CN111764958A - 一种支巷下端口封堵结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种支巷下端口封堵结构及施工方法，涉及煤矿开采技术领域。支巷封堵用模袋内设置有隔离布，隔离布沿第二方向和第三方向延伸，将模袋内部空间沿第一方向分隔为多段；模袋上边缘和隔离布上端之间沿第三方向留有间隔，模袋外侧设置有固定部件，模袋上还设置有排气孔；模袋上还在各个分段设置有加强筋。施工时，首先将模袋与巷道围岩设置固定，其中模袋的截面尺寸大于巷道的截面尺寸；注浆施工，可以从一侧的分段开始注浆沿第二方向依次注满各个分段，还可以在隔离布之间不同高度设置多个通过孔，从各个分段分别开始注浆，形成封堵支柱；在间隔空间注入膨胀材料，完成封堵。该结构实现了巷道的快速封堵，并且与巷道围岩结合紧密，分段成柱结构稳定。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其是一种支巷下端口封堵结构及施工方法。
背景技术
在煤矿开采中，连采连充工艺有效解决了“三下”压煤开采问题。
连采连充工艺是在房柱式及汪格维利采煤方法的基础上，进行短壁连采连充的采煤工艺，具体是：首先把煤层平行于开切眼方向，按固定宽度划分成多个条带煤柱；然后采用连采机依次间隔开采条带煤柱，待顶板稳定后依次间隔充填，其中，水泥浆料和矸石分别通过注浆系统和输矸系统，到达工作面混合，注入充填支巷，完成充填开采过程。该方法大大提高了煤炭采出率，减少了地表矸石量与环境污染。现有的对支巷下端口封堵施工工序包括：当前支巷下端口封堵，采用掏槽，挂滤布，塞编织袋，铺挡板、工字钢，架锚索线，打单体、横撑、戗柱与斜撑等方法完成封堵。
现有的支巷下端口封堵工艺复杂、耗时长、劳动量大，还存在采充不平衡，以及串风的问题，影响了安全生产。为了实现支巷的快速封堵，保证墙体的密闭性，提高工作效率，对现有的支巷下端口封堵结构和封堵方法进行改进。
发明内容
为了实现支巷下端口的快速封堵，使封堵结构与巷道围岩结合紧密，保证封堵的密闭性，本发明提供了一种支巷下端口封堵结构及施工方法，具体技术方案如下。
一种支巷下端口封堵结构，模袋内设置有隔离布，隔离布自模袋下边缘面沿第二方向和第三方向延伸，将模袋内部的空间沿第一方向分隔为多段；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间在第三方向上留有间隔，模袋外侧设置有固定部件，模袋上还设置有排气孔；所述模袋上还在各个分段分别设置有加强筋。
优选的是，模袋内部设置有5个分段，注浆口设置在第1分段上部，第3分段上部设置有排气孔，加强筋布置在第1，第3和第5分段上；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔为0.5m。
优选的是，各个分段的模袋的外部在一侧均设置有连接带，连接带之间连接固定条；第1分段上的加强筋在第三方向上的间隔为15-20cm，在第2分段、第3分段、第4分段和第5分段的加强筋在第三方向上均匀等间距布置有3-6条，第2-5分段上的每条加强筋为一体结构。
优选的是，固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接并固定；所述分隔内注入充填材料，间隔空间内充填膨胀材料。
一种支巷下端口封堵施工方法，利用上述的一种支巷下端口封堵结构，步骤包括：
步骤A.将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩上，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸；
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1分段和第2-5分段上通过连接带布设固定条；
步骤C.从注浆口开始注浆，充填材料从第1分段溢流至第2分段，同时第1分段内的充填材料开始凝固；
步骤D.持续注浆，充填材料从第2分段依次溢流至第3分段、第4分段和第5分段内；
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
进一步优选的是，模袋内部设置有5个分段，注浆口设置在第1分段、第3分段和第5分段的上部，第3分段上部设置有排气孔；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔为0.5m；所述第3分段和第5分段加强筋以相同的方式布置。
进一步优选的是，隔离布上设置有多个通过孔，各个通过孔在各个隔离布上沿相同高度布置或交错布置。
进一步优选的是，各个分段的模袋的外部均设置有连接带，连接带之间连接固定条；在第1分段、第3分段和第5分段上分别设置加强筋。
进一步优选的是，固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接固定；所述分隔内注入充填材料，间隔空间内充填膨胀材料。
