CN104653198B - 一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法 - Google Patents

一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，在架设完拱形棚体后沿巷道方向从外向内分单元铺设填充，先在棚体外侧依次铺设双层塑料网和风筒布，每单元由下而上分段铺，将塑料网与棚体绑定；在棚体与塑料网之间顺巷道方向布置木背板、复新锚杆加固棚体，将棚体与巷道之间空隙用木板或横撑充填，将每单元的空隙两端头封闭；将泡沫混凝土输送到棚体与巷道的空隙充填，充填由下向上进行，每次充填高度1—1.5m，充填中顶时，每2‑3m充填一次；在棚体内侧自下而上喷浆处理，完毕后再进行下一单元铺设充填。本发明充填作业、双层塑料网和风筒布作业、喷浆作业交替进行，实现了充填过程可视化，有效保障了充填质量。

Description

一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法
技术领域
本发明涉及巷道支护施工方法，具体涉及煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，属于岩土支护技术领域。
背景技术
煤炭作为世界主要能源，一直占据着非常重要的地位。我国每年的煤炭生产量和消费量均居于世界前列，在社会经济生活一次能源消费结构中，煤炭始终作为第一能源，是我国能源安全的重要保障。随着经济的高速发展，煤炭的需求量剧增，而且在很长一段时间内将继续占据着十分重要的地位，2009年我国原煤产量达到30.5亿吨，居世界第一。与此相对应，中国煤炭行业每年的巷道掘进长度达6000km，其中10％以上为软岩巷道。我国30几个矿区存有软岩巷道支护问题，数百对矿井的生产和建设都遇到软岩巷道支护技术难题。
我国在可缩性金属支架的应用上取得了很大的发展，形成了U18、U25、U29、U36等一系列定型U型钢。由于U型钢可压缩支架特别适用于围压极为软弱地段，一些公路铁路隧道修建水平较高的国家，如瑞士等，广泛采用U型钢可缩性支架进行隧道开挖初期支护。在大变软岩隧道家竹箐隧道施工中，采用U29可缩性支架作为初期支护，架设后先用薄层喷混凝土封闭，待围岩变形基本稳定后，再复喷混凝土限制支架变形，取得了良好的效果。与U型钢支架相配套的就是壁后充填技术，人们先后进行了有益的探索和尝试，进行过矸石、毛石、水泥砂浆、炉渣、粉煤灰袋装材料和高水灰渣材料等多种材料的巷道支架壁后充填试验，支架壁充填作用十分明显。但是主要工序还没有实现机械化作业，劳动强度大，充填速度缓慢，充填材料力学性能不佳，充填效果不够理想等。因此，开发矿山跨采动压巷道的刚柔结合支护新支护技术及其配套施工方法具有重要的工程意义。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，而提供一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法。
本发明采取的技术方案为：
一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，包括步骤如下：
(1)在架设完拱形棚体后沿巷道方向从外向内分单元铺设填充，每单元(15-20棚)长度10-15m，先在棚体外侧依次铺设双层塑料网和风筒布，每单元由下而上分段铺，最下段的塑料网和风筒布深入底板一段长度，相邻两段之间搭接100-150mm，将塑料网与棚体绑定；
(2)在棚体与塑料网之间顺巷道方向布置木背板、复新锚杆加固棚体，木背板、复新锚杆捆绑于棚体上，相邻两块木背板之间均匀布置复新锚杆；
(3)将棚体与巷道之间空隙用木板或横撑充填，将每单元的空隙两端头封闭；
(4)将泡沫混凝土输送到棚体与巷道的空隙充填，充填由下向上进行，先帮后顶，充填从下部向上部逐步进行，每次充填高度1—1.5m，防止泡沫混凝土分层和充填料物重力造成棚体移动，充填中顶时，每2-3m(3—4棚)充填一次；
(5)在棚体内侧自下而上喷浆处理，以覆盖塑料网为准，完毕后再进行下一单元铺设充填。上述方法中，步骤(1)所述的塑料网和风筒布用铁丝连接后直接一块铺设，为方便相邻两棚塑料网之间连网，提前将搭接处风筒布折起100—200mm，铺网后将风筒布恢复。
步骤(2)中木背板间距1200mm，最下排背板布置在底板以上400mm处。
步骤(4)中的泡沫混凝土为将水和425#水泥以质量比0.45～0.5:1在湿喷机上搅拌机内混合搅拌，形成水泥浆料，放入下搅拌机，经管道送出；将水和发泡剂以质量比40:1的比例混合，形成稀释液，由发泡机发泡；将泡沫通过管路连入水泥浆料管道，让水泥浆料与泡沫一起经过混泡器，形成泡沫混凝土。
