CN116066151B - 一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺 - Google Patents

一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺 Download PDF

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CN116066151B CN202310243956.3A CN202310243956A CN116066151B CN 116066151 B CN116066151 B CN 116066151B CN 202310243956 A CN202310243956 A CN 202310243956A CN 116066151 B CN116066151 B CN 116066151B
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Abstract

本发明涉及一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，属于沿空留巷巷旁支护技术领域；首先在巷旁充填使用单体支柱进行初期支护，然后使用可伸缩快装支架支撑高强柔模袋，柔模袋上有预制的加固钢带和架起柔模袋后插入的对拉锚索对柔模混凝土墩柱进行二次加固，减轻柔模袋的受到的压力，防止柔模袋破裂，随后进行高延性混凝土的浇筑，之后的柔模混凝土墩柱采用相同的步骤，紧随着工作面推进进行浇筑；解决了工作面进行沿空留巷工艺时的巷旁充填体充填慢，强度低的问题，具有提高沿空留巷质量，提高留巷成功率，减少区段煤柱留设增加煤炭采出率等优点，此方法更适用于矿压显现强烈，留巷支护难度较大的综采工作面。

Description

一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺
技术领域
本发明属于沿空留巷巷旁支护技术领域，具体涉及一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺。
背景技术
沿空留巷是无煤柱开采技术的主要形式之一,无煤柱开采是提高煤炭回收率、减少巷道掘进量、有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效益先进的煤炭开采技术，对提高煤炭开采的经济和社会效益具有重要的意义。
查阅相关文献发现含有沿空留巷支护工艺的相关专利，如CN 203067027 U公开了一种拱形沿空留巷充填墙体结构，该发明包括沿空留巷充填墙体，在沿空留巷充填墙体的底部开有纵向拱形通孔，纵向拱形通孔沿巷道轴向贯穿沿空留巷充填墙体，纵向拱形通孔内设有拱形架，拱形架两侧的沿空留巷充填墙体内间隔设有锚入巷道底板内的多根钢筋。拱形模板与充填模板两侧空间内布置钢筋。布置完成后泵入混凝土，形成拱形沿空留巷充填墙体。CN 105370304 B公开了一种高应力强扰动煤层沿空留巷多级加固的方法，尤其适用于大采深、复杂顶板、近距离高瓦斯煤层群开采时采空区沿空留巷的加固，针对沿空留巷围岩应力分布与破坏的各阶段特征，分别采用沿空留巷及充填区域顶板加固，施工充填墙体并加固，巷内辅助加强支护和后期封补等方法，使沿空留巷在最终变形后能满足通风、行人等安全生产及下一个工作面回采需要，保证沿空留巷的可靠性和长期稳定性，达到科学合理、安全可靠、易施工、效果好的目的。CN109779632 B公开了一种沿空留巷支护系统协调变形定量设计方法，它首先构建沿空留巷支护系统，然后建立结构力学模型，根据力学模型获得受实体煤帮加锚煤体允许变形量限制、受巷旁充填体允许变形量限制、受沿空留巷巷道断面服务要求限制以及受采空区矸石最大变形量限制四种情形下的基本顶岩梁最大回转角，根据四种情形下的基本顶岩梁最大回转角的相对大小对沿空留巷围岩支护进行定量设计。
