CN110410100A - 预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法，将房柱式采煤工作面的遗留煤柱截面进行圆角化处理，使遗留煤柱的截面形状由原来的矩形（或正方形）的四个直角变为圆角；将一端留有开口的纤维布紧贴圆角化后的遗留煤柱一侧固定不动，然后沿着顺时针方向缠绕一圈；当纤维布另一端接近开口位置时，将其手动拉紧后穿过开口后继续顺时针缠绕，当缠绕层数为5层时，停止缠绕；采用机械拉紧装置给纤维布施加预应力；当纤维布上的预应力达到1MPa时，在靠近纤维布端头两侧涂抹树脂，将纤维布两端通过树脂6进行粘结；当树脂6完全凝固后，撤掉机械拉紧装置。本发明所述的遗留煤柱加固方法工艺流程简单、操作方便、工人劳动强度低。
Description
技术领域
本发明涉及一种房柱式采煤工作面遗留煤柱的加固方法，属于煤矿地下开采支护技术领域。
背景技术
作为煤炭地下开采方法的重要组成部分，房柱式采煤法在我国现代化矿区“三下”采煤（建筑物下、水体下和铁路下）以及边角煤开采方面依然具有广阔的应用前景。特别是针对“三下”采煤，通过布置科学合理的房柱式采煤工作面可以在确保地表变形满足需要的前提下，最大限度的提高煤炭资源的回收率，增加生产矿井的收入。通常情况下，在开采区段内间隔一定的距离开采一个煤房,在煤房之间留设煤柱支撑顶板。根据围岩性质以及对地表沉陷的要求，选择性地将煤房两侧的部分或者全部煤柱开采出来。当煤房和部分煤柱开采出来之后，遗留在区段内的煤柱将成为主要支撑结构发挥对上覆岩层的支撑作用。为保证房柱式采煤工作面遗留煤柱的稳定，通常情况下采用锚网支护的形式对遗留煤柱进行加固。考虑到煤柱的长时蠕变特性和传统金属锚杆的生锈腐蚀，分布在建筑物下、水体下和铁路下大量的遗留煤柱的稳定性将会直接影响到“三下”采煤的安全性。
采用预应力纤维布加固混凝土结构在土木工程领域特别是地面结构加固中得到较为广泛的应用。与钢材相比，纤维布具有的轻质高强和耐腐蚀的技术优点使其作为加固材料使用时可以最大限度的发挥其力学特性。考虑到煤柱和混凝土柱在结构形式和力学特性上的相似性，采用预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱从原理上而言是可行的。考虑到房柱式采煤工作面遗留煤柱的截面形式和施工环境与地面混凝土结构的差异性，开发一种能够适合房柱式采煤工作面遗留煤柱的加固方法显得尤为重要。
发明内容
技术问题：考虑到现有锚网技术在加固房柱式采煤工作面遗留煤柱方面存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法。
为了实现上述目的，本发明的预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法是：
将房柱式采煤工作面的遗留煤柱截面进行圆角化处理。通过采用风动凿岩设备对遗留煤柱进行截割，使遗留煤柱的截面形状由原来的矩形（或正方形）的四个直角变为圆角。所述的圆角与矩形（正方形）截面相邻的两条边相切，圆角所处圆弧的直径为矩形（或正方形）四条边中最短边长的1/4。
将一端留有开口的纤维布紧贴圆角化后的遗留煤柱一侧固定不动，然后沿着顺时针方向将纤维布环绕圆角化后的遗留煤柱缠绕一圈；
所述的纤维布包括碳纤维布、玻璃纤维布、超高分子量聚乙烯纤维布等，但不限于此；
所述的开口与留有开口的纤维布一侧之间距离为1米，高度为纤维布宽度的80%，宽度为纤维布厚度的6倍。
当纤维布另一端接近开口位置时，将其手动拉紧后穿过开口后继续顺时针缠绕。当缠绕层数为5层时，停止缠绕。
采用机械拉紧装置给纤维布施加预应力；
所述的机械拉紧装置为煤矿用皮带车式拉紧装置，为煤矿通用设备。