优选地，模袋悬挂摆放成拱形结构，在第1分段、第3分段和第5分段注浆完成后，形成拱结构位点，然后接着注液溢流至第2分段和第4分段，最终形成拱形结构墙体。
一种支巷下端口封堵施工方法，利用上述的一种支巷下端口封堵结构，步骤包括：
步骤A.折叠收纳的封堵结构展开后，将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩的锚杆外露段上，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸；
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1-5分段之间分别通过连接带布设固定条，约束各个分段的侧面；固定支撑约束布设固定条的分段侧面；
步骤C.分别从第1分段的注浆口开始注浆，充填材料从通过孔溢流至相邻的分段，同时本分段内的充填材料开始凝固；
还可以从第1分段、第3分段和第5分段的注浆口开始注浆，形成拱结构位点，然后接着注液溢流至第2分段和第4分段,同时本分段内的充填材料开始凝固；
步骤D.持续注浆，充填材料溢流至相邻分段内；
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
本发明的提供的一种支巷下端口封堵结构及施工方法有益效果包括：
(1)支巷下端口封堵结构的柔膜袋左右及底部通过连接插孔和巷道内原有的锚杆锚索相连固定，从而不需要在巷道内掏槽，提高了端口封堵施工的效率，同时还将模袋与围岩固定在一起，保证了封堵结构的抗冲击性能和稳定性。
(2)模袋与围岩的接触边界柔性贴合，利用充填材料的自重和流体侧压保证封堵结构与围岩压密，保证下端口封堵的密闭性。
(3)模袋内通过隔离布实现分段成柱，可以有效的缩短充填材料凝固时间及避免浆液流动期间因自重与侧压产生的外鼓变形和悬挂模袋下拉撕裂问题；间隔空间内充填膨胀材料可以保证封堵结构有效接顶，加强筋的设置可以防止模袋变形；连接带和固定条的设置可以有效的约束各个分段，通过约束避免外鼓的影响。
(4)下端口封堵施工方法更加简便，封堵效率更高；通过对充填材料流体侧压的约束避免封堵结构变形，该方法实现了支巷下端口的快速封堵，从而可以提高连采连充工艺的效率。
附图说明
图1是实施例1中支巷下端口封堵结构的示意图；
图2是分段内充填材料的约束情况示意图；
图3是实施例1中模袋内的充填过程示意图；
图4是实施例2中支巷下端口封堵结构的示意图；
图5是变形例中支巷下端口封堵结构的示意图；
图6是实施例2中模袋内的充填过程示意图；
图7是实施例2中模袋内的另一种充填过程示意图；
图8是变形例中拱形封堵结构的充填过程示意图
图中：1-模袋，2-隔离布，3-排气孔，4-加强筋，5-连接带，6-固定条，7-支巷，8-固定部件。
具体实施方式
结合图1至图8所示，对本发明提供的一种支巷下端口封堵结构及施工方法具体实施方式进行说明。
实施例1
在连采连充工艺中，需要对支巷的下端口进行封堵，支巷下端口的封堵机构需要保证密封性和稳定性，还需要对支巷下端口进行快速封堵。
一种支巷下端口封堵结构，其在模袋内设置有隔离布，隔离布自模袋下边缘面沿第二方向和第三方向延伸，隔离布和模袋之间紧密相连，将模袋内部的空间沿第一方向分隔为多段。其中模袋可以使用尼龙纤维布制作而成，尼龙纤维布上还设置有防水层，隔离布和模袋可以使用相同的材料制作。模袋的上边缘面和巷道顶板相接，下边缘面和底板相接。模袋上边缘面和隔离布上端之间在第三方向上留有间隔，在模袋外侧还设置有固定部件，模袋的上方还设置有排气孔。模袋上还在各个分段分别设置加强筋，从而保证模袋形状的稳定性。其中第一方向为X轴的方向，第二方向为Y轴的方向，第三方向为Z轴的方向
其中，模袋内部可以设置有5个分段或更多分段，注浆口设置在第1分段上部，从一侧注浆，第3分段的上部可以设置排气孔，保证模袋内的空气从上部顺利排出。模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔为0.5m，也可以根据实际的巷道情况设置该间隔，该间隔大小的设置需要满足充填条件和接顶条件。
各个分段的模袋的外部的一侧均设置有连接带，连接带之间连接固定条，固定条可以使用木条，连接带可以使用尼龙绳或细铁丝。固定条可以连接并支撑各个加强筋从而达到支撑模袋的作用，固定条在模袋的侧面从而还可以限制模袋内流体充填材料的侧向变形。第1分段上的加强筋在第三方向上的间隔为15-20cm，该间隔可以结合分段尺寸和模袋尺寸进行调整，在第2分段、第3分段、第4分段和第5分段的加强筋可以在第三方向上均匀等间距布置有3-6条，或者在第3分段和第5分段，从而更方便折叠运输，第2-5分段上的每条加强筋为一体结构，可以上边缘面和下边缘面各设置1条加强筋，在上边缘面和下边缘面之间等间距布置2条加强筋。