巷旁支护体是沿空留巷的关键，需要具备较快的增阻速度、较高的支护阻力以及时支护并切落一定范围的顶板，足够的可缩量以适应顶板的回转变形以及合理的经济性。目前巷旁充填材料种类较多，传统的巷旁支护形式有木垛支护、密集支柱支护、矸石带支护、高水材料充填支护、混凝土砌块支护等。木垛支护和密集支柱支护存在支护阻力小、密闭性差、材料消耗量大等缺点，矸石带和料石垛支护存在可缩量大、劳动强度大、密闭性差等弊端，高水材料存在成本较高，材料后期强度低的缺点。因此近些年发展起来的整体浇注巷旁充填技术是沿空留巷巷旁支护的发展方向。但是由于工艺、装备的不足及井下环境的复杂性，进行混凝土墙体连续浇筑充填时工作量大、浇筑的质量很难得到保证，且很难充分接顶。除此之外，普通的混凝土虽然强度较高，但是可变形量较小，在深井条件下容易受到较高地应力得而发生破坏，课题组利用钢纤维和乙酸乙酯聚合物对普通混凝土进行力学性质优化，得到了强度高—变形量大的改性混凝土，实验结果表明：钢纤维和乙酸乙酯聚合物的存在可有效防止混凝土墩柱受压破坏，起到让压承载的效果。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺；解决目前工作面进行沿空留巷工艺时的巷旁充填体充填慢，强度低的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，包括下述步骤，
S1：分析所要留巷巷道的宽度及高度，预先确定浇筑柔模混凝土墩柱的位置；
S2：所述柔模混凝土墩柱为上窄下宽的圆台，横截面均为圆形，由柔模袋浇注而成；根据分离岩块法计算所需柔模混凝土墩柱的最大支撑力，即可确定柔模混凝土墩柱的最小横截面积，即圆台顶部截面直径；并计算柔模混凝土墩柱的斜面与竖直方向的夹角，以及确定钢带的厚度以及数量；
S3: 根据计算结果预制特定规格的柔模袋，并将钢带固定在柔模袋上；预制方便拆卸的可伸缩快装支架以及对拉锚索等用具；
S4: 在工作面推过后5~15m范围内在预定位置及时支护四根单体支柱，防止顶板大幅下沉；在单体支柱的保护范围内进行柔模混凝土墩柱的浇筑工作；首先利用可伸缩快装支架撑开柔模袋，撑开柔模袋后在预定的两钢带之间的柔模袋插入对拉锚索进行二次固定，随即进行高延性混凝土浇筑；浇筑完成一个柔模混凝土墩柱后随着工作面的推进进行下一柔模混凝土墩柱的浇筑工作，施工工序以此类推；在混凝土达到峰值强度后撤去四根单体支柱和可伸缩快装支架，完成留巷。
进一步的，在步骤S1中，柔模混凝土墩柱底面边缘所在的位置距离实体煤壁的距离为留巷宽度，保证巷道断面符合生产要求。
进一步的，在步骤S2中，圆台顶部截面直径的计算方式为：
Figure SMS_1
式（1）
式中：
q—改性混凝土抗压强度（MPa）；
c—墩柱间距（m）；
L—留巷上方悬顶岩块长度（m）；
θ—岩块内摩擦角（°）；
γB—岩块容重(kN/m3)；
h—留巷高度(m)。
进一步的，在步骤S2中，由于混凝土浇筑时流动性较强，认为浆液为六面等压物体，钢带的厚度需要承载混凝土自重对水平方向的压强和泵口压力对水平方向的附加压强，因此钢带处所受到的压强用下式（2）计算：
Figure SMS_2
式（2）
式中：
ρ—混凝土浆液平均密度(kg/m3)；
h—钢带所在位置距柔模袋顶面的距离(m)；
g—混重力加速度(10m/s2)；
pk—注浆口压强(pa)；
D—钢带所在位置的直径(m)；
根据材料力学二向应力状态分析，钢带截面上受到的应力为：
Figure SMS_3
式（3）
式中：
σ—钢带的抗拉强度(pa)；
δ—钢带的厚度(m)；
联立上述式（2）与式（3）可知，钢带的厚度应为：
Figure SMS_4
式（4）。
进一步的，在步骤S2中，柔模混凝土墩柱的斜面与竖直方向的夹角采用下述方法确定：
若共需要n个钢带，钢带间的距离为b，钢带宽度为a，柔模倾斜面的直线与竖直方向的夹角为θ，上一钢带的底面直径与下一钢带的顶面直径设置1.1的富裕系数，以方便柔模袋的折叠，则：
Figure SMS_5
式（5）
式中：
b—钢带间距(m)；
a—钢带宽度(m)；
n—钢带数量；
整理可得：
Figure SMS_6
式（6）。
进一步的，在步骤S3中，由于巷道施工的误差和顶板下沉导致巷道高度的变化，柔模袋高度要具有10%的富余量，即根据留巷平均高度的1.1倍作为预制柔模袋时的高度尺寸。
