一种井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙的制作方法

1.本实用新型涉及矿井充填开采技术领域，具体的涉及一种井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙。


背景技术：

2.随着采矿机械化水平的不断提高，我国中东部地区上组煤二叠系煤层已开采殆尽，剩余资源主要为“三下一上”压煤。矸石胶结充填开采技术作为一种绿色开采技术，相对其他充填开采技术具有“充实率高、泌水率低”等特点，能够实现充填工作面的全采全充，可为解决煤矿“三下一上”压煤开采问题提供一种技术思路。充填工作面下端头的安全高效封堵是矸石胶结充填开采技术的关键部分，其封堵工艺的合理性关系到该技术实施的成败。
3.目前充填工作面封堵工艺主要为传统的木板组合封堵方式，具体为打点柱
→
支设木板
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铺滤水布
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封堵间隙
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铺菱形网
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密闭窗口
→
封堵间隙
→
打戗柱。该工艺形成的封堵墙在现场充填过程中存在以下问题：1.部分矿山充填作业在充填过程有时存在跑浆、溃浆问题，威胁现场作业人员的生命安全；2.封堵墙现场施工用时多，效率低；3.现场职工劳动强度大；4.充填封堵墙滤水效果差，形成的充填体强度低，对顶板的支撑效果差。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.本实用新型要解决的技术问题在于提供一种井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙，其能有效实现充填支巷下端头的安全高效封堵，且封堵工艺现场操作简单、安全性能高，可显著降低现场职工的劳动强度，有效杜绝墙体倒塌、跑浆等事故的发生，保证矿山安全生产；封堵墙现场施工用时少，效率高；形成的充填体强度高，对顶板的支撑效果好。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：
8.一种井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙，设于充填支巷连通运输巷的端侧，该端侧的充填支巷的顶部设有顶板，该端侧的充填支巷的底部设有底板；所述封堵挡浆墙包括在充填支巷宽度方向上逐一紧挨排布的柔膜墩柱，所述柔膜墩柱包括竖直安装在顶板与底板之间的柔膜袋以及注入柔膜袋内凝固成型的充填料，所述顶板上设有锚件，所述柔膜袋的顶部沿其周侧等间距设有若干连接在锚件上的耳环，所述柔膜袋的周侧等间距固定有竖直设置的方木，且所述方木的外侧设有沿柔膜袋高度方向等间距设置的铁丝环，所述柔膜袋的底部密封式固定连接在底板上，所述柔膜袋的一侧上端连接有与其内侧连通的注浆口。
9.进一步地，所述锚件为锚杆、锚索、锚带中的任意一种。
10.进一步地，所述柔膜墩柱在充填支巷宽度方向上呈波形曲线排布。较比于呈直线排布的方式，柔膜墩柱呈波形曲线排布一方面可扩大封堵挡浆墙的挡浆受压面积，增强封堵挡浆墙的抗冲压能力，使得封堵挡浆墙的封堵效果得以提升。
11.作为对上述方案的改进，每个所述柔膜袋对应的锚件上均固定有至少一根垂入该柔膜袋的链子。安装好链子后，再进行注浆，待充填料注入柔膜袋并凝固成型后，直接形成钢筋混凝土结构，可提高柔膜墩柱的强度及稳定可靠性。
12.作为对上述方案的改进，所述顶板上固定有向下延伸至柔膜袋内侧的凸块，所述凸块的底部低于注浆口。在注浆后，待柔膜袋内的充填料凝固成型后，凸块掩埋在充填料内，可提升充填料与顶板之间的连接稳定性。
