CN110332008B - 基于石墨填充的井下高冒区结构及其填充方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭开采领域，提供了一种基于石墨填充的井下高冒区结构及其填充方法。包括设置于高冒区下方的托盘，所述托盘布置于所述高冒区的下部敞口位置处，所述托盘与所述高冒区的内壁或周圈岩层连接，所述托盘上设置有膨胀石墨，所述膨胀石墨填充所述高冒区的内部空间。利用膨胀石墨的轻便性、柔韧性和可塑性将其填充至高冒区形成密实区，其质量较轻便于填充操作，且不会对托盘施加较大的重力从而避免二次冒落伤人，与现有技术相比，本发明膨胀石墨构成的填充结构能防止瓦斯在高冒区内积聚，同时其重量轻施工方便能及时有效填充高冒区，防止高冒区破碎顶板二次掉落砸伤人，同时做到填充高冒区不聚热不发热。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采领域，特别涉及一种基于石墨填充的井下高冒区结构及其填充方法。
背景技术
煤矿开采过程中高冒区的危害尤为重大，井下开采工作面推进过程中，由于地质变化和地质构造问题的存在，井下巷道因煤层顶部压力破碎冒落往往都会形成高冒区。高冒区顶板破碎带极易二次冒落造成人员伤害和瓦斯积聚，给煤矿企业带来极大的安全生产隐患，所以对高冒区的治理刻不容缓。
目前，国内外治理井下高冒区没有统一的行之有效的方法，由于各个煤矿地质条件和施工工序不同，常用的方法有以下几种：1、木垛垒顶：利用锚索吊挂假顶，在高冒区填充木材，但是其工艺操作繁琐、运输施工量巨大，同时垒垛的木头中间空隙大容易积聚瓦斯，具有巨大安全隐患；2、水泥灰浆填充：利用锚索吊挂假顶，在高冒区浇注水泥灰浆，但是大量使用会因自身水泥填充体的重量而发生二次冒落伤人；3、聚氨酯高分子材料充填法：利用锚索吊挂假顶，采用化学混合料使其反应发泡膨胀填充高冒区，但是很容易聚热引发煤层自燃和瓦斯爆炸；同时聚氨酯高分子材料反应过程容易喷溅人体上，有害人体健康。所以要对高冒区的填充结构和工法进行改进，使其操作方便且有效的填充高冒区，防止高冒区破碎顶板二次掉落砸伤人以及防止瓦斯爆炸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨填充的井下高冒区结构，操作方便且有效的填充高冒区，防止高冒区破碎顶板二次掉落砸伤人以及防止瓦斯爆炸，同时做到填充高冒区不聚热不发热。
为了实现上述目的本发明采取以下技术方案：一种基于石墨填充的井下高冒区结构，包括设置于高冒区下方的托盘，所述托盘布置于所述高冒区的下部敞口位置处，所述托盘与所述高冒区的内壁或周圈岩层连接，所述托盘上设置有膨胀石墨，所述膨胀石墨填充所述高冒区的内部空间。
可选的，还包括与高冒区的内壁或周圈岩层连接的锚杆，所述托盘与所述锚杆连接。
可选的，还包括若干个装填袋，所述膨胀石墨布置于若干个所述装填袋内，若干个所述装填袋布置于所述高冒区的内部空间。
可选的，所述托盘呈弧面状且其弧口朝上，若干个所述装填袋在所述托盘内叠放布置，处于上一层的所述装填袋布置于下一层的两两所述装填袋之间，且处于所述托盘内的最上层的所述装填袋的下部低于所述托盘的侧边、上部高于所述托盘的侧边。
可选的，所述锚杆处于所述高冒区的下部敞口的周圈位置，所述托盘为弹性金属网，所述托盘的周圈与所述锚杆连接。
可选的，贴靠所述托盘布置的所述装填袋的部分区域相对所述托盘的网孔鼓起凸出。
可选的，所述装填袋采用阻燃防静电材质。
可选的，所述装填袋为由CVC布加尼龙丝构成的编织袋。
本发明的目的还在于提供一种基于石墨填充的井下高冒区结构的填充方法，去井下巷道的高冒区进行填充，避免高冒区带来的风险。
为了实现上述目的本发明采取以下技术方案：一种基于石墨填充的井下高冒区结构的填充方法，包括如下步骤：
A、在高冒区的下部敞口的周圈位置开始安装锚杆，将锚杆打入高冒区的周圈岩层；
B、开始吊挂托盘使其与锚杆连接，托盘的周圈的一部分暂时不与锚杆连接从而留作填装口；
C、将膨胀石墨装入装填袋，通过填装口将装填袋塞入高冒区，直至将高冒区填满为止；
D、将填装口位置的托盘的周圈对应与锚杆连接。
托盘为弹性金属网，在步骤C中，向下牵拉托盘使其变形为弧面状或类弧面状，由填装口塞入装填袋，装填袋在托盘内叠放布置，处于上一层的装填袋布置于下一层的两两装填袋之间，且处于托盘内的最上层的装填袋的下部低于托盘的侧边、上部高于托盘的侧边，继续塞入装填袋直至将高冒区填满为止，撤除对托盘的牵拉，托盘收缩包裹住装填袋。