进一步的，在步骤S3中，柔模袋外侧的钢带中，最上端的为顶部钢带，下端的钢带均为加固钢带；可伸缩快装支架由底座、液压油缸、横杆组成；所述底座为可拆卸底座，整体为水平设置的圆环形结构，底座位于柔模袋的下端外侧；底座由半圆形的第一分底座以及第二分底座拼接而成；所述液压油缸的数量为四个，四根竖直的液压油缸沿着周圈均匀设置于底座的上端，液压油缸的底端通过焊接方式与底座连接，在液压油缸的顶端设置有一根横杆，横杆沿着柔模袋的径向所设置，横杆的外侧一端与液压油缸的上端相连接，横杆的内侧一端朝向柔模袋的轴线处并与顶部钢带外侧面相连接。
进一步的，所述液压油缸为单杆双作用活塞液压缸，由缸筒、一级活塞杆、二级活塞杆组成，二级活塞杆插接于一级活塞杆的内部，一级活塞杆插接于缸筒的内部；横杆的外侧一端与二级活塞杆的顶端相固定连接。
进一步的，在步骤S4中，组装可伸缩快装支架时首先将顶部钢带与横杆的相固定连接，与此同时进行可拆卸底座的组装，首先将第一分底座与第二分底座相固定连接，此时可伸缩支架组装完毕；之后将液压油缸的油口与液压泵连接，单杆双作用活塞液压缸逐级伸出直至接触留巷顶板，此时柔模袋被动展开；然后将混凝土泵送管与顶部钢带上的开口连接，在柔模袋中上部和中下部分别插入两根互成90°角的对拉锚索；做完上述工作后，在未受采动影响的巷道内布置混凝土充填泵，把充填所需的高延性混凝土配料，搅拌均匀，通过混凝土泵送管送入柔模袋内；浇筑完毕后安装锚索托盘，并使锚索预紧力达到200 kN，对拉锚索
更进一步的，在步骤S4中，使单体支柱达到额定支撑力，在单体支柱及工作面煤体的承载作用下顶板不会发生大幅下沉，此时进行柔模混凝土墩柱的浇筑工作有利于施工，也可保证柔模混凝土墩柱的质量。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
该支护工艺主要采用单体支柱与高强让压墩柱相结合的支护方式，其柔模混凝土墩柱上窄下宽的圆台形设计方式也使其可以抵抗水平方向的应力作用，更好的适应复杂地应力条件下的留巷要求，而且浇筑时易于充满柔模袋；可伸缩快装支架可以适应巷道高度的变化，保证柔模袋可以与留巷顶板及时接触，大大减小架设柔模袋的工作量，缩短工作时间；单体支柱可以在工作面推过后在预定位置立即架设，及时支承防止顶板离层，保证浇筑工作环境的安全；浇筑的高延性混凝土不仅有一定的可缩量，而且后期强度较高，可以起到让压承载的效果，避免了竖向压力过大以及不均匀而导致混凝土墩柱产生错位和开裂的问题；柔模混凝土墩柱整体性强，大大的减少了各个混凝土内部的弱面，不容易发生局部的破坏，增强了整个墙体的承载强度；在浇筑过程中钢带和对拉锚索加固柔模袋的侧面，使得混凝土墩柱的承载能力大大增加，以上方式保证了混土墩柱与顶板的充分衔接，防止墩柱受压破坏，简化了现场施工工艺，增强了墩柱的支护效果，加快了施工速度，灵活性强等诸多优点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明整体的正视图；
图2是本发明整体的俯视图；
图3是第一分底座与为第二分底座在俯视向的示意图；
图4是第二分底座的侧向示意图；
图5是第一分底座与为第二分底座在侧视向的示意图；
图6是液压油缸与横杆的连接示意图；
图7是横杆与顶部钢带的侧向连接示意图；
图8是横杆与顶部钢带的俯视向连接示意图；
其中，1为液压油缸、2为单体支柱、3为加固钢带、4为柔模袋、5为顶部钢带、6为底座、7为对拉锚索、8为锚索托盘、9为混凝土泵送管、10为横杆、11为第一分底座、12为第二分底座、13为方形突出、14为方形凹槽、15为第一销孔、16为第一销钉、17为缸筒、18为一级活塞杆、19为二级活塞杆、20为圆形突出、21为第二销孔、22为第二销钉、23为圆形凹槽。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1至图4所示，本发明提供了一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，支护工艺中用到了液压油缸1、单体支柱2、加固钢带3、柔模袋4、顶部钢带5、底座6、对拉锚索7、锚索托盘8、混凝土泵送管9。所述柔模袋4为上窄下宽的圆台形结构。
一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，具体包括下述步骤：
S1：首先分析所要留巷巷道的宽度及高度，预先确定浇筑柔模混凝土墩柱的位置。柔模混凝土墩柱底面边缘所在的位置距离实体煤壁的距离为留巷宽度，保证巷道断面符合生产要求。