步骤(5)所述的喷浆组成为：重量配比水泥：砂子：石子＝1：1.47：2.2，水灰比为0.45左右，速凝剂的掺入量为水泥重量的3％～5％；喷浆厚度40-60mm。
本发明的有益效果是：
1泡沫混凝土是一种大变形可塑性材料，能够很好的吸收围岩变形能
2泡沫混凝土现浇作业保证了U型钢支架在围岩变形过程中充分接触，受力均匀，解决了以往U型钢直接与围岩接触出现的应力集中，造成局部受力破坏弊端；
3充填从下部向上部逐步进行，每次充填高度1—1.5m，防止泡沫混凝土分层和充填料物重力造成棚体移动，有效保证了施工质量；
4充填作业、双层塑料网和风筒布作业、喷浆作业交替进行，实现了充填过程可视化，有效保障了充填质量。
附图说明
图1为棚体截面图；
图2为充填断面图；
其中，1.帮部，2.肩窝，3.中顶，4.木背板，5.双层塑料网和风筒布铺设层，6.棚体，7.泡沫混凝土，8.固定锚杆。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步说明。
实施例1
一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法：
①铺设塑料网、风筒布
架棚后，沿巷道方向从外向内分单元铺设填充，每单元铺设长度约20棚，架棚外侧先铺设双层塑料网、风筒布(可用旧的)，每单元由下而上分段铺，最下段双层塑料网、风筒布深入底板约500mm，相邻塑料网、风筒布之间搭接100mm。
铺设双层塑料网及风筒布时，可一块进行，将双层塑料网展开后与风筒布采用16#铁丝连接，然后多人配合将塑料网托起，多人配合将塑料网串入棚后，然后继续串移直至敷设到位，采用12#铁丝将塑料网与U型钢棚体固定，相邻两棚塑料网、风筒布采用搭接，搭接长度100mm。为方便相邻两棚塑料网之间连网，提前将搭接处风筒布折起100—200mm，铺网后将风筒布恢复。对于布置木墩(木垛)区域，铺网前及时拆除。
②、加固棚体、架棚区域端头封堵
顺巷道方向布置木背板、复新锚杆加固棚体，木背板规格为30×100×1200mm，复新锚杆规格：Φ20×1200mm，木背板、复新锚杆布置在棚体与塑料网之间，用12#联网丝捆绑于棚体上，背板间距1200mm，最下排背板布置在底板以上400mm处。相邻两块木背板之间均匀布置两根复新锚杆，间距400mm，为防止充填泡沫混凝土时塑料网受压鼓出，局部可增加复新锚杆。背板、复新锚杆充填前及时布置，不再集中布置。
③采取30mm厚木模板钉制，并根据需要加横撑，将棚体与巷道之间空隙充填密实。
④充填
对U型钢棚体与围岩之间空隙喷射泡沫混凝土，平均厚度200mm，每次充填高度1—1.5m。充填由下向上进行，先帮后顶，充填从下部向上部逐步进行。
帮部、肩窝充填：帮部及肩窝区域为底板以上至中顶两侧各1m处。一次充填不超过20棚，充填时，将喷头插入棚档内进行充填，充填至喷头处后充填另一帮(肩窝)，考虑喷浆充填物凝固较慢及防止压坏发泡剂，每次充填高度约1m，棚体两侧交替喷浆充填，以防止充填料物重力造成棚体移动。
中顶充填：充填中顶时，每3-4棚充填一次，充填时，人员站在脚手架上将喷头置于充填区域下一棚棚档对充填区域进行充填，充填至充填物将要溢出时，停止充填并重新铺网，然后依次充填下一区段。
充填时一人扶喷头，一人协助拉移管路并负责安全监护，为防止充填过程中受喷头反作用力影响人员站位不稳，提前采用棕绳或8#铁丝将喷头固定在U型钢棚或拉杆上。充填中突然发生堵塞故障时应紧握喷头，立即通知湿喷机操作人员停机处理。一次喷射应将拌料全部用净，当喷射工作结束后，必须将湿喷机内外部所有灰浆或材料清理干净。开、停机时应严格按照湿喷机操作规程进行。
泡沫混凝土制备：将水和425#水泥以0.45～0.5:1的比例在湿喷机上搅拌机内混合搅拌，形成浆料，放入下搅拌机，通过活塞泵经管道送出；与此同时，将水和GOR-1型复合发泡剂以40:1的比例混合，形成稀释液，由专用发泡机发泡；将泡沫通过管路连入水泥浆管道，让水泥浆与泡沫一起经过混泡器，形成泡沫混凝土；
泡沫混凝土与经速凝剂泵输送的HT-Q1型煤矿湿喷液态速凝剂混合后(速凝剂与水泥配合质量比为1:40)，通过喷浆管路输送至喷射面。
⑤喷浆
架棚后集中对塑料网进行喷浆封闭，喷厚50mm(以覆盖塑料网为宜)。
喷浆前首先采用风筒布对棚体的U型钢棚拉杆、固定卡进行包裹保护
喷浆以覆盖塑料网为准，喷厚50mm。喷射顺序为：先帮后顶、自下而上、由北向南喷射，喷浆时。喷浆料严格按比例进行配比，喷射混凝土标号为C20，重量配合比为水泥：砂子：石子＝1：1.47：2.2，水灰比为0.45左右。速凝剂的掺入量为水泥重量的3％～5％。

