CN116857001A - 一种膏体充填沿空留巷施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于井巷施工技术领域。公开一种膏体充填沿空留巷施工方法，S1、向液压支架与充填墙体之间的顶板搭设掩护梁形成临时支护；S2、向临时支护区域的顶板上安装锚固组件；S3、向锚固组件上吊挂充填包，充填包一端被充填墙体端面限位，充填包另一端被液压支架限位；S4、向充填包两侧分别安装至少一组挡浆机械；S5、向充填包填充膏体，膏体凝固后拆卸挡浆机械；S6、移动液压支架，重复步骤S1‑S5。本发明能够实现在施工充填墙体时保证施工安全性，同时，施工充填墙体过程简单有效，可提高施工效率。
Description
技术领域
本发明属于井巷施工技术领域，尤其涉及一种膏体充填沿空留巷施工方法。
背景技术
工作面开采沿空留巷，一般采用木垛、密集支柱、堆矸石袋、料石砌墙或浇筑混凝土墙。一是劳动强度大、施工速度慢、生产效率低；二是成巷支护效果差，需要多次返修复修。
现有技术中，公开号为CN101649744A，专利名称为一种采矿工作面沿空留巷浇筑混凝土连续墙的装置的专利，其公开了采用纤维柔性模板，模板由主体模板与接顶模板两部分构成，纤维柔性模板上两侧分别连接两个翼缘，翼缘上带有套筒，套筒内穿入钢梁，翼缘通过单体液压支柱或锚杆将纤维柔性模板吊挂在煤层顶板上，上述纤维柔性模板连接灌注口、上植筋口、下植筋口、限位孔，上植筋一端与煤层顶板连接，另一端通过上植筋口插入到纤维柔性模板内与混凝土固定连接，下植筋一端与煤层底板连接，另一端通过下植筋口插入到纤维柔性模板内与混凝土固定连接，纤维柔性模板上间隔连接有拉筋，限位孔穿入丝杠，丝杠两端通过托盘螺母固定，内层灌注口塞入纤维柔性模板内，外层灌注口内插入混凝土输送管并绑扎，用混凝土泵将搅拌好的混凝土经由输送管向柔性模板内注入混凝土，最终形成混凝土连续墙。该方法仍存在机械化程度低、效率不高，采空区施工作业缺乏临时支护保护、安全程度低的问题。
公开号为CN103161480A，专利名称为主动支撑巷旁充填沿空留巷的方法的专利，公开了沿采空区的边缘采用木垛、矸石或预制砌块等构筑巷旁充填墙，在充填墙上铺设高强密封充填袋，通过注浆泵向充填袋内注充添加速凝早强剂的水泥凝浆液或高膨胀材料。其构筑巷旁充填墙，劳动强度大，效率低。
公开号为CN104712360A，专利名称为种大采高综采面可调多适模板支架及沿空留巷方法的专利，公开了沿可调多适模板支架内箱体上板和内箱体下板内壁铺设两面钢筋网，在钢筋网内吊挂充填袋，在可调多适模板支架的工作空间中通过锚杆安装孔向充填袋内安装对拉锚杆，用铁丝扎紧充填袋上对拉锚杆的锚杆孔；向充填袋内灌注入膏体或高水浆液，直至充填袋充填接顶后停止；使用矿用单体液压支柱，斜撑顶住外箱体侧板上单体液压支柱施力槽或者可调多适模板支架的前后两端，使可调多适模板支架靠近或者远离采空区，克服采空区矸石或者底板倾角对可调多适模板支架的侧向推力。与本技术方案区别技术特征在于其仅公开了利用液压支撑并向充填袋内灌注入膏体实现充填。在回采工作面的端头支架前方开挖超前缺口，在缺口顶板采用锚杆锚索支护。该方法仅公开了利用液压支撑并向充填袋内灌注入膏体实现充填，存在空顶作业不安全隐患。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种膏体充填沿空留巷施工方法，能够实现在施工充填墙体时保证施工安全性，同时，施工充填墙体过程简单有效，可提高施工效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种膏体充填沿空留巷施工方法，
S1、向液压支架与充填墙体之间的顶板搭设掩护梁形成临时支护；
