一种井下支护用支柱及其构筑方法
【专利摘要】本发明一种井下支护用支柱及其构筑方法涉及一种用于井下控制巷道变形和过空巷支护用的可以快速构筑的支柱及其构筑方法。其目的是为了提供一种能够减少巷道变形、底鼓，使用安全，结构简单，成本低的井下支护用支柱以及一种快速安全的井下支柱构筑方法。本发明一种井下支护用支柱包括竖直放置的充填袋，所述充填袋内部设置有袋体隔层，所述袋体隔层将充填袋分为上腔体和下腔体，所述上腔体内填充有发泡水泥，下腔体内填充有速凝水泥，所述上腔体和下腔体上均设置有注浆口和排气口。
【专利说明】一种井下支护用支柱及其构筑方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种支柱和一种支柱构筑方法，特别是涉及一种用于井下控制巷道变形和过空巷支护用的可以快速构筑的支柱及其构筑方法。
【背景技术】
[0002]随着我国采煤工业的发展，井下支护方式从木支护、砌碹支护、型钢支护、单体支护等等，到目前最成熟、应用最广泛的锚杆支护，这些支护手段很好地保证了煤矿安全生产的顺利进行。但是，由于煤矿井下地质条件的多样性，有些巷道在矿压条件下变形很大，工字钢和单体支护被压断，巷道两旁的木垛支护被垮，巷道间隔一定时间就要翻修，花费的人力和材料费用很高；有些巷道存在巷道矿压，回采巷道变形大，3米高的巷道，在回采过程中底鼓严重，巷道高度甚至被压到半米高，给井下安全生产带来很大困难；有些工作面过空巷时采用单体支护，但是单体支护过空巷技术经常发生空巷严重变形、冒顶、单体钻底、压架的生产事故，给煤矿安全生产造成严重损失。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种能够减少巷道变形、底鼓，使用安全，结构简单，成本低的井下支护用支柱以及一种快速安全的井下支柱构筑方法。
[0004]本发明一种井下支护用支柱，包括竖直放置的充填袋，所述充填袋内部设置有袋体隔层，所述袋体隔层将充填袋分为上腔体和下腔体，所述上腔体内填充有发泡水泥，下腔体内填充有速凝水泥，所述上腔体和下腔体上均设置有注浆口和排气口。
[0005]本发明一种井下支护用支柱，其中所述充填袋的侧面缝制有支撑筋，支撑筋外侧粘有一层高强度胶带，所述支撑筋的材料为高强度塑料绷带或钢丝。
[0006]本发明一种井下支护用支柱，其中所述支撑筋为从上向下依次排列的多个圆环或一个螺旋状支撑筋。
[0007]本发明一种井下支护用支柱，其中所述发泡水泥的强度大于等于2MPa，压缩变形量大于等于10%。
[0008]本发明一种井下支护用支柱，其中所述速凝水泥的充填体强度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin，所述速凝水泥选用硅酸盐水泥，所述硅酸盐水泥中添加有促凝剂和促凝填料。
[0009]本发明一种井下支护用支柱，其中所述速凝剂选用铝矾土，所述促凝填料选用矿渣或石灰石。
[0010]本发明一种井下支护用支柱，其中所述充填袋的材料为尼龙涂布。
[0011]本发明一种井下支护用支柱的构筑方法，包括以下步骤:
[0012]a)在巷道靠近煤壁的顶板上悬挂充填袋，使充填袋8沿竖直方向自由垂下；
[0013]b)在充填袋外侧四周安装若干个竖直方向的夹板，保证充填袋沿竖直方向放置；
[0014]c)将充填袋的上腔体和下腔体的注浆口与注浆管路连接，注浆管路的另一端与充填设备相连；
[0015]d)启动充填设备，先向下腔体内注满速凝水泥；
[0016]e)下腔体内的速凝水泥凝结后，再向上腔体内注满发泡水泥；
[0017]f)上腔体内的发泡水泥凝结后，撤去充填袋外侧安装的夹板。
[0018]本发明一种井下支护用支柱的构筑方法，其中所述速凝水泥的充填体强度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin，所述速凝水泥选用硅酸盐水泥，所述发泡水泥的强度大于等于2MPa，压缩变形量大于等于10%。
[0019]本发明一种井下支护用支柱的构筑方法，其中所述充填设备选用矿用螺杆式注浆栗O
[0020]本发明一种井下支护用支柱及其构筑方法与现有技术不同之处在于本发明一种井下支护用支柱采用“让-抗”支护原理，通过设置袋体隔层，将充填袋内部分为上腔体和下腔体，并分别向上腔体和下腔体内充填不同性质的水泥，产生不同的效果。上腔体内的发泡水泥的充填体强度较小，同时具有较大的压缩变形量，保证支柱具有一定的让压变形量和较高的残余支撑强度，因而可以减小巷道内顶板的压力，防止充填体受压碎裂，起到“让压”的效果，有效解决巷道因矿压过大而造成的变形、底鼓等现象；下腔体内的速凝水泥充填体强度较大，同时初凝速度快，保证支柱具有较高的初撑力强度和持续支撑强度，起到“抗压”的效果，以及保证巷道的支撑能力。本发明一种井下支护用支柱可以有效减少煤矿井下安全隐患，降低安全成本。所选材料均为现有低成本材料，生产成本较低。本发明一种井下支护用支柱的构筑方法施工步骤简单，成型快速，通过注浆管路实现远距离构筑，施工安全性较高。
[0021]下面结合附图对本发明的一种井下支护用支柱及其构筑方法作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明一种井下支护用支柱中实施例1的结构示意图；
