一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明屬于煤礦巷道支護(hù)領(lǐng)域，具體涉及到一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)家大力推廣無煤柱采礦技術(shù)，以減少?zèng)_擊地壓等災(zāi)害的發(fā)生。沿空留巷是將已采工作面后方的運(yùn)輸順槽或回風(fēng)順槽用一定方法沿采空區(qū)保留下來，作為下一工作面的順槽。采用沿空留巷技術(shù)主要具有以下優(yōu)勢(shì)：提高煤炭資源回收率，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限；少掘一條巷道，降低礦井掘進(jìn)率，緩解采掘接替緊張；消除煤柱護(hù)巷時(shí)煤柱應(yīng)力集中對(duì)開采的不利影響；實(shí)現(xiàn)工作面Y型通風(fēng)，解決隅角瓦斯積聚。這些優(yōu)勢(shì)使得沿空留巷技術(shù)受到某些煤礦企業(yè)的青睞。我國(guó)目前常采用的沿空留巷方法為充填帶、密集支柱、木垛、矸石袋、砌塊等。

采用沿空留巷維護(hù)的巷道一般要經(jīng)歷兩次采動(dòng)高應(yīng)力作用過程，致使巷道圍巖應(yīng)力分布與礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷道圍巖條件惡化，破碎區(qū)和塑性區(qū)范圍大。特別是上一個(gè)工作面回采后，在基本頂向采空區(qū)旋轉(zhuǎn)、下沉過程中，沿空留巷不僅頂板發(fā)生強(qiáng)烈下沉，而且實(shí)煤體幫鼓出和底鼓嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)范圍顯著增大，巷道圍巖變形量大，維護(hù)十分困難。

煤礦采用沿空留巷時(shí)，采用充填帶等方式時(shí)，充填帶被動(dòng)承載，起不到切頂?shù)淖饔?，頂板運(yùn)動(dòng)的力通過充填帶傳遞到底板，造成底鼓，給煤炭回采造成了極大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自升功能，對(duì)頂板提供較大的支撐力，起到切頂?shù)淖饔?，另外具有鋼管混凝土支架的高?qiáng)度，留巷效果好，能解決目前沿空留巷所遇到的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明方案包括：

本發(fā)明公開的一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)，包括底座、內(nèi)部鋼管、單向閥、密封圈、混凝土注漿泵、密封圈卡環(huán)、排氣閥、“∏”形外部鋼管、外部鋼管環(huán)形筋。其特征在于：“∏”形外部鋼管在混凝土充滿中空腔后逐漸升起，“∏”形外部鋼管的水平部分對(duì)頂板起到主動(dòng)支撐作用；混凝土固結(jié)之后，“∏”形外部鋼管、內(nèi)部鋼管和固結(jié)的混凝土構(gòu)成鋼管混凝土支架。

上述的外部鋼管成“∏”形，能夠更好的護(hù)頂。

上述的“∏”形外部鋼管在混凝土充滿管道中空腔后逐漸升起，具有自升特性，在混凝土充填泵的高壓力作用之下，“∏”形外部鋼管的水平部分對(duì)頂板能施加100kN-150kN的作用力，便于切頂，使得留巷效果更佳。

所述“∏”形外部鋼管直徑為190mm-210mm，內(nèi)部鋼管直徑為170mm-190mm，形成鋼管混凝土支架后，其鋼管混凝土支架整體強(qiáng)度能達(dá)到1400kN-1600kN。

上述的單向閥內(nèi)部有一個(gè)彈簧和球體結(jié)構(gòu)，往里面注混凝土的時(shí)候能夠使彈簧收縮，把球頂開，一旦停止注混凝土球就會(huì)在彈簧的作用下恢復(fù)到原位，使得只能單向的注入混凝土而不能讓內(nèi)部的混凝土外流。

上述的“∏”形外部鋼管自帶橫梁，橫梁跨度為1000mm-1200mm。外部鋼管與橫梁連接處為直角。

上述通氣閥內(nèi)部包含高密度鋼絲網(wǎng)、強(qiáng)度高的防水透氣薄膜，能夠保證在通氣的情況下不讓漿液外流。

上述的環(huán)形筋是直徑為25mm，間距為200mm的鋼筋，均勻焊接在外部鋼管上，該環(huán)形鋼筋主要用來增加鋼管混凝土支架的強(qiáng)度。

上述的內(nèi)外部鋼管之間有一橡膠密封圈，能夠貼合內(nèi)外鋼管，“∏”形外部鋼管升起時(shí)，不會(huì)使?jié){液流出。

上述的底座為直徑280mm-320mm、厚度30mm-32mm的圓形實(shí)體結(jié)構(gòu)，能夠保證鋼管混凝土支架受壓而不至于出現(xiàn)鉆入底板的現(xiàn)象。

本發(fā)明公開了一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)，通過內(nèi)部鋼管上的單向閥注入混凝土，管道中空腔注滿后使得“∏”形外部鋼管逐漸升起，“∏”形外部鋼管的水平橫梁對(duì)頂板起到主動(dòng)支撐作用；混凝土固結(jié)之后，“∏”形外部鋼管、內(nèi)部鋼管和固結(jié)的混凝土構(gòu)成鋼管混凝土支架。