利用膨胀石墨的轻便性、柔韧性和可塑性将其填充至高冒区形成密实区，其质量较轻便于填充操作，且不会对托盘施加较大的重力从而避免二次冒落伤人，并且其耐腐蚀、耐冷热在填充之后结构较为稳定，与现有技术相比，本发明膨胀石墨构成的填充结构能防止瓦斯在高冒区内积聚，同时其重量轻施工方便能及时有效填充高冒区，防止高冒区破碎顶板二次掉落砸伤人，同时做到填充高冒区不聚热不发热。
附图说明
图1为本发明高冒区填充结构示意图；
图2为装填袋装入膨胀石墨示意图。
附图标记：
1、高冒区；2、托盘；3、膨胀石墨；4、锚杆；5、装填袋。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于石墨填充的井下高冒区结构，该结构包括设置于高冒区1下方的托盘2，托盘2布置于高冒区1的下部敞口位置处，托盘2与高冒区1的内壁或周圈岩层连接，托盘2上设置有膨胀石墨3，膨胀石墨3填充高冒区1的内部空间。膨胀石墨3是一种新型功能性碳素材料，膨胀石墨3是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质，利用膨胀石墨3的轻便性、柔韧性和可塑性将其填充至高冒区1形成密实区，其质量较轻便于填充操作，且不会对托盘2施加较大的重力从而避免二次冒落伤人，并且其耐腐蚀、耐冷热在填充之后结构较为稳定，与现有技术相比，本发明膨胀石墨3构成的填充结构能防止瓦斯在高冒区1内积聚，同时其重量轻施工方便能及时有效填充高冒区1，防止高冒区破碎顶板二次掉落砸伤人，同时做到填充高冒区不聚热不发热。
在一些实施例中，如图1所示，还包括与高冒区1的内壁或周圈岩层连接的锚杆4，通过锚杆4固定托盘2。
在一些实施例中，如图1和图2所示，还包括若干个装填袋5，采用装填袋5约束聚集膨胀石墨3，随后将若干个装满膨胀石墨3的装填袋5逐个塞入高冒区1，从而将托盘2与高冒区1之间的空间填充密实。
在一些实施例中，如图1所示，托盘2呈弧面状且其弧口朝上，装填袋5在托盘2内叠放布置，处于上一层的装填袋5布置于下一层的两两装填袋5之间。如果托盘2呈平面状，在逐个塞入装填袋5时，装填袋5在托盘2上没有约束，在后续装填袋5的挤压下，先前的装填袋5容易从托盘2的侧边被挤出，这种情况可采用布置多个锚杆4来解决，如此可以尽可能的封堵托盘2的周圈，不让装填袋5被挤出，但是布置较多的锚杆4会拖慢施工进度；采用本发明的上述布置形式，首先是在托盘2内叠放装填袋5，布置紧凑，使得处于托盘2内的最上层的装填袋5的下部低于托盘2的侧边、上部高于托盘2的侧边，且最上层的装填袋5是布置在下层的两两装填袋5之间被卡嵌固定住，这样后续继续往高冒区1塞入装填袋5时，因为最上层的装填袋5一半处于托盘2内、一半处于托盘2上方，最上层的装填袋5一定程度上被约束，后续的装填袋5不易把最上层的装填袋5从托盘2的侧边挤出，上述布置形式不需要布置较多的锚杆4完全封堵托盘2的周圈。
在一些实施例中，如图1所示，锚杆4处于高冒区1的下部敞口的周圈位置，托盘2为弹性金属网，托盘2的周圈与锚杆4连接。向下牵拉托盘2使其变形为弧面状或类弧面状，然后再塞入装填袋5，首先填充托盘2的弧面状区域，随后继续向上填充高冒区1，直至将高冒区1填满为止，撤除对托盘2的牵拉，托盘2收缩包裹住装填袋5，托盘2为弹性金属网的好处为：一方面能使其形成弧面状的结构实现上一实施例的结构布置形式，另一方面弹性金属网被拉伸之后会有一定的回弹效果，所产生的弹性恢复力会一直约束装填袋5，并且在后续过程中高冒区1的结构发生一些变化，弹性金属网也能自适应的进行变形，始终包裹约束装填袋5。
在一些实施例中，如图1所示，贴靠托盘2布置的装填袋5的部分区域相对托盘2的网孔鼓起凸出，装填袋5填充托盘2的弧面状区域时，装填袋5部分会被挤压卡嵌入网孔内，会相对网孔鼓起凸出，如此可对装填袋5形成固定约束，便于装填袋5在托盘2内叠放。
在一些实施例中，装填袋5采用阻燃防静电材质。作为其中一个优选方案，装填袋5为由CVC布加尼龙丝构成的编织袋。
一种基于石墨填充的井下高冒区结构的填充方法，包括如下步骤：
A、在高冒区1的下部敞口的周圈位置开始安装锚杆4，将锚杆4打入高冒区1的周圈岩层；
B、开始吊挂托盘2使其与锚杆4连接，托盘2的周圈的一部分暂时不与锚杆4连接从而留作填装口；
