一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，主要通過井上完成各組件的預制，在巷道內砌筑施工的方式完成。其墻體組件主要包括凹字型結構的座塊、T字型結構的升降支撐塊、三角形結構的摩擦讓壓塊和可縮讓壓塊。本實用新型的沿空留巷墻體具有結構簡單合理、支撐效果好，墻體高度可調，且調整方便、適應性強等特點；墻體所用主要組件均在井上預制完成，強度有保證、質量可靠。其施工方法操作簡便，可依靠單體液壓支柱來實現墻體位置調整和提供主動支撐力幫助切斷巷道采空區側頂板，墻體具有可縮性，可以起到緩沖讓壓作用；施工完成后的先主動后讓壓支護墻體能夠適應沿空留巷頂板壓力的變化規律。
【專利說明】一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種沿空留巷墻體，尤其涉及一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，屬于礦山支護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]無煤柱開采是一項先進的開采技術，它有利于提高煤炭回收率，同時也可以消除或減少因煤柱引起的災害，近年來被廣泛采用。
[0003]沿空留巷是無煤柱開采的重要發展方向。因沿空留巷具有，可取消維護巷道的煤柱，提高煤炭資源采出率、充分利用合理開發煤炭資源、延長礦井服務年限、有利于礦山可持續發展；變掘巷為留巷，減少巷道掘進量，降低沖擊地壓和瓦斯突出的危險性、有利于礦山的安全生產；縮短了準備時間，緩解采掘接替矛盾，提高礦山的生產效率；不留煤柱，取消孤島工作面及縮短搬家時間，減少集中應力的影響，有利于防止發生火災，實現礦井安全生產和提高礦井技術經濟效益等優點，而被廣泛應用于煤礦無煤柱開采領域。
[0004]巷旁支護是留巷成功的關鍵，對沿空留巷的優勢能否充分發揮具有重要影響。巷旁支護應同時起到支承、切頂、隔離的作用，需要具備較快的增阻速度、較高的支護阻力、足夠的可縮量以及合理的經濟性。傳統的巷旁支護體都存在一定的弊端，如木垛支護和密集支柱支護支護阻力小、材料消耗量大、密閉性差；矸石帶和料石垛支護可縮量大、勞動強度大、采空區漏風嚴重；混凝土砌塊砌體墻面臨砌塊重，工人勞動強度高，砌墻時間長以及輔助運輸量大等缺點；近些年發展起來的整體澆注巷旁充填技術需要建立一套較為復雜的充填系統，成本過高，而且存在巷旁支護體早期強度低、脫模時間久的問題。此外，現有沿空留巷方式的共同特點之一，就是屬于被動受力，在頂板下沉中逐步產生并提高支撐力，從而阻止頂板的進一步下沉與變形破壞。單純靠改變墻體的強度來抵抗老頂的回轉變形，如果老頂回轉載荷過大時采取硬抗就會使墻體失穩，甚至壓裂或壓垮墻體。而老頂的回轉下沉載荷是不可抗拒的，這就要求墻體具有可縮性且能緩沖沖擊載荷。而且以往的沿空留巷方式還存在留巷速度慢，難以適應綜采工作面的快速推進的缺點。
[0005]中國專利申請CN102587933A公開了一種采用預制墻體的沿空留巷方法。其通過先在巷道一側進行混凝土墻體組塊預制，再將預制好的混凝土墻體組塊拖移至巷旁支護位置的方法，以通過初期承壓能力較大的預制墻體，減小墻體施工對采煤工作面推進速度的影響，進而提高留巷速度。在現有技術中，這不失為一種十分先進的沿空留巷方法，但這種方法客觀上也存在十分明顯的不足之處，主要是，采用預制墻體沿空留巷的巷道斷面一般較大，巷道寬度達5m左右，在工作面前方超前支承壓力的影響下，巷道頂板往往會發生較大的下沉，這種下沉將使得巷道頂板的形狀成為向下彎曲的圓弧面，也就是說，在豎直方向上，巷道頂板各處的高度存在較大的高度差，另一方面，巷道頂板上還有較多錨桿露頭，這將造成預制好的墻體向工作面方向側移操作十分困難甚至無法進行。如果通過降低墻體高度、更多的依靠軟介質接頂的辦法，以滿足墻體向工作面方向側移操作，又無法避免墻體支撐效果降低現象的出現，即，不能起到預期的主動支護的作用。
