CN105003299B - 一种沿空留巷柔性充填袋及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，由底部承压腔、可缩刚性骨架、泄压阀和浆体腔构成。一种沿空留巷柔性充填袋的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：1）工作面推进过程中，在工作面运输顺槽构筑沿空留巷下部的刚性墙体；2）将本发明安设在刚性墙体上部；3）将本发明的浆体腔和承压腔连接上乳化液管路，使浆体腔膨胀至完全接顶，设置浆体腔和承压腔泄压阀的阀值；4）基本顶逐渐回转触矸，浆体腔间断泄压至基本顶完全触矸压实；5）巷道服务任务完成后，卸掉承压腔内部乳化液，回收充填袋。本发明有利于提高充填体对采空区的密封效果，达到密封留巷的目的。
Description
技术领域
本发明涉及沿空留巷领域，特别涉及一种沿空留巷柔性充填袋及其使用方法。
背景技术
随着无煤柱开采沿空留巷技术的发展，巷旁充填技术及其应用已越来越受到重视。沿空留巷需经受两次采动影响，矿压显现强烈，巷道维护难度大，传统的刚性充填体，沿空留巷侧存在严重漏风，引起蹿风以及引发采空区发火等严重问题。近年来，沿空留巷柔性墙体理论逐渐被广泛接受。沿空留巷柔性支护体具有诸多优点，首先，柔性充填体由于具有柔软易变性的特性，可以根据顶板的回转逐渐与充填体紧密接触，实现隔离采空区与巷道的目的。一般的柔性充填袋只是具有柔软易变性的特性，当巷道高度较大，顶板回转距离大时，柔性充填袋容易被挤破，失去支护和密封的作用。
为了解决上述问题，提出了一种沿空留巷柔性充填袋及其使用方法，该充填袋不仅具有柔性易变性的特性，同时还具有刚性的外部框架防止充填袋因变形量过大而涨破。浆体腔上部设置有泄压阀，当压力达到设定值，泄压阀自动开启，使浆体腔内部的压力始终保持一个定值，进一步适应顶板大范围回转及防止涨破，保证沿空留巷的成功。
发明内容
本发明的目的是为克服上述沿空留巷巷旁充填体漏风严重，蹿风及引起采空区发火和浆体腔易涨破的不足，提供一种沿空留巷柔性充填袋及其使用方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方法为：
一种沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，一种沿空留巷柔性充填袋由承压腔、可缩刚性骨架、泄压阀和浆体腔构成；浆体腔设置在可缩刚性骨架内部；可缩刚性骨架和浆体腔组成的整体安放在承压腔上部；浆体腔的上部设置有泄压阀，承压腔的侧面设置有泄压阀；所述可缩刚性骨架可随着浆体腔内部液体的体积的变化而伸缩，同时可以在采空区侧切断直接顶；所述浆体腔和承压腔内部充填浆体；所述浆体腔的承压范围在，承压腔的承压范围在。具有安装操作简单，可缩量大，控制基本顶回转触矸和切断直接顶的特点。可缩刚性骨架具有类似弹簧的性质，当浆体腔充满浆液时，刚性骨架会被拉直，随着巷道上覆岩层的回转运动，充填袋在压力的作用下会发生变形以适应顶板的回转，此时，刚性骨架会发生折叠变形，在适应顶板运动的同时也为内部的浆体腔提供了框架的作用，防止了浆体腔涨破的发生。浆体腔的承压范围在，承压腔的承压范围在浆体腔上部设置有泄压阀，当压力达到设定值，泄压阀自动开启，使浆体腔内部的压力始终保持一个定值，进一步适应顶板大范围回转及防止涨破，泄压阀处安装有压力表。当刚性骨架达到最大可缩量时，如果顶板仍然没有触矸继续回转，刚性骨架此时便会起到切顶的作用，减小作用在充填体上的作用力。