固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接固定，连接插孔的数量和位置根据巷道支护的锚杆数量及位置确定，连接插孔和锚杆插接配合，锚杆插入连接插孔内，还可以使模袋紧密贴合巷道，实现快速固定；充填材料凝结后将封堵结构和围岩牢固的连接在一起，使锚杆和模袋充填材料形成整体。连接插孔可以和模袋材料相同，锚杆和连接插孔配合后，通过扎带勒紧防止漏浆。在分隔内注入充填材料，充填材料底部是不发泡，上部0.5m空间是发泡的(当受到冲击时，尤其是底部如果发泡的话，相当于是类空心的，很容易受冲击变形)、无溶剂、气味小、内部反应温度低的无机充填材料，还可以为水玻璃水泥、粉煤灰、水泥灌浆材料等。在间隔空间内充填膨胀混凝土等膨胀充填材料，可以为膨胀水泥等，实现快速接顶。
一种支巷下端口封堵施工方法，利用上述的一种支巷下端口封堵结构对支巷下端口进行封堵，具体的步骤包括：
步骤A.将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩上，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸。模袋的长度、高度比巷宽、巷高分别大0.2-0.3m左右，模袋宽度不小于0.5m，其具体宽度需根据现场实际情况进行调整。
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1分段和第2-5分段上通过连接带布设固定条，从而可以约束各个分段的受侧压影响而发生变形。固定条为木条，该木条的长度和模袋的高度相近。
步骤C.从注浆口开始注浆，充填材料从第1分段溢流至第2分段，同时第1分段内的充填材料开始凝固。当设置有多个分段时还可以从两侧的分段同时开始注浆。
步骤D.持续注浆，充填材料从第2分段依次溢流至第3分段、第4分段和第5分段内，直至各个分段内的充填材料都齐平至隔离布上端。
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
实施例2
一种支巷下端口封堵结构，模袋内设置有隔离布，隔离布自模袋下边缘面沿第二方向和第三方向延伸，将模袋内部的空间沿第一方向分隔为多段。模袋上边缘面和隔离布上端之间在第三方向上留有间隔，模袋外侧设置有固定部件，模袋上还设置有排气孔。模袋上还在各个分段分别设置有加强筋。其中模袋内部可以是设置有5个分段，或者更多的分段，注浆口设置在第1分段、第3分段和第5分段的上部，即分别在第一方向的两个端部和中间位置设置注浆口；从而可以先注浆形成独立的柱子充填体，当柱位为拱形点位置时，在柱体之间充填形成封堵拱形墙体结构。第3分段对应的模袋上边缘面设置有排气孔。模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔可以为0.5m。各个分段的模袋的外部在一侧均设置有连接带，连接带之间连接固定条，连接带可以随加强筋的位置来设置，并可以布置多个。在第1分段、第2分段、第3分段、第4分段和第5分段上分别设置加强筋；还可以只在第1分段、第3分段和第5分段上分别设置加强筋，保证模袋结构的形状。隔离布上可以设置有多个通过孔，各个通过孔在各个隔离布上沿相同高度布置，适用于矩形巷道。固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接固定，连接插孔既可以固定模袋还能实现排气的功能。在各个分隔内注入充填材料，上部的间隔空间内充填膨胀材料。
本实施例的另一变形例中，当巷道的形状为半圆拱形等形状时，模袋的形状随之变化。调整各个分段的隔离布上端的高度，方便形成对应形状的充填体。另外各个隔离布上分别设置有多个通过孔，各个通过孔在各个隔离布上交错布置，充填完成时形成与顶板形状相适应的结构。
本实施例的另一变形例中，模袋布置的侧面可以呈弧形，可以形成拱形的封堵结构，从而进一步增强封堵墙体整体的强度，其充填过程如图8所示，先对第1分段、第3分段和第5分段进行充填，从而形成拱形支柱结构，然后在对第2分段和第四分段进行充填，完成巷道封堵。
一种支巷下端口封堵施工方法，利用本实施例中的一种支巷下端口封堵结构，具体的步骤包括：
步骤A.折叠的模袋结构送至支巷下端口处，折叠收纳的封堵结构展开后，将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩的锚杆外露段上，还可以通过锚网、锚索外露端悬挂，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸。
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1-5分段之间通过连接带布设固定条，约束各个分段的侧面。完成固定后固定条形成栏栅结构，从而可以约束各个分段的受侧压影响而发生变形。
步骤C.分别从第1分段、第3分段和第5分段的注浆口开始注浆，充填材料从通过孔溢流至相邻的分段，同时本分段内的充填材料开始凝固。
另外模袋还可以悬挂摆放成拱形结构，在第1分段、第3分段和第5分段注浆完成后，形成拱结构位点，然后接着注液溢流至第2分段和第4分段，最终形成拱形结构墙体。
步骤D.持续注浆，充填材料溢流至相邻分段内。