S2、向临时支护区域的顶板上安装锚固组件；
S3、向锚固组件上吊挂充填包，充填包一端被充填墙体端面限位，充填包另一端被液压支架限位；
S4、向充填包两侧分别安装至少一组挡浆机械；
S5、向充填包填充膏体，膏体凝固后拆卸挡浆机械；
S6、移动液压支架，重复步骤S1-S5至施工完毕。
进一步的，步骤S1中，所述液压支架设置在工作面顺槽留巷区，所述充填墙体包括至少一个所述充填包，相邻所述充填包首尾连接。
进一步的，所述液压支架包括一液压升降杆，所述液压升降杆的伸缩端上固定有支撑板，所述掩护梁一端连接在所述支撑板靠近所述充填墙体的端部，所述掩护梁的另一端通过所述充填墙体支撑，所述支撑板上铰接有限位板，所述限位板靠近所述充填包的一端对所述充填包限位。
进一步的，步骤S1中，所述液压升降杆抬升，所述支撑板顶面与所述顶板接触，步骤S6中，所述液压升降杆下降，所述支撑板顶面与所述顶板分离，所述液压升降杆向远离所述充填包方向移动。
进一步的，所述锚固组件包括加强网、锚杆、锚索，所述加强网铺设在所述顶板上，若干所述锚杆伸入所述顶板内且固定所述加强网，所述充填包吊挂在所述锚杆上，所述顶板内固定有一排所述锚索。
进一步的，所述挡浆机械包括一行走机构，所述行走机构上固接有支撑架，所述支撑架顶端铰接有顶梁伸缩梁，所述顶梁伸缩梁活动端末端铰接有上模板伸缩梁，所述支撑架侧壁固接有腰梁伸缩梁，所述腰梁伸缩梁末端铰接有下模板伸缩梁，所述下模板伸缩梁位于所述上模板伸缩梁下方，所述上模板伸缩梁和所述下模板伸缩梁通过子母口与所述支撑架连接。
进一步的，所述充填包包括六面布形成的袋体、吊挂带、充填袖口、排气口，所述六面布与所述吊挂带叠层固定，所述六面布通过所述吊挂带与所述锚杆固定，所述六面布通过所述充填袖口充填所述膏体，所述排气口设置在所述六面布顶部，所述排气口用于排出所述膏体内的气体和泌水。
进一步的，还包括制备站，所述制备站用于制备填充所述充填包的膏体，所述膏体泵送至所述充填包内。
进一步的，所述膏体塌落度为23cm～27cm，所述膏体后期强度不低于4MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
1.在施工充填墙体之前，通过液压支架配合充填墙体，对待施工区域搭设掩护梁进行预先支护，保证施工过程安全性的同时，液压支架可对充填包的一端进行限位，配合充填墙体端面和两侧的挡浆机械实现对充填包四个侧壁的限位。
2.充填包采用吊挂方式固定在锚固组件上，其固定方便，隔离效果好，同时，锚固组件与充填墙体共同作用，可显著提高留巷效果，有效避免留巷返修复修时造成的潜在安全风险。
3.采用挡浆机械对充填包两侧进行限位，其安装拆卸简单，机械化程度高，有效提高生产效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为膏体充填沿空留巷平面图；
图2为图1中的I-I剖面图；
图3为图1中的A-A剖面图；
图4为图1中的B-B剖面图；
图5为挡浆机械的结构示意图；
图6为液压支架的结构示意图；
图7为实施例2的俯视图；
其中，1、顺槽；2、煤体；3、挡浆机械；31、下模板伸缩梁；32、腰梁伸缩梁；33、油缸；34、销轴；35、子母扣；36、上模板伸缩梁；37、顶梁伸缩梁；38、支撑架；39、行走机构；4、充填墙体；5、采空区冒落矸石；6、留巷；7、锚杆；8、液压支架；81、液压升降杆；82、支撑板；83、限位板；9、充填包；10、锚索；11、掩护梁；12、侧板；13、液压伸缩杆；14、挤压板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1-图6，本发明提供一种膏体充填沿空留巷施工方法，