当纤维布上的预应力达到1 MPa，在靠近纤维布端头两侧涂抹树脂，将纤维布两端通过树脂进行粘结；
所述的树脂为阻燃抗静电的环氧树脂和不饱和聚酯树脂，为煤矿通用材料。
当树脂完全凝固后，撤掉机械拉紧装置。
重复步骤2-6，直至房柱式采煤工作面所有圆角化后的遗留煤柱加固完成。
本发明的有益效果是：由于纤维布本身密度小于钢材，加之柔性的纤维布可以折叠后运输至井下，因此采用纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱与采用传统的锚网加固在运输成本上表现出一定的优势。同时，纤维布轻质高强和耐腐蚀的技术优点可以发挥比锚网更为优异的加固效果。此外，采用机械拉紧装置对纤维布施加预应力后通过树脂进行粘结，可以最大程度的简化施工工艺流程，操作方便、工人劳动强度低。
附图说明
图1是本发明实施例的房柱式采煤工作面遗留煤柱平面示意图；
图2是本发明实施例的圆角化处理后的遗留煤柱平面示意图；
图3是本发明实施例的圆角化处理后的遗留煤柱的立体示意图；
图4是本发明实施例的预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的施工示意图；
图中：1-房柱式采煤工作面，2-遗留煤柱，3-圆角化后的遗留煤柱，4-纤维布，5-开口，6-树脂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
参考图1-4，本发明预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法包括以下步骤：
将房柱式采煤工作面1的遗留煤柱2截面进行圆角化处理；通过采用风动凿岩设备对遗留煤柱2进行截割，使遗留煤柱2的截面形状由原来的矩形（或正方形）的四个直角变为圆角；所述的圆角与矩形（正方形）截面相邻的两条边相切，圆角所处圆弧的直径为矩形（或正方形）四条边中最短边长的1/4。
将一端留有开口5的纤维布4紧贴圆角化后的遗留煤柱3一侧固定不动，然后沿着顺时针方向将纤维布4环绕圆角化后的遗留煤柱3缠绕一圈。
当纤维布4另一端接近开口5位置时，将其手动拉紧后穿过开口5后继续顺时针缠绕；当缠绕层数为5层时，停止缠绕。
采用机械拉紧装置给纤维布4施加预应力。
当纤维布4上的预应力达到1MPa时，在靠近纤维布4端头两侧涂抹树脂6，将纤维布4两端通过树脂6进行粘结。
当树脂6完全凝固后，撤掉机械拉紧装置。
重复步骤2-6，直至房柱式采煤工作面1所有圆角化后的遗留煤柱3加固完成。
Claims (1)
1.一种预应力纤维布加固房柱式采煤工作面遗留煤柱的方法，其特征在于包含以下步骤：
①将房柱式采煤工作面1的遗留煤柱2截面进行圆角化处理；通过采用风动凿岩设备对遗留煤柱2进行截割，使遗留煤柱2的截面形状由原来的矩形（或正方形）的四个直角变为圆角；所述的圆角与矩形（正方形）截面相邻的两条边相切，圆角所处圆弧的直径为矩形（或正方形）四条边中最短边长的1/4；
②将一端留有开口5的纤维布4紧贴圆角化后的遗留煤柱3一侧固定不动，然后沿着顺时针方向将纤维布4环绕圆角化后的遗留煤柱3缠绕一圈；
③ 当纤维布4另一端接近开口5位置时，将其手动拉紧后穿过开口5后继续顺时针缠绕；当缠绕层数为5层时，停止缠绕；
④采用机械拉紧装置给纤维布4施加预应力；
⑤ 当纤维布4上的预应力达到1MPa时，在靠近纤维布4端头两侧涂抹树脂6，将纤维布4两端通过树脂6进行粘结；
⑥ 当树脂6完全凝固后，撤掉机械拉紧装置；
⑦ 重复步骤2-6，直至房柱式采煤工作面1所有圆角化后的遗留煤柱3加固完成。
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