一種沿空留巷柔性充填袋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及沿空留巷領(lǐng)域，特別涉及一種沿空留巷柔性充填袋。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無煤柱開采沿空留巷技術(shù)的發(fā)展，巷旁充填技術(shù)及其應(yīng)用已越來越受到重視。沿空留巷需經(jīng)受兩次采動影響，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道維護(hù)難度大，傳統(tǒng)的剛性充填體，沿空留巷側(cè)存在嚴(yán)重漏風(fēng)，引起躥風(fēng)以及引發(fā)采空區(qū)發(fā)火等嚴(yán)重問題。近年來，沿空留巷柔性墻體理論逐漸被廣泛接受。沿空留巷柔性支護(hù)體具有諸多優(yōu)點(diǎn)，首先，柔性充填體由于具有柔軟易變性的特性，可以根據(jù)頂板的回轉(zhuǎn)逐漸與充填體緊密接觸，實(shí)現(xiàn)隔離采空區(qū)與巷道的目的。一般的柔性充填袋只是具有柔軟易變性的特性，當(dāng)巷道高度較大，頂板回轉(zhuǎn)距離大時(shí)，柔性充填袋容易被擠破，失去支護(hù)和密封的作用。
[0003]為了解決上述問題，提出了一種沿空留巷柔性充填袋，該充填袋不僅具有柔性易變性的特性，同時(shí)還具有剛性的外部框架防止充填袋因變形量過大而漲破。承壓腔和漿體腔均設(shè)置有泄壓閥，使承壓腔和漿體腔內(nèi)部的壓力始終保持一個(gè)定值，進(jìn)一步適應(yīng)頂板大范圍回轉(zhuǎn)及防止?jié)q破，保證沿空留巷的成功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為克服上述傳統(tǒng)的剛性充填體，沿空留巷側(cè)存在嚴(yán)重漏風(fēng)，引起躥風(fēng)以及引發(fā)采空區(qū)發(fā)火等嚴(yán)重問題，解決傳統(tǒng)沿空留巷充填袋容易被擠破的不足，提供一種沿空留巷柔性充填袋。
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方法為:
[0006]一種沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，由承壓套、可縮剛性骨架、泄壓閥和漿體套構(gòu)成；承壓套和漿體套均為耐火橡膠制成，承壓套中間設(shè)有承壓腔，漿體套中間設(shè)有漿體腔；承壓腔和漿體腔均設(shè)置有泄壓閥；可縮剛性骨架與漿體套為一整體，可縮剛性骨架和漿體套組成的整體安放在承壓套上部。
[0007]—種沿空留巷柔性充填袋，具有安裝操作簡單，可縮量大，控制基本頂回轉(zhuǎn)觸矸和切斷直接頂?shù)奶攸c(diǎn)?？煽s剛性骨架具有類似彈簧的性質(zhì)，當(dāng)漿體腔充滿漿液時(shí)，剛性骨架會被拉直，隨著巷道上覆巖層的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，充填袋在壓力的作用下會發(fā)生變形以適應(yīng)頂板的回轉(zhuǎn)，此時(shí)，剛性骨架會發(fā)生折疊變形，在適應(yīng)頂板運(yùn)動的同時(shí)也為內(nèi)部的漿體腔提供了框架的作用，防止了漿體腔漲破的發(fā)生。漿體腔的承壓范圍在0~5MPa，承壓腔的承壓范圍在0~6MPa漿體腔上部設(shè)置有泄壓閥，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值，泄壓閥自動開啟，使?jié){體腔內(nèi)部的壓力始終保持一個(gè)定值，進(jìn)一步適應(yīng)頂板大范圍回轉(zhuǎn)及防止?jié)q破，泄壓閥處安裝有壓力表。當(dāng)剛性骨架達(dá)到最大可縮量時(shí)，如果頂板仍然沒有觸矸繼續(xù)回轉(zhuǎn)，剛性骨架此時(shí)便會起到切頂?shù)淖饔茫瑴p小作用在充填體上的作用力。
[0008]一種沿空留巷柔性充填袋的應(yīng)用方法，其特征在于，包括如下步驟:1)工作面推進(jìn)過程中，緊隨工作面，在工作面運(yùn)輸順槽構(gòu)筑沿空留巷下部的剛性墻體；2)將本實(shí)用新型一種沿空留巷柔性充填袋安設(shè)在剛性墻體上部；3)將一種沿空留巷柔性充填袋的漿體腔和承壓腔連接上乳化液管路，使?jié){體腔膨脹至完全接頂，設(shè)置漿體腔和承壓腔泄壓閥的閥值；4)基本頂逐漸回轉(zhuǎn)觸矸，漿體腔間斷泄壓，直接頂被切斷，基本頂完全觸矸壓實(shí)；5)巷道服務(wù)任務(wù)完成后，卸掉承壓腔內(nèi)部乳化液，回收一種沿空留巷柔性充填袋，實(shí)現(xiàn)一種沿空留巷柔性充填袋的多次重復(fù)利用，減少浪費(fèi)，提高資源的利用率，減少煤炭的噸煤成本。