[0006]由此可見，研究一種既能提高墻體初期承載能力，適應上覆巖層下沉運動帶來的載荷，又能吸收老頂上覆巖層破斷回轉下沉帶來的沖擊能量，使墻體無論在強度還是變形上都能適應強烈的采動影響，并且墻體施工與工作面推進相互影響小，留巷速度快，效果好的沿空留巷巷旁支護具有現實的積極意義。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是，提供一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體。
[0008]本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是，一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，包括座塊、升降支撐塊、摩擦讓壓塊及可縮讓壓塊；其特征在于，
[0009]所述座塊為凹字型結構；
[0010]所述升降支撐塊為T字型結構，所述升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度；
[0011]所述摩擦讓壓塊形狀為直角三角形；
[0012]所述升降支撐塊豎直部分的下段的兩側表面為錐面，所述升降支撐塊T字型結構的豎直部分插入所述座塊的凹部，下沉到位后，該錐面與所述摩擦塊的接觸面相互貼合；
[0013]所述可調節沿空留巷墻體在水平方向上由若干個結構單元連接組成，每個結構單元均為長方體結構，分別由一個座塊、一個升降支撐塊和兩個摩擦讓壓塊組合而成；每相鄰兩個結構單元之間位于所述升降支撐塊T字型結構的水平部分的下表面與所述座塊的頂端平面之間填充有所述可縮讓壓塊；所述可縮讓壓塊、所述升降支撐塊和所述座塊之間的空隙、狹縫處均使用根據要求配制出的不同強度等級的混凝土膠凝材料填充、膠接。
[0014]上述技術方案直接帶來的技術效果是，采用井上預制成型的方式制作預制件，施工作業過程中，不受巷道內狹小空間的制約；
[0015]座塊和升降支撐塊分別為凹字型結構和T字型結構，相互插接到位后，其高度小于最終砌筑成型的墻體的高度，便于運送至狹小的巷道內，并便于將上述插接組件調整至所需位置；
[0016]升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度，這一技術特征可以保證墻體砌筑施工開始前使用單體液壓支柱預先將升降支撐塊向上頂起直至升降支撐塊上部壓緊巷道頂板，進而保證砌筑完成后的墻體對巷道頂板形成有效支撐；
[0017]而且，升降支撐塊豎直部分的下段的兩側表面為錐面，這一技術特征與形狀為直角三角形的摩擦讓壓塊的組合使用，由于緩沖可能來自后期巷道頂板下降時所產生的壓力；
[0018]可縮讓壓塊主要有四個作用，一是密封；二是支撐T形塊，單獨依靠T形塊下端來受力支撐能力相對有限，可縮連接塊可以增大受力面積，而且整個墻體受力更加合理；三是連接兩個墻體結構單元，增加整個墻體的穩定性，墻體到位后經常會受到較大的側向推力，使墻體單元間錯動，可縮讓壓塊受到T形塊的壓力其上下表面會在兩個墻體單元間產生很大的摩擦力來阻止墻體錯動；四是緩沖讓壓作用，可縮讓壓塊為高發泡聚酯類材料、纖維混凝土等具有韌性的軟介質可縮材料，可縮讓壓塊和摩擦讓壓塊起到了配合讓壓的作用。
[0019]作為優選，上述升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度分別大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度20cm ；
[0020]所述升降支撐塊水平部分內預先埋設有捆扎成網格狀的鋼筋，用于增加升降支撐塊T字型結構的水平部分的強度。
[0021]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度分別大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度20cm，最適合單體液壓支柱支撐的位置需要；升降支撐塊水平部分內預先埋設有捆扎成網格狀的鋼筋，可以增加升降支撐塊T字型結構的水平部分的強度。