S2：所述柔模混凝土墩柱为上窄下宽的圆台，横截面均为圆形，由柔模袋4浇注而成。根据分离岩块法计算所需柔模混凝土墩柱的最大支撑力，即可确定柔模混凝土墩柱的最小横截面积，即圆台顶部截面直径；并计算柔模混凝土墩柱的斜面与竖直方向的夹角，以及确定钢带的厚度以及数量。
根据下列式（1）来计算圆台上顶面直径：
Figure SMS_7
式（1）
式中：
q—改性混凝土抗压强度（MPa）；
c—墩柱间距（m）；
L—留巷上方悬顶岩块长度（m）；
θ—岩块内摩擦角（°）；
γB—岩块容重(kN/m3)；
h—留巷高度(m)。
由于混凝土浇筑时流动性较强，认为浆液为六面等压物体，钢带的厚度需要承载混凝土自重对水平方向的压强和泵口压力对水平方向的附加压强。因此钢带处所受到的压强用下式（2）计算：
Figure SMS_8
式（2）
式中：
ρ—混凝土浆液平均密度(kg/m3)；
h—钢带所在位置距柔模袋4顶面的距离(m)；
g—混重力加速度(10m/s2)；
pk—注浆口压强(pa)；
D—钢带所在位置的直径(m)。
根据材料力学二向应力状态分析，钢带截面上受到的应力为：
Figure SMS_9
式（3）
式中：
σ—钢带的抗拉强度(pa)；
δ—钢带的厚度(m)。
联立上述式（2）与式（3）可知，钢带的厚度应为：
Figure SMS_10
式（4）
柔模混凝土墩柱的斜面与竖直方向的夹角采用下述方法确定：
若共需要n个钢带，钢带间的距离为b，钢带宽度为a，柔模倾斜面的直线与竖直方向的夹角为θ，上一钢带的底面直径与下一钢带的顶面直径设置1.1的富裕系数，以方便柔模袋4的折叠。则：
Figure SMS_11
式（5）
式中：
b—钢带间距(m)；
a—钢带宽度(m)；
n—钢带数量。
整理可得：
Figure SMS_12
式（6）。
S3：根据计算结果预制特定规格柔模袋4，由于巷道施工的误差和顶板下沉导致巷道高度的变化，柔模袋4高度要具有10%的富余量，即根据留巷平均高度的1.1倍作为预制柔模袋4时的高度尺寸。要求钢带斜面角度与柔模袋4斜面角度相同，并将钢带固定在柔模袋4上；预制方便拆卸的可伸缩快装支架，对拉锚索7等用具。
柔模袋4外侧的钢带中，最上端的为顶部钢带5，下端的钢带均为加固钢带3。加固钢带3通过铰接方式与柔模袋4连接。
可伸缩快装支架由底座6、液压油缸1、横杆10组成。所述底座6为可拆卸底座，整体为水平设置的圆环形结构，底座6位于柔模袋4的下端外侧；底座6由半圆形的第一分底座11以及第二分底座12拼接而成，第一分底座11的两端端面上分别设置有一个方形突出13，第二分底座12的两端端面上分别设置有一个方形凹槽14，第一分底座11上的两个方形突出13分别插接于第二分底座12上的两个方形凹槽14内部从而拼接成一个完整的圆形的底座6，每个方形突出13与相对应的方形凹槽14上分别设置有一个第一销孔15，两根第一销钉16分别穿过方形突出13与方形凹槽14上的第一销孔15后，将第一分底座11与第二分底座12相连接。
所述液压油缸1的数量为四个，四根竖直的液压油缸1沿着周圈均匀设置于底座6的上端，液压油缸1的底端通过焊接方式与底座6连接，在液压油缸1的顶端设置有一根横杆10，横杆10沿着柔模袋4的径向所设置，横杆10的外侧一端与液压油缸1的上端相连接，横杆10的内侧一端朝向柔模袋4的轴线处并与顶部钢带5外侧面相连接。
所述液压油缸1为为单杆双作用活塞液压缸，由缸筒17、一级活塞杆18、二级活塞杆19组成，二级活塞杆19插接于一级活塞杆18的内部，一级活塞杆18插接于缸筒17的内部。横杆10的外侧一端与二级活塞杆19的顶端相固定连接，横杆10的内侧一端端面上设置有一个圆形凹槽23，在顶部钢带5的外侧面上固定设置有一个圆形突出20，顶部钢带5上的圆形突出20插接于横杆10的圆形凹槽23内部，在圆形突出20与相对应的与圆形凹槽23上均设置有第二销孔21，第二销钉22依次穿过圆形凹槽23以及圆形突出20上的第二销孔21，将横杆10与顶部钢带5相连接。
S4：在工作面推过后5~15m范围内在预定位置及时支护四个单体支柱2，使单体支柱2达到额定支撑力，在单体支柱2及工作面煤体的承载作用下顶板不会发生大幅下沉，此时进行柔模混凝土墩柱的浇筑工作有利于施工，也可保证柔模混凝土墩柱的质量。