S1、向液压支架8与充填墙体4之间的顶板搭设掩护梁11形成临时支护。在工作面顺槽1内，在工作面开采移架时，移动液压支架8至预定位置，掩护梁11的一端连接在液压支架8上，掩护梁11的另一端被充填墙体4支撑，因此当液压支架8的顶部与顶板接触时，液压支架8可支撑掩护梁11实现掩护梁11对顶板的支撑，使得掩护梁11形成临时支护。
其中，掩护梁11可采用两根11#工字钢梁，作为留巷区域采空区内施工的临时支护。掩护梁11的长度至少大于充填步距1m，后端即被充填墙体4支撑高度不低于0.5m。两根钢梁间距优选为1m，实现对采空区的临时控顶。作业人员在掩护梁11掩护下施工，提高安全性能。
S2、向临时支护区域的顶板上安装锚固组件。在掩护梁11安装完毕后，在该临时支护掩护下，对留巷区域安装锚固组件，该锚固组件用于对留巷区域顶板的加固。
S3、向锚固组件上吊挂充填包9，充填包9一端被充填墙体4端面限位，充填包9另一端被液压支架8限位；
S4、向充填包9两侧分别安装至少一组挡浆机械3。当锚固组件安装完毕后，向锚固组件上吊挂充填包9，充填包9的相对的两个侧面分别被充填墙体4端部和液压支架8限位，充填包9的另外两侧壁被设置在两侧的挡浆机械3限位，充填包9四个侧壁分别被限位，同时，充填包9顶端与顶板对应，充填包9的底端与底板对应。
S5、向充填包9填充膏体，膏体凝固后拆卸挡浆机械3。在向充填包9内充入膏体后，充填包9膨胀，当充填包9膨胀至一定尺寸，充填包9被限位并形成一正方体或长方体结构，待充填包9膨胀至预定尺寸形状时，停止向充填包9内充填膏体。
S6、移动液压支架8，重复步骤S1-S5至施工完毕。待膏体凝固后，拆卸充填包9两侧的挡浆机械3，同时向远离充填包9方向移动液压支架8一段距离，掩护梁11跟随液压支架8移动，同时，掩护梁11时刻被充填包9支撑。
进一步优化方案，参照图1、图2、图3、图4，步骤S1中，液压支架8设置在工作面顺槽1留巷区，充填墙体4包括至少一个充填包9，相邻充填包9首尾连接。
可以理解的，在工作面顺槽1留巷区域，多个充填包9首尾依次连接，形成一充填墙体4。
进一步优化方案，参照图6，液压支架8包括一液压升降杆81，液压升降杆81的伸缩端上固定有支撑板82，掩护梁11一端连接在支撑板82靠近充填墙体4的端部，掩护梁11的另一端通过充填墙体4支撑，支撑板82上铰接有限位板83，限位板83靠近充填包9的一端对充填包9限位。
可以理解的，液压升降杆81安装在轨道车或者移动车上，液压升降杆81伸长，带动支撑板82上移，实现掩护梁11对顶板的支撑，限位板83连接在支撑板82上，限位板83可相对支撑板82固定，通过限位板83对充填包9的一端进行限位。
其中，当支撑板82与掩护梁11连接时，在掩护梁11的端部开口，支撑板82通过链条与掩护梁11连接。
或者，将液压支架8替换为专用填充支架，该专用填充支架上自携带掩护梁11，在移架后，掩护梁11伸出，对留巷区域采空区内施工的临时支护。
进一步优化方案，步骤S1中，液压升降杆81抬升，支撑板82顶面与顶板接触，步骤S6中，液压升降杆81下降，支撑板82顶面与顶板分离，液压升降杆81向远离充填包9方向移动。
可以理解的，步骤S1为安装掩护梁11过程，步骤S6为拆卸掩护梁11过程，在拆卸掩护梁11时，仅需要收缩液压升降杆81，使得支撑板82与顶板分离，随后拖动液压升降杆81向远离充填包9方向移动一段距离后，重新固定液压升降杆81，重复步骤S1-S5过程。
进一步优化方案，参照图3、图4，锚固组件包括加强网、锚杆7、锚索10，加强网铺设在顶板上，若干锚杆7伸入顶板内且固定加强网，充填包9吊挂在锚杆7上，顶板内固定有一排锚索10。