当各个通过孔在各个隔离布上沿相同高度布置时，如图6所示，第3分段先完成充填，随后第2分段和第4分段完成充填，最后第1分段和第5分段完成充填。
当各个通过孔在各个隔离布上如图5所示的方式交错布置时，如图7所示，分别完成第1-5分段的充填。还可以先充填第1分段、第3分段和第5分段形成三点式支柱拱形，然后充填第2分段和第4分段。
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，模袋内设置有隔离布，隔离布自模袋下边缘面沿第二方向和第三方向延伸，将模袋内部的空间沿第一方向分隔为多段；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间在第三方向上留有间隔，模袋外侧设置有固定部件，模袋上还设置有排气孔；所述模袋上还在各个分段分别设置有加强筋。
2.根据权利要求1所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述模袋内部设置有5个分段，注浆口设置在第1分段上部，第3分段上部设置有排气孔；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔为0.5m。
3.根据权利要求2所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述各个分段的模袋的外部均设置有连接带，连接带之间连接固定条；所述第1分段上的加强筋在第三方向上的间隔为15-20cm，在第3分段和第5分段的加强筋在第三方向上均匀等间距布置有3-6条，第2-5分段上的每条加强筋为一体结构。
4.根据权利要求2所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接并固定；所述分隔内注入充填材料，间隔空间内充填膨胀材料。
5.一种支巷下端口封堵施工方法，利用权利要求1-4任一项所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，步骤包括：
步骤A.将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩上，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸；
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1分段和第2-5分段上通过连接带布设固定条；
步骤C.从注浆口开始注浆，充填材料从第1分段溢流至第2分段，同时第1分段内的充填材料开始凝固；
步骤D.持续注浆，充填材料从第2分段依次溢流至第3分段、第4分段和第5分段内；
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
6.根据权利要求1所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述模袋内部设置有5个分段，注浆口设置在第1分段、第3分段和第5分段的上部，第3分段上部设置有排气孔；所述模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔为0.5m。
7.根据权利要求1所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述隔离布上设置有多个通过孔，各个通过孔在各个隔离布上沿相同高度布置或交错布置。
8.根据权利要求6所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述各个分段的模袋的外部均设置有连接带，连接带之间连接固定条；在第1分段、第2分段、第3分段、第4分段和第5分段上分别设置加强筋。
9.根据权利要求6所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，所述固定部件为连接插孔，连接插孔和巷道围岩锚杆外露端插接固定；所述分隔内注入充填材料，间隔空间内充填膨胀材料。
10.一种支巷下端口封堵施工方法，利用权利要求6-9任一项所述的一种支巷下端口封堵结构，其特征在于，步骤包括：
步骤A.折叠收纳的封堵结构展开后，将模袋固定在支巷下端口的巷道围岩上，并与围岩外露的锚杆镶嵌，其中模袋的截面尺寸大于支巷下端口的截面尺寸；
步骤B.沿第一方向与第三方向在第1-5分段之间分别通过连接带布设固定条，约束各个分段的一个侧面，另一个侧面，通过隔离布约束变形；
步骤C.分别从第1分段、第3分段和第5分段的注浆口开始注浆，充填材料从第1分段、第3分段和第5分段溢流至相邻的分段，同时本分段内的充填材料开始凝固；
步骤D.持续注浆，充填材料溢流至相邻分段内；
步骤E.在模袋上边缘面和隔离布上端之间的间隔空间内注入膨胀材料，完成封堵。
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