裝的夾板。
9.根據權利要求8所述的一種井下支護用支柱的構筑方法，其特征在于:所述速凝水泥的充填體強度大于等于10腿^，初凝速度小于等于10-！！，所述速凝水泥選用硅酸鹽水泥，所述發泡水泥的強度大于等于21？3，壓縮變形量大于等于10%。
10.根據權利要求8所述的一種井下支護用支柱的構筑方法，其特征在于:所述充填設備選用礦用螺桿式注漿泵。
【文檔編號】E21D15/02GK104500109SQ201410799114
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】吳懷國, 韓德強, 魏宏亮 申請人:北京瑞諾安科新能源技術有限公司