在掩护梁11形成的临时支护掩护下，对留巷区域进行挂网、打安锚杆7，在最里侧打安一排锚索10，作为对顶板的加固，加固巷道顶板使其形成梁，支护体和巷旁充填墙体4一起控制顶板的下沉。
而锚网支护可以为沿空留巷6提供强力支撑，使沿空留巷6顶板保持完整，锚网的组合作用能使容易离层的顶板组成叠加梁而形成一个整体。同时使采空侧顶板更易切顶，极大地减轻采空区顶板附加在巷旁支护及留巷6顶板上的压力。
进一步优化方案，参照图5，挡浆机械3包括一行走机构39，行走机构39上固接有支撑架38，支撑架38顶端铰接有顶梁伸缩梁37，顶梁伸缩梁37活动端末端铰接有上模板伸缩梁36，支撑架38侧壁固接有腰梁伸缩梁32，腰梁伸缩梁32末端铰接有下模板伸缩梁31，下模板伸缩梁31位于上模板伸缩梁36下方，上模板伸缩梁36和下模板伸缩梁31通过子母口与支撑架38连接。
其中，可根据充填包9实际大小，设置一组或多组行走机构39。
其中，顶梁伸缩梁37的活动端通过销轴34与上模板伸缩梁36铰接，同时在行走机构39上设置有油缸33，油缸33与下模板伸缩梁31和上模板伸缩梁36连通，可控的实现下模板伸缩梁31和上模板伸缩梁36的伸长或收缩。
其中，下模板伸缩梁31和上模板伸缩梁36上分别固定有模板，该模板用于对充填包9外壁限位。
进一步优化方案，充填包9包括六面布形成的袋体、吊挂带、充填袖口、排气口，六面布与吊挂带叠层固定，六面布通过吊挂带与锚杆7固定，六面布通过充填袖口充填膏体，排气口设置在六面布顶部，排气口用于排出膏体内的气体和泌水。
当通过充填袖口向袋体内充填膏体时，将充填管插入充填袖口内，并用铁丝扎牢，待充填完毕后，取出充填管。
其中，充填包9优选采用轻质、廉价同时符合阻燃、抗静电等井下使用要求的布料制作，如土工布、风筒布或高纤维材料等。
其中，充填包9为长方体或正方体，充填包9的尺寸根据矿井留巷6高度、墙体厚度、充填步距确定，充填包9长宽高尺寸优选比设计留巷6墙体尺寸大20cm，使其向内折，利用浆液充满外溢之力使充填包9外壁与待充填区顶板、底板，两侧挡浆机械3、一端的限位板83、另一端的充填墙体4端面紧贴，便于充分接顶，提高充实率。
进一步优化方案，还包括制备站，制备站用于制备填充充填包9的膏体，膏体泵送至充填包9内。
可以理解的，膏体充填分为干料制备、井下制浆、泵送充填三个环节，在地面设立膏体原料制备站，进行矸石的加工、破碎，矸石粒径在15mm以下，其中：1mm以下占比50％-60％、1mm-10mm占比20％-30％、10mm-15mm占比30％-10％。随后将破碎后的矸石颗粒、粉煤灰等按比例混合，混料经矿车或胶轮车运输并卸入井下膏体制备站。在搅拌机内加水搅拌形成膏体，然后利用充填泵加压，通过管道、布料管输送至充填包9内。
或者，也可在地面建立充填站，制备好的膏体，通过管路输送到井下，到达留巷区域，泵送入充填包9内。
进一步优化方案，膏体塌落度为23cm～27cm，膏体后期强度不低于4MPa。
实施例2
参照图7，与实施例1的不同之处在于，挡浆机械3固定在液压支架8上，挡浆机械3包括固定在轨道车上的两侧板组，充填包9位于两侧板组之间，侧板组包括多个首尾连接固定的侧板12，侧板12远离充填包9的一端固接有液压伸缩杆13，多个液压伸缩杆13靠近充填包9的活动端上固接有一挤压板14，充填包9两侧的挤压板14配合对充填包9限位。
该结构设置下，在液压升降杆81移动前，两侧的挤压板14在液压伸缩杆13的作用下远离充填包9，在液压升降杆81移动时，两侧的挤压板14跟随移动，即在液压升降杆81再次固定后，不需要再驱动挤压板14向远离充填墙体4方向移动，仅需要再次驱动液压伸缩杆13将挤压板14送至指定位置即可。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：