在单体支柱2的保护下，随着工作面向前推进，达到充填步距后，清理巷道内底板浮矸和浮煤，组装可伸缩快装支架时首先将顶部钢带5的圆形突出20与横杆10的圆形凹槽23通过第二销钉22相固定连接，与此同时进行可拆卸的底座6的组装，首先将第一分底座11与第二分底座12通过第一销钉16相固定连接，此时可伸缩支架组装完毕；之后将液压油缸1的油口与液压泵连接，单杆双作用活塞液压缸逐级伸出直至接触留巷顶板，此时柔模袋4被动展开。然后将混凝土泵送管9与顶部钢带5上的开口连接，在柔模袋4中上部和中下部分别插入两根互成90°角的对拉锚索7。做完上述工作后，在未受采动影响的巷道内布置混凝土充填泵，把充填所需的高延性混凝土配料，搅拌均匀，通过混凝土泵送管9送入柔模袋4内。浇筑完毕后安装锚索托盘8，并使锚索预紧力达到200 kN，对拉锚索7通过锚索锁具与锚索托盘8连接。浇筑完成一个柔模混凝土墩柱后随着工作面的推进进行下一柔模混凝土墩柱的浇筑工作，施工工序以此类推。经检测柔模混凝土墩柱抗压强度达到设计要求时，撤除可伸缩快装支架和单体支柱2，完成柔模混凝土墩柱的留设。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，包括下述步骤，
S1：分析所要留巷巷道的宽度及高度，预先确定浇筑柔模混凝土墩柱的位置；
S2：所述柔模混凝土墩柱为上窄下宽的圆台，横截面均为圆形，由柔模袋（4）浇注而成；根据分离岩块法计算所需柔模混凝土墩柱的最大支撑力，确定柔模混凝土墩柱的最小横截面积，即圆台顶部截面直径；并计算柔模混凝土墩柱的斜面与竖直方向的夹角，以及确定钢带的厚度以及数量；
S3: 根据计算结果预制特定规格的柔模袋（4），并将钢带固定在柔模袋（4）上；预制方便拆卸的可伸缩快装支架以及对拉锚索（7）用具；
S4: 在工作面推过后5~15m范围内在预定位置及时支护四根单体支柱（2），防止顶板大幅下沉；在单体支柱（2）的保护范围内进行柔模混凝土墩柱的浇筑工作；首先利用可伸缩快装支架撑开柔模袋（4），撑开柔模袋（4）后在预定的两钢带之间的柔模袋（4）插入对拉锚索（7）进行二次固定，随即进行高延性混凝土浇筑；浇筑完成一个柔模混凝土墩柱后随着工作面的推进进行下一柔模混凝土墩柱的浇筑工作，施工工序以此类推；在混凝土达到峰值强度后撤去四根单体支柱（2）和可伸缩快装支架，完成留巷。
2.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于：在步骤S1中，柔模混凝土墩柱底面边缘所在的位置距离实体煤壁的距离为留巷宽度，保证巷道断面符合生产要求。
3.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，在步骤S2中，圆台顶部截面直径的计算方式为：
Figure QLYQS_1
式（1）
式中：
q—改性混凝土抗压强度（MPa）；
c—墩柱间距（m）；
L—留巷上方悬顶岩块长度（m）；
θ—岩块内摩擦角（°）；
γB—岩块容重(kN/m3)；
h—留巷高度(m)。
4.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，在步骤S2中，由于混凝土浇筑时流动性较强，认为浆液为六面等压物体，钢带的厚度需要承载混凝土自重对水平方向的压强和泵口压力对水平方向的附加压强，因此钢带处所受到的压强用下式（2）计算：
Figure QLYQS_2
式（2）
式中：
ρ—混凝土浆液平均密度(kg/m3)；
h—钢带所在位置距柔模袋（4）顶面的距离(m)；
g—混重力加速度(10m/s2)；
pk—注浆口压强(pa)；
D—钢带所在位置的直径(m)；
根据材料力学二向应力状态分析，钢带截面上受到的应力为：
Figure QLYQS_3
式（3）
式中：
σ—钢带的抗拉强度(pa)；
δ—钢带的厚度(m)；
联立上述式（2）与式（3）可知，钢带的厚度应为：
Figure QLYQS_4
式（4）。