一种沿空留巷柔性充填袋的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：1）工作面推进过程中，紧随工作面，在工作面运输顺槽构筑沿空留巷下部的刚性墙体；2）将一种沿空留巷柔性充填袋安设在刚性墙体上部；3）将沿空留巷柔性充填袋的浆体腔和承压腔连接上乳化液管路，使浆体腔膨胀至完全接顶，设置浆体腔和承压腔泄压阀的阀值，使沿空留巷柔性充填袋对顶板产生一定的初撑力；4）基本顶逐渐回转触矸，浆体腔间断泄压，直接顶被所述沿空留巷柔性充填袋切断，直至基本顶完全触矸压实，顶板停止回转，所述沿空留巷柔性充填袋处于稳定状态直至泄压回撤；5）巷道服务任务完成后，卸掉承压腔内部乳化液，回收一种沿空留巷柔性充填袋，实现一种沿空留巷柔性充填袋的多次重复利用，减少浪费，提高资源的利用率，减少煤炭的吨煤成本。
根据上述技术方案，本发明可以有效提高充填体的密封效果和支护效果，保证沿空留巷的成功。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1一种沿空留巷柔性充填袋横截面示意图；
图2一种沿空留巷柔性充填袋整体外观示意图；
图3一种沿空留巷柔性充填袋现场安装完成后示意图；
图4一种沿空留巷柔性充填袋工作状态示意图；
图例说明，1-底部承压套，2-泄压阀，3-可缩刚性骨架，4-浆体套，5-浆体腔，6-泄压阀7-承压腔。
具体实施方式
图1、图2分别是一种沿空留巷柔性充填袋横截面示意图、一种沿空留巷柔性充填袋整体外观示意图；图3为一种沿空留巷柔性充填袋现场安装完成后示意图；图4为一种沿空留巷柔性充填袋工作状态示意图。
下面结合图1、图2说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，一种沿空留巷柔性充填袋由底部承压腔、可缩刚性骨架、泄压阀和浆体腔构成；浆体腔的承压范围在，承压腔的承压范围在；具有安装操作简单，可缩量大，控制基本顶回转触矸和切断直接顶的特点。
现场实际应用包括如下步骤：1）工作面推进过程中，紧随工作面，在工作面运输顺槽构筑沿空留巷下部的刚性墙体；2）将本发明一种沿空留巷柔性充填袋安设在刚性墙体上部，如附图3所示；3）将一种沿空留巷柔性充填袋的浆体腔和承压腔连接上乳化液管路，通过泄压阀2向承压腔7中注入压力液，然后通过压力橡胶管把乳化液泵站的乳化液注入到浆体腔中，使浆体腔膨胀至完全接顶，并具有一定初始支撑压力，设置浆体腔和承压腔泄压阀的阀值；4）基本顶逐渐回转触矸，浆体腔间断泄压，直接顶被切断，基本顶完全触矸压实，如附图4所示；5）巷道服务任务完成后，卸掉承压腔内部乳化液，回收一种沿空留巷柔性充填袋，实现一种沿空留巷柔性充填袋的多次重复利用。本发明有利于提高充填体对采空区的密封效果，达到密封留巷的目的，保证沿空留巷的成功。
图2一种沿空留巷柔性充填袋整体外观示意图。煤矿现场应用时两个充填袋在拼接处可粘贴密封带密封。
实例
某煤矿的开采条件为：煤层底板等高线为-1200m，煤层厚度为8.0m,直接顶岩层及其厚度依次为：泥岩，厚度为1.2m；粉砂岩，4.5m；细砂岩，5.0m。取煤层上方岩层的平均容重为。
在工作面推进的同时，留巷施工在运输顺槽工作面后方紧接着进行，由于采动的影响，工作面后方的直接顶会垮落在采空区中，工作面侧向上的，根据顶板垮落板理论，顶板会在深入煤壁处发生断裂，残留一三角形区域，留巷施工正是借助此三角区域进行施工。根据山东科技大学中国科学院院士宋振骐提出的传递岩梁理论，随着工作面的推进，煤层上方的岩层逐渐的裂断和垮落形成裂断拱结构。经现场实测数据计算，裂断拱高H=230m，工作面长L=100m。当基本顶裂断尚未回转触矸时，作用在充填体上的力可粗略计算得：
；
随着基本顶的回转逐渐触矸，此时拱内岩石的重量由矸石和充填体共同承担，即作用在充填体上的应力：
；
