CN204646257U - 近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置，包括工作面，其特征是：在工作面上部的顶板内开有注浆孔，注浆孔内放置有中空的前探梁，前探梁内有混凝土；前探梁上有孔。本实用新型的积极效果在于：混凝土的粘接作用使原破碎的顶板的岩体粘接在一起，并封堵了岩体裂隙，形成一个比较完整的整体。不但如此，内装有混凝土的前探梁，永久的保留在岩体里，提高了顶板的整体强度，增大了顶板整体抵抗外部破坏的能力，即起到了承重梁的作用。

Description

近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层巷道顶板加固装置，适用于巷道内未掘进段的使用。

背景技术

在近距离煤层群中，煤层的分布是呈层状间隔排布的，工作面开采顺序一般是由上而下。由于近距离煤层群煤层层间距较近，在工作面回采过程中，上部工作面的底板即为其对应下部工作面的顶板。

顶板一般为稳定性较差的泥岩、砂质泥岩或细砂岩，该类岩石性质基本属于巷道支护难点的软岩性质。

在上部工作面掘进和回采过程中，因放炮震动、回采时顶板压力显现等因素的影响，其底板会出现破碎、变形的现象。

因此，在下部工作面掘进过程中，其顶板将处于一种非常不稳定的状态，如果不采取有效的支护手段，掘进以后，顶板就会出现裂隙或冒顶等事故。

现阶段，常见的临时支护手段是在巷道上方，顺着顶板的位置打孔，灌注加固材料，使破碎的岩体重新粘接在一起，对巷道顶板加固支护。然后再放炮、掘进巷道。

上述方式的缺点在于：1、化学加固材料在粘接破碎岩体后，自身会随着时间的推移形成一种脆性材料，且此类化学加固材料本身强度相对较低，在近距离煤层下部煤层巷道掘进过程中由于巷道层间距较近，围岩稳定性差，放炮掘进震动影响较大，刚被粘接岩体和形成脆性体的加固材料会再次形成新的裂隙；2、此类加固巷道顶板的化学加固材料，成本较高，因此，采用加固材料加固巷道，一般只适用于巷道中较短的某段或个别顶板十分破碎的定点，这也是巷道注浆加固支护方式长期在煤矿井巷工程难以大范围推广的重要因素；3、此类化学加固材料存在自燃发火威胁，在一定条件下，该类材料会参与煤炭自燃，扩大煤炭自燃影响范围。甚至部分煤巷在使用化学加固材料加固巷道顶板时，曾出现过煤炭未自燃，而该化学加固材料先发生自燃的现象。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置以弥补现有技术之不足。

近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置，包括工作面，其特征是：在工作面上部的顶板内开有注浆孔，注浆孔内放置有中空的前探梁，前探梁内有混凝土；前探梁上有孔。

优化的，注浆孔的方向为斜向上。

本实用新型的积极效果在于：1、前探梁与混凝土的结合，提高了强度，从而也提高了巷道顶板整体抵抗外部破坏的能力；2、混凝土随着注浆泵压力的增大注入岩体内，粘接松散岩体、封堵岩体裂隙，提高巷道顶板整体的抗压、抗剪强度，同时也避免了新鲜风流从岩体裂隙中进入采空区；3、钢管混凝土前探梁结构在走向上将一定范围内岩体串接在一起，通过混凝土的粘接作用，使巷道破碎的顶板与钢管混凝土前探梁结构形成一个整体，提高巷道顶板的整体强度，增大巷道顶板整体抵抗外部破坏的能力，即钢管混凝土前探梁结构的“梁”作用。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是前探梁的结构示意图。

具体实施方式

在图中，1是工作面，2是顶板，3是注浆孔，4是前探梁，5是混凝土；6是孔，7是已掘段，8是未掘段，9是岩体间隙，10是注浆管，11是封孔器，12是注浆泵。

实施例：

最初使用时，在工作面1的侧壁，其上方的顶板2已经出现岩体间隙9，如果此时不对顶板2做处理，而直接掘进的话，顶板2就很容易下落、出现冒顶的事故。

本实施例中，顺着顶板的方向，打注浆孔3，注浆孔3的方向斜向上，再将前探梁4插入注浆孔3内，再将注浆管10插入前探梁4内，用封孔器11封住管口。

此时，注浆泵12将混凝土5通过注浆管10打入前探梁4内，前探梁4内充满了混凝土5，同时，混凝土5还会通过孔6进入注浆孔3和岩体间隙9。

混凝土5的粘接作用使原破碎的顶板2的岩体粘接在一起，并封堵了岩体裂隙9，形成一个比较完整的整体。

不但如此，内装有混凝土5的前探梁4，永久的保留在岩体里，提高了顶板2的整体强度，增大了顶板2整体抵抗外部破坏的能力，即起到了承重梁的作用。

上述工序完成以后，即可进行掘进工作，而不担心顶板2垮塌，掘进工作完成以后，再进行后续的常规支护措施，形成正规的巷道。

以上的过程，就形成了已掘段7，在此基础上，重复操作，即可对新的未掘段8进行操作。

该装置在理论上的支持：混凝土是由砂、碎石、水泥等材料加水拌和，经化学凝固形成的一种合成材料。混凝土抗压强度高，但它在结构上是严重非匀质的，在混凝土内还存在着由水、水汽和空气所充斥的大小不等的孔隙[1] ，且混凝土结构抗拉强度低、易造成纵向开裂。

薄壁钢管抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但其临界承载力极不稳定，因为它对局部缺陷十分敏感。实验证明，薄壁钢管的实际承载力往往只有理论计算值的1/3～1/5，当有残余应力存在时，影响更大。

本实用新型为了充分发挥混凝土和薄壁钢管各自优势，克服自身缺点，经过实践，采用了钢管混凝土结构，即在钢管中充填混凝土形成钢管混凝土。钢管混凝土能在结构上将二者的优点结合在一起，一方面，核心混凝土被薄壁钢管约束，使混凝土处于侧向受压状态，延缓其受压时的纵向开裂，大大提高了混凝土强度。另外，混凝土在薄壁钢管内部，其破坏由脆性变为了塑性破坏，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能；另一方面，由于混凝土的存在，可以延缓或阻止薄壁钢管发生内凹的局部屈曲，可以有效地提高钢管的稳定性。

Claims (1)

1.近距离煤层群下部煤层巷道顶板超前探梁注浆加固装置，包括工作面，其特征是：在工作面上部的顶板内开有注浆孔，注浆孔内放置有中空的前探梁，前探梁内有混凝土；前探梁上有孔；注浆孔的方向为斜向上。