Claims (5)

1.一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)在架设完拱形棚体后沿巷道方向从外向内分单元铺设填充，每单元长度10-15m，先在棚体外侧依次铺设双层塑料网和风筒布，每单元由下而上分段铺，最下段的塑料网和风筒布深入底板一段长度，相邻两段之间搭接100-150mm，将塑料网与棚体绑定；
(2)在棚体与塑料网之间顺巷道方向布置木背板、复新锚杆加固棚体，木背板、复新锚杆捆绑于棚体上，相邻两块木背板之间均匀布置复新锚杆；
(3)将棚体与巷道之间空隙用木板或横撑充填，将每单元的空隙两端头封闭；
(4)将泡沫混凝土输送到棚体与巷道的空隙充填，充填由下向上进行，先帮后顶，充填从下部向上部逐步进行，每次充填高度1—1.5m，防止泡沫混凝土分层和充填料物重力造成棚体移动，充填中顶时，每2-3m充填一次；
(5)在棚体内侧自下而上喷浆处理，以覆盖塑料网为准，完毕后再进行下一单元铺设充填。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，其特征是，步骤(1)所述的双层塑料网和风筒布用铁丝连接后直接一块铺设。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，其特征是，步骤(2)中木背板间距1200mm，最下排背板布置在底板以上400mm处。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，其特征是，步骤(4)中的泡沫混凝土为将水和425#水泥以质量比0.45～0.5:1在湿喷机上搅拌机内混合搅拌，形成水泥浆料，放入下搅拌机，经管道送出；将水和发泡剂以质量比40:1的比例混合，形成稀释液，由发泡机发泡；将泡沫通过管路连入水泥浆料管道，让水泥浆料与泡沫一起经过混泡器，形成泡沫混凝土。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿软岩大变形巷道支护中泡沫混凝土的充填施工方法，其特征是，步骤(5)所述的喷浆组成为：重量配比水泥：砂子：石子＝1：1.47：2.2，水灰比为0.45，速凝剂的掺入量为水泥重量的3％～5％；喷浆厚度40-60mm。
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