[0009]根據(jù)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有留巷密封性好，可縮范圍大，頂板控制顯著，承壓范圍大的有益效果，能更好的保證沿空留巷的成功。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0011]圖1 一種沿空留巷柔性充填袋橫截面示意圖；
[0012]圖2 —種沿空留巷柔性充填袋整體外觀示意圖；
[0013]圖3 —種沿空留巷柔性充填袋現(xiàn)場安裝示意圖；
[0014]圖4 一種沿空留巷柔性充填袋留巷完成后狀態(tài)示意圖；
[0015]圖例說明，1-承壓腔，2-底部承壓套，3-泄壓閥，4-可縮剛性骨架，5-連接卯，6-漿體套，7-背壓閥，8 -漿體腔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1、圖2分別是一種沿空留巷柔性充填袋橫截面示意圖、一種沿空留巷柔性充填袋整體外觀示意圖。圖3為一種沿空留巷柔性充填袋現(xiàn)場安裝示意圖。圖4為一種沿空留巷柔性充填袋留巷完成后狀態(tài)示意圖。
[0017]下面結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0018]如圖1所示，一種沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，由承壓套、可縮剛性骨架、泄壓閥和漿體套構(gòu)成；承壓套中間設(shè)有承壓腔，漿體套中間設(shè)有漿體腔；承壓腔和漿體腔均設(shè)置有泄壓閥；可縮剛性骨架與漿體套為一整體，可縮剛性骨架和漿體套組成的整體安放在承壓套上部。一種沿空留巷柔性充填袋漿體腔的承壓范圍在0~5MPa，承壓腔的承壓范圍在0~6MPa，具有安裝操作簡單，可縮量大，控制基本頂回轉(zhuǎn)觸矸和切斷直接頂，同時(shí)具有安裝操作簡單，可縮量大，控制基本頂回轉(zhuǎn)觸矸和切斷直接頂?shù)奶攸c(diǎn)。
[0019]現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用包括如下步驟:1)工作面推進(jìn)過程中，緊隨工作面，在工作面運(yùn)輸順槽構(gòu)筑沿空留巷下部的剛性墻體；2)將本實(shí)用新型一種沿空留巷柔性充填袋安設(shè)在剛性墻體上部；3)將一種沿空留巷柔性充填袋的漿體腔和承壓腔連接上乳化液管路，通過泄壓閥2向承壓腔7中注入壓力液，然后通過壓力橡膠管把乳化液栗站的乳化液注入到漿體腔中，使?jié){體腔膨脹至完全接頂，并具有一定初始支撐壓力，設(shè)置漿體腔和承壓腔泄壓閥的閥值；4)基本頂逐漸回轉(zhuǎn)觸矸，漿體腔間斷泄壓，直接頂被切斷，基本頂完全觸矸壓實(shí)；5)巷道服務(wù)任務(wù)完成后，卸掉承壓腔內(nèi)部乳化液，回收一種沿空留巷柔性充填袋，實(shí)現(xiàn)一種沿空留巷柔性充填袋的多次重復(fù)利用。本實(shí)用新型有利于提高充填體對采空區(qū)的密封效果，達(dá)到密封留巷的目的，保證沿空留巷的成功。
[0020]圖2 —種沿空留巷柔性充填袋整體外觀示意圖。煤礦現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)兩個(gè)充填袋在拼接處可粘貼密封帶密封。
[0021]圖3和圖4為一種沿空留巷柔性充填袋現(xiàn)場安裝示意圖和留巷完成后一種沿空留巷柔性充填袋狀態(tài)示意圖?，F(xiàn)場應(yīng)用過程中按照圖3所示，將本實(shí)用新型一種沿空留巷柔性充填袋安設(shè)在剛性墻體上部；基本頂逐漸回轉(zhuǎn)觸矸，漿體腔間斷泄壓，直接頂被切斷，基本頂完全觸矸壓實(shí)，此時(shí)沿空留巷完成，一種沿空留巷柔性充填袋狀態(tài)如圖4所示。
[0022]實(shí)例
[0023]某煤礦的開采條件為:煤層底板等高線為-1200m，煤層厚度為8.0m,直接頂巖層及其厚度依次為:泥巖，厚度為1.2m ;粉砂巖，4.5m ;細(xì)砂巖，5.0m。取煤層上方巖層的平均容重γ為27KN/m3。
[0024]在工作面推進(jìn)的同時(shí)，留巷施工在運(yùn)輸順槽工作面后方緊接著進(jìn)行，由于采動的影響，工作面后方的直接頂會垮落在采空區(qū)中，工作面?zhèn)认蛏系?，根?jù)頂板垮落板理論，頂板會在深入煤壁處發(fā)生斷裂，殘留一三角形區(qū)域，留巷施工正是借助此三角區(qū)域進(jìn)行施工。根據(jù)山東科技大學(xué)中國科學(xué)院院士宋振騏提出的傳遞巖梁理論，隨著工作面的推進(jìn)，煤層上方的巖層逐漸的裂斷和垮落形成裂斷拱結(jié)構(gòu)。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算，裂斷拱高H=230m，工作面長L=100m。當(dāng)基本頂裂斷尚未回轉(zhuǎn)觸矸時(shí)，作用在充填體上的力可粗略計(jì)算得:
[0025]M= γ Η=27 X230=6.2IMPa ；
[0026]隨著基本頂?shù)幕剞D(zhuǎn)逐漸觸矸，此時(shí)拱內(nèi)巖石的重量由矸石和充填體共同承擔(dān)，SP作用在充填體上的應(yīng)力:
[0027]M=3.105MPa ；
[0028]基本頂繼續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)基本頂完全觸矸并壓實(shí)矸石時(shí)，拱內(nèi)基本頂?shù)闹亓看藭r(shí)完全由采空區(qū)的矸石承擔(dān)，作用在充填體上的作用力為留巷上方直接頂重量的一半:
[0029]Ml= γ Hl=27 X (1.2+4.5+5.0) =0.289MPa
[0030]通過上述計(jì)算，可以確定漿體腔及承壓腔連接的泄壓閥的閥值，該實(shí)例中取漿體腔泄壓閥閥值3.0MPa，承壓腔泄壓閥閥值為3.5MPa。在基本頂逐漸回轉(zhuǎn)觸矸的過程中，漿體腔間歇性的泄壓，達(dá)到直接頂切頂及控制基本頂逐漸觸矸的效果。通過安裝在泄壓閥處的壓力表，可以實(shí)時(shí)的觀察到漿體腔和承壓腔內(nèi)部的壓力，繼而判斷基本頂是否觸矸及是否完全觸矸；當(dāng)承壓腔和漿體腔泄壓閥處的壓力表的壓力值不變時(shí)，表示基本頂完全觸矸，基本頂觸矸后，直接頂如果沒有被切斷，此時(shí)柔性充填袋可能處于兩種狀態(tài)，一種是漿體腔內(nèi)的漿液完全釋放，柔性袋達(dá)到最大收縮狀態(tài)，剛性骨架折疊完全，與承壓腔共同作用下達(dá)到切頂效果；一種是漿體腔內(nèi)部漿液沒有完全釋放，此時(shí)可以提高泄壓閥的閥值，實(shí)現(xiàn)切頂保證留巷的成功與安全。
[0031]具體施工步驟如下:
[0032]I)緊隨工作面，在工作面運(yùn)輸順槽構(gòu)筑諸如混凝土澆筑墻體等沿空留巷下部的剛性墻體；
[0033]2)將本實(shí)用新型一種沿空留巷柔性充填袋安設(shè)在剛性墻體上部，如附圖3所示；
[0034]3)將一種沿空留巷柔性充填袋的漿體腔和承壓腔連接上乳化液管路，通過泄壓閥2向承壓腔7中注入壓力液，然后通過壓力橡膠管把乳化液栗站的乳化液注入到漿體腔中，使?jié){體腔膨脹至完全接頂，并具有一定初始支撐壓力，設(shè)置漿體腔和承壓腔泄壓閥的閥值分別為 3.0MPa 和 3.5MPa ；
[0035]4)基本頂逐漸回轉(zhuǎn)觸矸，當(dāng)作用在漿體腔上的作用力達(dá)到設(shè)定的閥值3.0MPa時(shí)，漿體腔間斷泄壓，在此過程中直接頂被切斷，基本頂完全觸矸壓實(shí)，如附圖4所示；
[0036]5)巷道服務(wù)任務(wù)完成后，卸掉承壓腔內(nèi)部乳化液，回收一種沿空留巷柔性充填袋，實(shí)現(xiàn)一種沿空留巷柔性充填袋的多次重復(fù)利用。
[0037]上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體的實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，由承壓套、可縮剛性骨架、泄壓閥和漿體套構(gòu)成；承壓套和漿體套均為耐火橡膠制成，承壓套中間設(shè)有承壓腔，漿體套中間設(shè)有漿體腔；承壓腔和漿體腔均設(shè)置有泄壓閥；可縮剛性骨架與漿體套為一整體，可縮剛性骨架和漿體套組成的整體安放在承壓套上部。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種沿空留巷柔性充填袋，其特征在于，由承壓套、可縮剛性骨架、泄壓閥和漿體套構(gòu)成；承壓套和漿體套均為耐火橡膠制成，承壓套中間設(shè)有承壓腔，漿體套中間設(shè)有漿體腔；承壓腔和漿體腔均設(shè)置有泄壓閥；可縮剛性骨架與漿體套為一整體，可縮剛性骨架和漿體套組成的整體安放在承壓套上部。本實(shí)用新型可以有效控制頂板的回轉(zhuǎn)和垮落，提高充填體對采空區(qū)的密封效果，達(dá)到密封留巷的目的。
【IPC分類】E21F15/00
【公開號】CN204921029
【申請?zhí)枴緾N201520689651
【發(fā)明人】公彬, 蔣宇靜, 王剛, 吳學(xué)震, 欒恒杰, 劉榮生, 王洋, 陳少碧, 包瑞
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月8日