[0022]進一步優選，上述摩擦讓壓塊中埋設有鋼筋，所述鋼筋裸露出所述摩擦讓壓塊的外表面。
[0023]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，在摩擦讓壓塊中加入有鋼筋可以提高其強度；最為重要的是，鋼筋的的外表面為所述摩擦讓壓塊的外表面，這一技術特征的采用可以大幅提高摩擦讓壓塊的摩擦系數。可以保證后期混凝土膠凝材料填充完畢后整個墻體的強度，并避免或者相應減少混凝土膠凝材料凝結固化后墻體在高度上的收縮量，保證墻體對巷道頂板的支撐效果。
[0024]在摩擦讓壓塊中加入有鋼筋可以提高其強度；最為重要的是，鋼筋的的外表面為所述摩擦讓壓塊的外表面，這一技術特征的采用可以大幅提高摩擦讓壓塊的摩擦系數。
[0025]綜上所述，本實用新型具有以下有益技術效果:
[0026]1、結構簡單，墻體高度可調，運輸調整方便、適應性強；而且其施工作業操作簡便，墻體砌筑施工完成后，可以保證期對巷道頂板形成有效的支撐，不會在墻體與巷道頂板之間形成縫隙
[0027]2、墻體組件均采用在井上預制成型的方式進行制作，個預制件的強度有保證，且質量可靠；
[0028]3、特別是，墻體砌筑施工中，可依靠單體液壓支柱來實現墻體位置調整和提供主動支撐力幫助切斷巷道采空區側頂板，操作簡便；
[0029]4、墻體組件之間具有一定的可縮性，可以起到緩沖讓壓作用；
[0030]5、先主動后讓壓支護墻體能夠適應沿空留巷頂板壓力變化規律，支撐結構合理、可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體部分組件裝配結構示意圖；
[0032]圖2為本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體結構單元的結構示意圖；
[0033]圖3為本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體施工作業面結構示意圖；
[0034]圖4為本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0036]如圖1、圖2所示，本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，包括座塊1、升降支撐塊2、摩擦讓壓塊3及可縮讓壓塊4 ;其中，座塊I為凹字型結構；
[0037]升降支撐塊2為T字型結構，升降支撐塊2的T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度大于座塊I在前后兩個方向上的寬度；
[0038]摩擦讓壓塊3形狀為直角三角形；
[0039]升降支撐塊2豎直部分的下段的兩側表面為錐面，升降支撐塊2的T字型結構的豎直部分插入座塊I的凹部，下沉到位后，該錐面與所述摩擦塊的接觸面相互貼合；
[0040]上述可調節沿空留巷墻體在水平方向上由若干個結構單元連接組成，每個結構單元均為長方體結構，分別由一個座塊1、一個升降支撐塊2和兩個摩擦讓壓塊3組合而成；每相鄰兩個結構單元之間位于所述升降支撐塊2的T字型結構的水平部分的下表面與所述座塊I的頂端平面之間填充有所述可縮讓壓塊4 ;所述可縮讓壓塊4、所述升降支撐塊2和所述座塊I之間的空隙、狹縫處均使用根據要求配制出的不同強度等級的混凝土膠凝材料填充、膠接。
[0041]優選方式之一，上述升降支撐塊2的T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度分別大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度20cm ;上述升降支撐塊2水平部分內預先埋設有捆扎成網格狀的鋼筋。
[0042]優選方式之二，上述摩擦讓壓塊3中埋設有鋼筋，所述鋼筋裸露出所述摩擦讓壓塊3的外表面。