5.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于：在步骤S3中，由于巷道施工的误差和顶板下沉导致巷道高度的变化，柔模袋（4）高度要具有10%的富余量，根据留巷平均高度的1.1倍作为预制柔模袋（4）时的高度尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，在步骤S3中，柔模袋（4）外侧的钢带中，最上端的为顶部钢带（5），下端的钢带均为加固钢带（3）；可伸缩快装支架由底座（6）、液压油缸（1）、横杆（10）组成；所述底座（6）为可拆卸底座，整体为水平设置的圆环形结构，底座（6）位于柔模袋（4）的下端外侧；底座（6）由半圆形的第一分底座（11）以及第二分底座（12）拼接而成；所述液压油缸（1）的数量为四个，四根竖直的液压油缸（1）沿着周圈均匀设置于底座（6）的上端，液压油缸（1）的底端通过焊接方式与底座（6）连接，在液压油缸（1）的顶端设置有一根横杆（10），横杆（10）沿着柔模袋（4）的径向所设置，横杆（10）的外侧一端与液压油缸（1）的上端相连接，横杆（10）的内侧一端朝向柔模袋（4）的轴线处并与顶部钢带（5）外侧面相连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于：所述液压油缸（1）为单杆双作用活塞液压缸，由缸筒（17）、一级活塞杆（18）、二级活塞杆（19）组成，二级活塞杆（19）插接于一级活塞杆（18）的内部，一级活塞杆（18）插接于缸筒（17）的内部；横杆（10）的外侧一端与二级活塞杆（19）的顶端相固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，在步骤S4中，组装可伸缩快装支架时首先将顶部钢带（5）与横杆（10）的相固定连接，与此同时进行可拆卸底座（6）的组装，首先将第一分底座（11）与第二分底座（12）相固定连接，此时可伸缩快装支架组装完毕；之后将液压油缸（1）的油口与液压泵连接，单杆双作用活塞液压缸逐级伸出直至接触留巷顶板，此时柔模袋（4）被动展开；然后将混凝土泵送管（9）与顶部钢带（5）上的开口连接，在柔模袋（4）中上部和中下部分别插入两根互成90°角的对拉锚索（7）；做完上述工作后，在未受采动影响的巷道内布置混凝土充填泵，把充填所需的高延性混凝土配料，搅拌均匀，通过混凝土泵送管（9）送入柔模袋（4）内；浇筑完毕后安装锚索托盘（8），并使锚索预紧力达到200 kN，对拉锚索（7）通过锚索锁具与锚索托盘（8）连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于沿空留巷巷旁支护的快装高强让压墩柱支护工艺，其特征在于，在步骤S4中，使单体支柱（2）达到额定支撑力，在单体支柱（2）及工作面煤体的承载作用下顶板不会发生大幅下沉，此时进行柔模混凝土墩柱的浇筑工作有利于施工，能够保证柔模混凝土墩柱的质量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102337904A (zh) * 2011-09-09 2012-02-01 贾民 沿空留巷的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002356863A (ja) * 2001-06-01 2002-12-13 Toda Constr Co Ltd 逆打ち工法における１階床先行構築方法
CN101936065A (zh) * 2010-08-12 2011-01-05 惠兴田 刚柔复合结构模板及其沿空留巷隔墙施工方法
CN110847912A (zh) * 2019-04-16 2020-02-28 天地科技股份有限公司 一种回采工作面“支-卸”组合沿空留巷巷道及施工方法
CN210003299U (zh) * 2019-05-21 2020-01-31 中煤能源研究院有限责任公司 一种用于浇筑井下圆形墩柱的螺旋风管刚柔模板
CN110439596B (zh) * 2019-08-02 2024-07-26 新疆大学 嵌套式frp管-高水速凝材料-pvc管双壁空心墩柱及其施工方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102337904A (zh) * 2011-09-09 2012-02-01 贾民 沿空留巷的方法

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