本發(fā)明的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)通過幾個(gè)獨(dú)立的個(gè)體組裝而成，能夠?qū)崿F(xiàn)受壓自升，操作方便，成本低，更加安全可靠，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)同時(shí)升起，大大提高了工作效率，適合于在煤礦沿空留巷中推廣使用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明：

圖1：采煤工作面采用自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)沿空留巷側(cè)視圖

圖2:采煤工作面采用自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)沿空留巷俯視圖

圖3:自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)

圖4:單向閥構(gòu)造示意圖

圖5：通氣閥構(gòu)造示意圖

其中：1、基本頂，2、直接頂，3、實(shí)體煤，4、采空區(qū)，5、砌塊，6、鋼管混凝土支架，7、順槽，8、工作面推進(jìn)方向，9、混凝土注漿泵，10、單向閥,11、排氣閥，12、“∏”形外部鋼管，13、外部鋼管環(huán)形筋，14、密封圈，15、內(nèi)部鋼管，16、底座，17、密封圈卡環(huán)，18、混凝土灌注開關(guān)，19、單向閥進(jìn)砼口，20、單向閥出砼口，21、防水透氣薄膜，22、高密度鐵絲網(wǎng)。

具體的實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種用于沿空留巷的自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。

本發(fā)明采用自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)沿空留巷示意圖如圖1所示，砌塊5及其在上面噴射的鋼纖維混凝土起到密封采空區(qū)4中瓦斯等有害氣體進(jìn)入順槽7，而鋼管混凝土支架6則對(duì)頂板有較高的初撐力和高強(qiáng)度，起到切直接頂2和基本頂1以及留巷的作用。

本發(fā)明的鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)如圖3所示。底座16保持鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定并避免鉆底的發(fā)生，密封圈14的位置固定在密封圈卡環(huán)17之下，當(dāng)“∏”形外部鋼管12上升的時(shí)候密封圈14保持不動(dòng)。單向閥進(jìn)砼口17朝向外側(cè)，方便于連接注漿泵9，排氣閥11的位置朝向外側(cè)。充填泵9通過混凝土灌注開關(guān)18將混凝土送入管道中空腔中，在灌注的過程中，管道中空腔中的空氣通過排氣閥11排出。管道中空腔注滿后，“∏”形外部鋼管12在充填泵9的壓力作用之下逐漸升起，并支撐頂板。

本發(fā)明的單向閥結(jié)構(gòu)如圖4所示。該單向閥內(nèi)部有一個(gè)彈簧和球體結(jié)構(gòu)，往里面注混凝土的時(shí)候能夠使彈簧收縮，把球頂開，一旦停止注混凝土球就會(huì)在彈簧的作用下恢復(fù)到原位，混凝土通過單向閥進(jìn)砼口19進(jìn)入，通過單向閥出砼口20進(jìn)入管道中空腔。

本發(fā)明的排氣閥結(jié)構(gòu)如圖5所示。該通氣閥內(nèi)部包含高密度鋼絲網(wǎng)22、強(qiáng)度高的防水透氣薄膜21，該排氣閥結(jié)構(gòu)能夠保證在通氣的情況下不讓漿液外流。

本發(fā)明的沿空留巷施工方法，主要步驟為：

步驟1：沿著采煤工作面推進(jìn)方向8逐漸推進(jìn)，工作面實(shí)體煤3采出之后，形成了采空區(qū)4。

步驟2：在順槽7靠近采空區(qū)4一側(cè)1000mm-1200mm的位置壘砌塊5，砌塊5的寬度400mm-500mm，高度以接觸到直接頂2為止。砌塊5砌完之后，在砌成的墻體上噴射鋼纖維混凝土噴層，噴層厚度100mm-150mm，隔斷采空區(qū)4中的瓦斯等有害氣體進(jìn)入順槽7，砌塊墻在一定程度上也能起到支撐頂板的作用。

步驟3：砌塊墻完成之后，將一架自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)擺放到砌塊墻內(nèi)側(cè)(靠近順槽側(cè))，兩架鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)的間距為800mm-1000mm。

步驟4：安裝完自升式鋼管混凝土支護(hù)系統(tǒng)之后，打開混凝土灌注開關(guān)18，混凝土就會(huì)從單向閥出砼口20進(jìn)入到管道中空腔，管道中空腔注滿后，“∏”形外部鋼管12就會(huì)在壓力的作用下慢慢的升起，而內(nèi)部多余的氣體會(huì)通過帶有防水透氣薄膜21和高密度鐵絲網(wǎng)22的排氣閥11而排出。直到“∏”形外部鋼管12的橫梁達(dá)到直接頂2且具有一定的初撐力時(shí)關(guān)掉混凝土灌注開關(guān)18，停止注混凝土。由于單向閥10的作用，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部混凝土無外流。

步驟5：混凝土灌注完成之后，撤掉混凝土充填泵等設(shè)備，待混凝土在管道中空腔中固結(jié)后，“∏”形外部鋼管12、內(nèi)部鋼管15和固結(jié)的混凝土形成鋼管混凝土支架6支撐頂板、切頂和留巷。

步驟6：待本循環(huán)完成之后，采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。