[0023]图2为本发明一种井下支护用支柱中实施例2的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1，如图1所示，本发明一种井下支护用支柱包括竖直放置的圆柱型充填袋8，充填袋8的材料为尼龙涂布。充填袋8内部设置有袋体隔层6，袋体隔层6将充填袋8分为上腔体3和下腔体I。上腔体3内填充有发泡水泥，发泡水泥的强度大于等于2MPa，压缩变形量大于等于10%。上腔体3内的发泡水泥强度较低，且变形量较大，可以保证支柱具有一定的让压变形量和较高的残余支撑强度，因而可以减小巷道内顶板的压力，防止充填体受压碎裂，起到“让压”的效果，有效解决巷道因矿压过大而造成的变形、底鼓等现象。下腔体I内填充有速凝水泥，并要求其充填体强度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin。下腔体I内的速凝水泥充填体强度较大，同时初凝速度快，保证支柱具有较高的初撑力强度和持续支撑强度，起到“抗压”的效果，以及保证巷道的支撑能力。本实施例中的速凝水泥选用硅酸盐水泥，并在硅酸盐水泥中添加有促凝剂和促凝填料，促凝剂和促凝填料可以起到加速水泥凝结的作用，缩短初凝时间，其中速凝剂选用铝矾土，促凝填料选用矿渣或石灰石。上腔体3和下腔体I上均设置有注浆口 5和排气口 2，用于注浆和排气。充填袋8的侧面缝制有支撑筋7，支撑筋7外侧粘有一层高强度胶带9。支撑筋7选用高强度塑料绷带或钢丝，用于保证充填袋8始终放置于竖直方向。本实施例中的支撑筋7为多个圆环结构，从上到下依次固定在充填袋8外侧。充填袋8顶部设置有多个用于悬挂的吊挂环4。
[0025]本发明一种井下支护用支柱的构筑步骤如下:
[0026]第一步，在巷道靠近煤壁的顶板上悬挂充填袋8，使充填袋8沿竖直方向自由垂下。
[0027]第二步，在充填袋8外侧四周安装若干个竖直方向的夹板，保证充填袋8沿竖直方向放置。
[0028]第三步，将充填袋8的上腔体3和下腔体I的注浆口 5与注浆管路连接，注浆管路的另一端与充填设备相连。充填设备选用矿用螺杆式注浆泵。
[0029]第四步，启动充填设备，先向下腔体I内注满速凝水泥。速凝水泥选用硅酸盐水泥，速凝水泥的充填体强度大于等于lOMPa，初凝速度小于等于lOmin。
[0030]第五步，下腔体I内的速凝水泥凝结后，再向上腔体3内注满发泡水泥。发泡水泥的强度大于等于2MPa，压缩变形量大于等于10%。
[0031]第六步，上腔体3内的发泡水泥凝结后，撤去充填袋8外侧安装的夹板。
[0032]实施例2，如图2所示，本实施例与实施例1不同之处在于，支撑筋7为一个螺旋状支撑筋7，缠绕在充填袋8外侧。
[0033]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种井下支护用支柱，包括竖直放置的充填袋，其特征在于:所述充填袋内部设置有袋体隔层，所述袋体隔层将充填袋分为上腔体和下腔体，所述上腔体内填充有发泡水泥，下腔体内填充有速凝水泥，所述上腔体和下腔体上均设置有注浆口和排气口。
2.根据权利要求1所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述充填袋的侧面缝制有支撑筋，支撑筋外侧粘有一层高强度胶带，所述支撑筋的材料为高强度塑料绷带或钢丝。
3.根据权利要求2所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述支撑筋为从上向下依次排列的多个圆环或一个螺旋状支撑筋。
4.根据权利要求1所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述发泡水泥的强度大于等于21？3，压缩变形量大于等于10%。
5.根据权利要求1所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述速凝水泥的充填体强度大于等于10腿^，初凝速度小于等于10-！！，所述速凝水泥选用硅酸盐水泥，所述硅酸盐水泥中添加有促凝剂和促凝填料。
6.根据权利要求5所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述速凝剂选用铝矾土，所述促凝填料选用矿渣或石灰石。
7.根据权利要求1所述的一种井下支护用支柱，其特征在于:所述充填袋的材料为尼龙涂布。
8.一种井下支护用支柱的构筑方法，其特征在于:包括以下步骤: 幻在巷道靠近煤壁的顶板上悬挂充填袋，使充填袋8沿竖直方向自由垂下； 幻在充填袋外侧四周安装若干个竖直方向的夹板，保证充填袋沿竖直方向放置； 0)将充填袋的上腔体和下腔体的注浆口与注浆管路连接，注浆管路的另一端与充填设备相连； (1)启动充填设备，先向下腔体内注满速凝水泥； 6)下腔体内的速凝水泥凝结后，再向上腔体内注满发泡水泥； 上腔体内的发泡水泥凝结后，撤去充填袋外侧安装的夹板。
9.根据权利要求8所述的一种井下支护用支柱的构筑方法，其特征在于:所述速凝水泥的充填体强度大于等于10腿^，初凝速度小于等于10-！！，所述速凝水泥选用硅酸盐水泥，所述发泡水泥的强度大于等于21？3，压缩变形量大于等于10%。
10.根据权利要求8所述的一种井下支护用支柱的构筑方法，其特征在于:所述充填设备选用矿用螺杆式注浆泵。
【文档编号】E21D15/02GK104500109SQ201410799114
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】吴怀国, 韩德强, 魏宏亮 申请人:北京瑞诺安科新能源技术有限公司