S1、向液压支架(8)与充填墙体(4)之间的顶板搭设掩护梁(11)形成临时支护；
S2、向临时支护区域的顶板上安装锚固组件；
S3、向锚固组件上吊挂充填包(9)，充填包(9)一端被充填墙体(4)端面限位，充填包(9)另一端被液压支架(8)限位；
S4、向充填包(9)两侧分别安装至少一组挡浆机械(3)；
S5、向充填包(9)填充膏体，膏体凝固后拆卸挡浆机械(3)；
S6、移动液压支架(8)，重复步骤S1-S5至施工完毕。
2.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：步骤S1中，所述液压支架(8)设置在工作面顺槽(1)留巷区，所述充填墙体(4)包括至少一个所述充填包(9)，相邻所述充填包(9)首尾连接。
3.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：所述液压支架(8)包括一液压升降杆(81)，所述液压升降杆(81)的伸缩端上固定有支撑板(82)，所述掩护梁(11)一端连接在所述支撑板(82)靠近所述充填墙体(4)的端部，所述掩护梁(11)的另一端通过所述充填墙体(4)支撑，所述支撑板(82)上铰接有限位板(83)，所述限位板(83)靠近所述充填包(9)的一端对所述充填包(9)限位。
4.根据权利要求3所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：步骤S1中，所述液压升降杆(81)抬升，所述支撑板(82)顶面与所述顶板接触，步骤S6中，所述液压升降杆(81)下降，所述支撑板(82)顶面与所述顶板分离，所述液压升降杆(81)向远离所述充填包(9)方向移动。
5.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：所述锚固组件包括加强网、锚杆(7)、锚索(10)，所述加强网铺设在所述顶板上，若干所述锚杆(7)伸入所述顶板内且固定所述加强网，所述充填包(9)吊挂在所述锚杆(7)上，所述顶板内固定有一排所述锚索(10)。
6.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：所述挡浆机械(3)包括一行走机构(39)，所述行走机构(39)上固接有支撑架(38)，所述支撑架(38)顶端铰接有顶梁伸缩梁(37)，所述顶梁伸缩梁(37)活动端末端铰接有上模板伸缩梁(36)，所述支撑架(38)侧壁固接有腰梁伸缩梁(32)，所述腰梁伸缩梁(32)末端铰接有下模板伸缩梁(31)，所述下模板伸缩梁(31)位于所述上模板伸缩梁(36)下方，所述上模板伸缩梁(36)和所述下模板伸缩梁(31)通过子母口与所述支撑架(38)连接。
7.根据权利要求5所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：所述充填包(9)包括六面布形成的袋体、吊挂带、充填袖口、排气口，所述六面布与所述吊挂带叠层固定，所述六面布通过所述吊挂带与所述锚杆(7)固定，所述六面布通过所述充填袖口充填所述膏体，所述排气口设置在所述六面布顶部，所述排气口用于排出所述膏体内的气体和泌水。
8.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：还包括制备站，所述制备站用于制备填充所述充填包(9)的所述膏体，所述膏体泵送至所述充填包(9)内。
9.根据权利要求1所述的膏体充填沿空留巷施工方法，其特征在于：所述膏体塌落度为23cm～27cm，所述膏体后期强度不低于4MPa。
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