C、托盘2为弹性金属网，在步骤C中，向下牵拉托盘2使其变形为弧面状或类弧面状，由填装口塞入装填袋5，装填袋5在托盘2内叠放布置，处于上一层的装填袋5布置于下一层的两两装填袋5之间，且处于托盘2内的最上层的装填袋5的下部低于托盘2的侧边、上部高于托盘2的侧边，继续塞入装填袋5直至将高冒区1填满为止，撤除对托盘2的牵拉，托盘2收缩包裹住装填袋5；
D、将填装口位置的托盘2的周圈对应与锚杆4连接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于石墨填充的井下高冒区结构，其特征在于：包括设置于高冒区（1）下方的托盘（2），所述托盘（2）布置于所述高冒区（1）的下部敞口位置处，所述托盘（2）与所述高冒区（1）的内壁或周圈岩层连接，所述托盘（2）上设置有膨胀石墨（3），所述膨胀石墨（3）填充所述高冒区（1）的内部空间；
若干个装填袋（5），所述膨胀石墨（3）布置于若干个所述装填袋（5）内，若干个所述装填袋（5）布置于所述高冒区（1）的内部空间；所述装填袋（5）采用阻燃防静电材质；
所述托盘（2）呈弧面状且其弧口朝上，若干个所述装填袋（5）在所述托盘（2）内叠放布置，处于上一层的所述装填袋（5）布置于下一层的两两所述装填袋（5）之间，且处于所述托盘（2）内的最上层的所述装填袋（5）的下部低于所述托盘（2）的侧边、上部高于所述托盘（2）的侧边；
还包括与高冒区（1）的内壁或周圈岩层连接的锚杆（4），所述托盘（2）与所述锚杆（4）连接。
2.根据权利要求1所述的基于石墨填充的井下高冒区结构，其特征在于：所述锚杆（4）处于所述高冒区（1）的下部敞口的周圈位置，所述托盘（2）为弹性金属网，所述托盘（2）的周圈与所述锚杆（4）连接。
3.根据权利要求2所述的基于石墨填充的井下高冒区结构，其特征在于：贴靠所述托盘（2）布置的所述装填袋（5）的部分区域相对所述托盘（2）的网孔鼓起凸出。
4.根据权利要求1所述的基于石墨填充的井下高冒区结构，其特征在于：所述装填袋（5）为由CVC布加尼龙丝构成的编织袋。
5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的基于石墨填充的井下高冒区结构的填充方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、在高冒区（1）的下部敞口的周圈位置开始安装锚杆（4），将锚杆（4）打入高冒区（1）的周圈岩层；
B、开始吊挂托盘（2）使其与锚杆（4）连接，托盘（2）的周圈的一部分暂时不与锚杆（4）连接从而留作填装口；
C、将膨胀石墨（3）装入装填袋（5），通过填装口将装填袋（5）塞入高冒区（1），直至将高冒区（1）填满为止；
D、将填装口位置的托盘（2）的周圈对应与锚杆（4）连接。
6.根据权利要求5所述的填充方法，其特征在于：托盘（2）为弹性金属网，在步骤C中，向下牵拉托盘（2）使其变形为弧面状或类弧面状，由填装口塞入装填袋（5），装填袋（5）在托盘（2）内叠放布置，处于上一层的装填袋（5）布置于下一层的两两装填袋（5）之间，且处于托盘（2）内的最上层的装填袋（5）的下部低于托盘（2）的侧边、上部高于托盘（2）的侧边，继续塞入装填袋（5）直至将高冒区（1）填满为止，撤除对托盘（2）的牵拉，托盘（2）收缩包裹住装填袋（5）。
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| CN202520379U (zh) * | 2012-03-05 | 2012-11-07 | 山西潞安矿业（集团）有限责任公司常村煤矿 | 高冒区充填系统 |
| CN210370782U (zh) * | 2019-07-31 | 2020-04-21 | 邢萌 | 基于石墨填充的井下高冒区结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 废物地下填埋场选址的地质条件约束;赫英臣;席北斗;龚斌;;地学前缘;20071115(第06期);第63-72页 * |
| 膨胀充填材料综述;莫东旭 等;南阳理工学员学报;20170731;第9卷(第4期);第117-121页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110332008A (zh) | 2019-10-15 |
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