[0043]為更好地理解本實用新型，現進一步結合附圖對本實用新型的施工方法進行說明。
[0044]如圖3至圖4所示，本實用新型的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體的施工方法，包括以下步驟:
[0045]第一步，先在井上完成混凝土材質的座塊1、升降支撐塊2、摩擦讓壓塊3和可縮讓壓塊4預制成型；
[0046]通過吊裝設備先將座塊I和升降支撐塊2在井上組裝好，并將上述組裝件運送至巷道內，并調整至墻體砌筑位置；
[0047]將摩擦讓壓塊3、可縮讓壓塊4及包括膠凝材料在內的其他砌筑施工材料分別運送至巷道內，完成墻體砌筑前期的各項準備工作；
[0048]第二步，使用單體液壓支柱7將升降支撐塊3向上頂起直至升降支撐塊2上部壓緊巷道頂板；將摩擦讓壓塊3安裝到上述組裝件內，再置入可縮讓壓塊4 ；
[0049]第三步，使用混凝土膠凝材料對上述各預制件相互之間的縫隙進行填充作業和涂抹施工，施工工作面推進一定距離、待上述混凝土膠凝材料凝結固化后，先撤除采空區側的單體支柱7，改換成圓木支柱8進行支撐；
[0050]第四步，施工工作面繼續推進一定距離后，再適時撤除位置靠前的位于巷道一側的單體支柱7 ；
[0051]第五步，重復上述步驟，直至整個墻體的施工完成。
[0052]上述填充作業優選通過混凝土輸送泵噴射的方式完成。
[0053]上述涂抹施工優選通過人工手動操作完成。
[0054]需要補充說明的是，預制墻體各塊體的尺寸及所用混凝土和可縮材料的強度，以及摩擦塊的角度和摩擦系數，單體液壓支柱提供的支護強度以及撤除時機等均根據工作面的具體條件確定，以滿足巷旁支護需要為原則。
[0055]本實用新型中未述及的部分，采用或借鑒已有技術實現。
【權利要求】
1.一種先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，包括座塊、升降支撐塊、摩擦讓壓塊及可縮讓壓塊；其特征在于， 所述座塊為凹字型結構； 所述升降支撐塊為T字型結構，所述升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度； 所述摩擦讓壓塊形狀為直角三角形； 所述升降支撐塊豎直部分的下段的兩側表面為錐面，所述升降支撐塊T字型結構的豎直部分插入所述座塊的凹部，下沉到位后，該錐面與所述摩擦塊的接觸面相互貼合； 所述可調節沿空留巷墻體在水平方向上由若干個結構單元連接組成，每個結構單元均為長方體結構，分別由一個座塊、一個升降支撐塊和兩個摩擦讓壓塊組合而成；每相鄰兩個結構單元之間位于所述升降支撐塊T字型結構的水平部分的下表面與所述座塊的頂端平面之間填充有所述可縮讓壓塊；所述可縮讓壓塊、所述升降支撐塊和所述座塊之間的空隙、狹縫處均使用根據要求配制出的不同強度等級的混凝土膠凝材料填充、膠接。
2.根據權利要求1所述的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，其特征在于，所述升降支撐塊T字型結構的水平部分在前后兩個方向上的寬度分別大于所述座塊在前后兩個方向上的寬度20cm ;所述升降支撐塊水平部分內預先埋設有捆扎成網格狀的鋼筋。
3.根據權利要求1所述的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，其特征在于，所述摩擦讓壓塊中埋設有鋼筋，所述鋼筋裸露出所述摩擦讓壓塊的外表面。
4.根據權利要求1所述的先主動后讓壓支護的可調節沿空留巷墻體，其特征在于，所述可縮連接塊為高發泡聚酯類材料、纖維混凝土及其他具有韌性的軟介質可伸縮材料。
【文檔編號】E21D15/44GK203925530SQ201420173061
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】林東才, 欒恒杰, 林惠立, 張培森, 賈傳洋, 陳澤宇, 代猛猛 申請人:山東科技大學