CN218624255U - 煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统包括高强支柱和围岩锚杆索支护，所述高强支柱位于小煤柱的一侧，所述高强支柱包括波纹管和钢筋加强结构，所述钢筋加强结构位于所述波纹管内部，填充体填充在波纹管和钢筋加强结构之间，所述小煤柱通过注浆加固，所述小煤柱区域巷道的顶板采用锚索和锚索托板配合补强支护。本实用新型提供的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统具备巷道支护效果稳定的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿巷道支护技术领域，尤其涉及煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统。
背景技术
通常情况下，煤矿末采工作面与矿井大巷间留设的煤柱宽度应不小于30m，而受早期井田规划及工作面开切眼延伸影响，导致部分区域煤柱的宽度仅为4～7m。工作面回采到此区域时，受采动应力影响，会加剧小煤柱的破坏，同时造成该区域大巷的变形破坏，严重威胁了矿井的安全高效生产。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，该煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统具有巷道支护效果稳定的优点。
根据本实用新型实施例的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统包括高强支柱和围岩锚杆索支护，所述高强支柱位于小煤柱的一侧，所述高强支柱包括波纹管和钢筋加强结构，所述钢筋加强结构位于所述波纹管内部，填充体填充在波纹管和钢筋加强结构之间，所述小煤柱通过注浆加固，所述小煤柱区域巷道的顶板采用锚索和锚索托板配合补强支护。
根据本实用新型实施例的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统具有巷道支护效果稳定的优点。
在一些实施例中，所述钢筋加强结构包括钢筋架和顶部加强钢筋，所述钢筋架包括垂直支撑钢筋和抱箍钢筋，多个所述垂直支撑钢筋沿所述抱箍钢筋的内环面均匀分布形成圆柱形骨架。
在一些实施例中，多个所述抱箍钢筋沿所述垂直支撑钢筋的延伸方向在所述垂直支撑钢筋上等间距分布。
在一些实施例中，所述顶部加强钢筋采用两层钢筋网卷制。
在一些实施例中，所述注浆加固包括打孔、封孔和注浆步骤，所述封孔步骤采用橡胶封孔器封孔，所述注浆步骤采用气动双组份注浆泵注浆。
在一些实施例中，所述注浆步骤的注浆速度1～25L/min。
在一些实施例中，所述高强支柱以所述煤柱最窄处为中心设置，所述高强支柱与相邻的高强支柱的间距随所述高强支柱与所述煤柱最窄处的距离变化而变化。
在一些实施例中，煤柱最窄处的两侧10m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1200mm，距离煤柱最窄处两侧10～20m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1800mm，距离煤柱最窄处两侧20～35m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为2400mm。
在一些实施例中，所述填充体为水灰比1:1的高水速凝材料或混凝土。
在一些实施例中，所述波纹管为HDPE波纹管。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例中煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统的高强支柱的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例中煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统的高强支柱的钢筋加强结构的示意图。
附图标记：1、钢筋架；2、垂直支撑钢筋；3、抱箍钢筋；4、波纹管；5、填充体；6、小煤柱；7、注浆填缝剂。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
根据本实用新型实施例的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，如图1和图2所示，煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统包括高强支柱和围岩锚杆索支护，高强支柱位于小煤柱6的一侧，高强支柱包括波纹管4和钢筋加强结构，钢筋加强结构位于波纹管4内部，填充体5填充在波纹管4和钢筋加强结构之间，小煤柱6通过注浆加固，小煤柱6区域巷道的顶板采用锚索和锚索托板配合补强支护。小煤柱6内通过注浆加固方式填充注浆填缝剂7，能够避免回采期间该区域煤柱出现片帮，波纹管4套设在钢筋加强结构的外侧，波纹管4放置在小煤柱6的一侧，填充体5浇筑在波纹管4内部保证高强支柱的强度。在小煤柱6区域巷道的顶板采用锚索进行补强支护能够抑制顶板离层、破碎。锚索可以是φ21.8mm×6300mm mm的钢绞线，锚索初始张拉不低于280kN，锚索托板采用300mm×300mm×16mm高强度拱形可调心托板及配套锁具，每排布置3根锚索，排距1200mm，间距2000mm。锚索支护提供主动支护力，能有效抑制顶板的进一步离层、破碎。
根据本实用新型实施例的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统具有巷道支护效果稳定的优点。
在一些实施例中，如图1和图2所示，钢筋加强结构包括钢筋架1和顶部加强钢筋，钢筋架1包括垂直支撑钢筋2和抱箍钢筋3，多个垂直支撑钢筋2沿抱箍钢筋3的内环面均匀分布形成圆柱形骨架。
具体地，多个垂直支撑钢筋2在一个抱箍钢筋3的内环面均匀等间隔分布形成圆柱形骨架，顶部加强钢筋设置在圆柱形骨架的顶部能够增强高强支柱顶部的的支撑强度和刚度。
在一些实施例中，如图2所示，多个抱箍钢筋3沿垂直支撑钢筋2的延伸方向在垂直支撑钢筋2上等间距分布。