基本顶继续回转，当基本顶完全触矸并压实矸石时，拱内基本顶的重量此时完全由采空区的矸石承担，作用在充填体上的作用力为留巷上方直接顶重量的一半：
通过上述计算，可以确定浆体腔及承压腔连接的泄压阀的阀值，该实例中取浆体腔泄压阀阀值3.0MPa，承压腔泄压阀阀值为3.5MPa。在基本顶逐渐回转触矸的过程中，浆体腔间歇性的泄压，达到直接顶切顶及控制基本顶逐渐触矸的效果。通过安装在泄压阀处的压力表，可以实时的观察到浆体腔和承压腔内部的压力，继而判断基本顶是否触矸及是否完全触矸；当承压腔和浆体腔泄压阀处的压力表的压力值不变时，表示基本顶完全触矸，基本顶触矸后，直接顶如果没有被切断，此时柔性充填袋可能处于两种状态，一种是浆体腔内的浆液完全释放，柔性袋达到最大收缩状态，刚性骨架折叠完全，与承压腔共同作用下达到切顶效果；一种是浆体腔内部浆液没有完全释放，此时可以提高泄压阀的阀值，实现切顶保证留巷的成功与安全。
具体施工步骤如下：
1）紧随工作面，在工作面运输顺槽构筑诸如混凝土浇筑墙体等沿空留巷下部的刚性墙体；
2）将本发明一种沿空留巷柔性充填袋安设在刚性墙体上部，如附图3所示；
3）将一种沿空留巷柔性充填袋的浆体腔和承压腔连接上乳化液管路，通过泄压阀2向承压腔7中注入压力液，然后通过压力橡胶管把乳化液泵站的乳化液注入到浆体腔中，使浆体腔膨胀至完全接顶，并具有一定初始支撑压力，设置浆体腔和承压腔泄压阀的阀值分别为3.0MPa和3.5MPa；
4）基本顶逐渐回转触矸，当作用在浆体腔上的作用力达到设定的阀值3.0MPa时，浆体腔间断泄压，在此过程中直接顶被切断，基本顶完全触矸压实，如附图4所示；
5）巷道服务任务完成后，卸掉承压腔内部乳化液，回收一种沿空留巷柔性充填袋，实现一种沿空留巷柔性充填袋的多次重复利用。
以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，一种沿空留巷柔性充填袋由承压腔、可缩刚性骨架、泄压阀和浆体腔构成；浆体腔设置在可缩刚性骨架内部；可缩刚性骨架和浆体腔组成的整体安放在承压腔上部；浆体腔的上部设置有泄压阀，承压腔的侧面设置有泄压阀；
所述可缩刚性骨架可随着浆体腔内部液体的体积的变化而伸缩，同时可以在采空区侧切断直接顶；
所述浆体腔和承压腔内部充填浆体；
所述浆体腔的承压范围在C:\Users\G74-PC\Desktop\fa419b1d-41e9-4562-af25-aa1cc088edc7\100001\100001.xml.files\image001.jpg，承压腔的承压范围在C:\Users\G74-PC\Desktop\fa419b1d-41e9-4562-af25-aa1cc088edc7\100001\100001.xml.files\image002.jpg。
2.一种如权利要求1所述的沿空留巷柔性充填袋的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：1）工作面推进过程中，紧随工作面，在工作面运输顺槽构筑沿空留巷下部的刚性墙体；2）将一种沿空留巷柔性充填袋安设在刚性墙体上部；3）将沿空留巷柔性充填袋的浆体腔和承压腔连接上乳化液管路，使浆体腔膨胀至完全接顶，设置浆体腔和承压腔泄压阀的阀值，使沿空留巷柔性充填袋对顶板产生一定的初撑力；4）基本顶逐渐回转触矸，浆体腔间断泄压，直接顶被所述沿空留巷柔性充填袋切断，直至基本顶完全触矸压实，顶板停止回转，所述沿空留巷柔性充填袋处于稳定状态直至泄压回撤；5）巷道服务任务完成后，卸掉承压腔内部乳化液，回收一种沿空留巷柔性充填袋，实现一种沿空留巷柔性充填袋的多次重复利用。
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