具体地，垂直支撑钢筋2的延伸方向与波纹管4的延伸方向相同，多个抱箍钢筋3沿波纹管4的延伸方向等间距分布，抱箍钢筋3提升了高强支柱的结构强度，能够保证高强支柱的抗压强度。
在一些实施例中，顶部加强钢筋采用两层钢筋网卷制。
具体地，钢筋网的直径为6mm，两层钢筋网形成顶部加强钢筋能够提升支柱顶部的强度和刚度。
在一些实施例中，注浆加固包括打孔、封孔和注浆步骤，封孔步骤采用橡胶封孔器封孔，注浆步骤采用气动双组份注浆泵注浆。
具体地，打孔步骤的打孔深度由现场需注浆范围确定，封孔步骤的封孔长度一般为1m，注浆步骤选用气动双组份注浆泵注浆便于注入双组份的聚氨酯类化学注浆材料。聚氨酯类化学注浆材料由A、B两种浆液组成，按体积比1:1混合使用，A、B两种浆液可以是多异氰酸酯和多羟基化合物两种浆液，按体积比1:1混合使用，注浆材料抗压强度可达36MPa，粘结强度可达3.4Mpa。聚氨酯类化学注浆材料的浆液可注性好，能注入煤岩层中的细小裂隙或孔隙，有效提高破碎体的整体强度，且凝结后强度高、稳定性好。
在一些实施例中，注浆步骤的注浆速度1～25L/min。
由此，通过注浆泵向小煤柱6内注浆加固时注浆速度控制在1～25L/min时，注浆压力较适宜，得到的注浆加固效果好。
在一些实施例中，高强支柱以煤柱最窄处为中心设置，高强支柱与相邻的高强支柱的间距随高强支柱与煤柱最窄处的距离变化而变化。
具体地，根据具体地址生产条件和工作面矿压数据，以煤柱最窄处为中心布置高强支柱，高强支柱之间的间距随着距离煤柱最窄处的距离增加而阶段性增加，能够保证支护效果。
在一些实施例中，煤柱最窄处的两侧10m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1200mm，距离煤柱最窄处两侧10～20m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1800mm，距离煤柱最窄处两侧20～35m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为2400mm。
具体地，煤柱最窄处两侧0～10m范围内的任一个高强支柱的中心与相邻的高强支柱的的中心间距为1200mm，对小煤柱6的支护效果好，煤柱最窄处两侧10～20m范围内任一个高强支柱的中心与相邻的高强支柱的的中心间距增加，在保证支护效果的情况下减少了高强支柱的数量。
在一些实施例中，填充体5为水灰比1:1的高水速凝材料或混凝土。
具体地，水灰比1:1的高水速凝材料的单轴抗压强度达到14MPa。
在一些实施例中，波纹管4为HDPE波纹管。
具体地，HDPE波纹管4为高强支柱提供高围压，保证高强支柱整体的抗压强度。
在神木市海鸿煤矿小煤柱6侧布置φ800mm×3500mm的等间距高强支柱，有效保证了回采期间巷道的稳定，且支柱未出现变形破坏。根据神木市海鸿的具体地质生产条件及工作面矿压数据，确定以煤柱最窄处为中心布置高强支柱，由大比例压缩实验得到φ1000mm×3500mm的高强支柱其最大支护力为10500KN。两侧各10m范围内支柱中心距为1200mm，两侧10～20m范围内墩柱中心距为1800mm，两侧20～35m范围内墩柱中心距为2400mm。注浆钻孔在小煤柱6帮上单排布置，距离巷道底板2m，钻孔间距3.0m，钻孔深度5m，以煤柱最窄处为中心向两侧共布置11个钻孔。注浆材料抗压强度可达36MPa，粘结强度可达3.4Mpa。回采结束后，小煤柱6附近区域的顶板下沉量未超过1cm，两帮移近量未超过3cm，表明联合支护效果良好，给煤矿节省了支护成本，提高了其经济效益。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，包括：
高强支柱，所述高强支柱位于小煤柱的一侧，所述高强支柱包括波纹管和钢筋加强结构，所述钢筋加强结构位于所述波纹管内部，填充体填充在波纹管和钢筋加强结构之间，所述小煤柱通过注浆加固；
围岩锚杆索支护，所述小煤柱区域巷道的顶板采用锚索和锚索托板配合补强支护。
2.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述钢筋加强结构包括钢筋架和顶部加强钢筋，所述钢筋架包括垂直支撑钢筋和抱箍钢筋，多个所述垂直支撑钢筋沿所述抱箍钢筋的内环面均匀分布形成圆柱形骨架。
3.根据权利要求2所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，多个所述抱箍钢筋沿所述垂直支撑钢筋的延伸方向在所述垂直支撑钢筋上等间距分布。
4.根据权利要求2所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述顶部加强钢筋采用两层钢筋网卷制。
5.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述注浆加固包括打孔、封孔和注浆步骤，所述封孔步骤采用橡胶封孔器封孔，所述注浆步骤采用气动双组份注浆泵注浆。
6.根据权利要求5所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述注浆步骤的注浆速度1～25L/min。
7.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述高强支柱以所述煤柱最窄处为中心设置，所述高强支柱与相邻的高强支柱的间距随所述高强支柱与所述煤柱最窄处的距离变化而变化。
8.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，煤柱最窄处的两侧10m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1200mm，距离煤柱最窄处两侧10～20m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为1800mm，距离煤柱最窄处两侧20～35m范围内任意高强支柱的中心与相邻的高强支柱的中心的间距为2400mm。
9.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述填充体为水灰比1:1的高水速凝材料或混凝土。
10.根据权利要求1所述的煤矿小煤柱开采巷旁加固支护系统，其特征在于，所述波纹管为HDPE波纹管。
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