13.进一步地，所述充填料包括水泥、硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐，它们的质量份数分别为：水泥60～70份，硫铝酸盐15～20份，硅酸盐15～20份，钾盐5～10份。
14.上述井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙的工艺，包括如下步骤：
15.s1、在充填支巷连通运输巷的端侧，沿其宽度方向逐一紧挨式悬挂柔膜袋；
16.s2、通过注浆泵将预先制备的液态充填料注入柔膜袋中，待充填料凝固成型后，每个柔膜袋处均形成一根柔膜墩柱，所有的柔膜墩柱形成封堵在井工煤矿工作面下端头的封堵挡浆墙。
17.进一步地，步骤s1具体包括如下步骤：
18.s1
‑
1、在充填支巷连通运输巷的端侧，根据充填支巷下端头的形状合理选择柔膜墩柱的数量，并合理设计柔膜墩柱的排布位置，然后将各柔膜袋的底部固定在底板上；
19.s1
‑
2、在充填支巷下端头的煤帮上进行掏槽，即开设出帮部槽，确保煤帮对该侧柔膜墩柱的防护；
20.s1
‑
3、在顶板上固定安装锚件，并使用铁丝将柔膜袋顶端的耳环固定在相应位置的锚件上；
21.s1
‑
4、使用方木和铁丝环对柔膜袋进行捆扎，方木沿柔膜袋的周侧等间距分布，铁丝环沿柔膜袋的高度方向等间距分布。
22.进一步地，步骤s2具体包括如下步骤：
23.s2
‑
1、在运输巷内设置制浆地点，并设置两台制浆机和注浆泵，在其中一台制浆机中制备包括水泥的a材料，在另一台制浆机中制备包括硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐的b材料，然后将两台制浆机的输出端分别与注浆泵连通，并将注浆泵的输出端与各柔膜袋的注浆口连通；
24.s2
‑
2、开启注浆泵，通过注浆口同时向柔膜袋内注入a材料和b材料，每个柔膜袋一次注浆的高度为0.5m，待注入的充填料初凝20分钟后再次注入，直至注满柔膜袋，立即用铁丝将注浆口扎紧；
25.s2
‑
3、所有的柔膜袋均注浆完毕且充填料凝固成型后，每个柔膜袋处均形成一根柔膜墩柱，所有的柔膜墩柱形成封堵在井工煤矿工作面下端头的封堵挡浆墙。
26.更进一步地，在步骤s2
‑
2中，根据现场布置的柔膜袋数量，在多个柔膜袋之间交替注浆，以提高施工效率。
27.3.有益效果
28.(1)本实用新型提供的封堵挡浆墙包括在充填支巷宽度方向上逐一紧挨排布的柔膜墩柱，柔膜墩柱包括竖直安装在顶板与底板之间的柔膜袋以及注入柔膜袋内凝固成型的充填料，柔膜袋采用抗拉能力强、延伸性能好、耐寒耐热稳定的材料制成，具有相应的优点；其充填料包括水泥、硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐，各物料无毒、无害、腐蚀性小，将充填料一一
注入各柔膜袋，待充填料凝固后，形成的柔膜墩柱一天强度可达到5mpa左右，具有高强度的优点，可有效防止顶板下沉，且柔膜墩柱在充填支巷宽度方向上逐一紧挨排布，有效实现充填支巷下端头的安全高效封堵，特别适合于矿山胶结充填作业场所。
29.(2)本实用新型在应用时，先在充填支巷下端头合理位置悬挂柔膜袋，柔膜袋的上下端分别与顶板和底板连接，注浆填充时可防止出现跑浆、溃浆问题；然后将充填料注入柔膜袋中，柔膜袋在充填料填充后无明显位移；待充填料凝固成型后，每个柔膜袋处均形成一根两端分别与顶板和底板固定连接的柔膜墩柱，所有的柔膜墩柱形成封堵在井工煤矿工作面下端头的封堵挡浆墙。该封堵工艺现场操作简单、安全性能高，可显著降低现场职工的劳动强度，有效杜绝墙体倒塌、跑浆等事故的发生，保证矿山安全生产。
30.(3)本实用新型中支设柔膜墩柱封堵挡浆墙耗时约9小时左右，相对于传统的木板封堵墙用时减少了13小时，其效率提高了40％，则本实用新型封堵墙现场施工用时少，效率高。
31.综上，本实用新型能有效实现充填支巷下端头的安全高效封堵，且封堵工艺现场操作简单、安全性能高，可显著降低现场职工的劳动强度，有效杜绝墙体倒塌、跑浆等事故的发生，保证矿山安全生产；封堵墙现场施工用时少，效率高；形成的充填体强度高，对顶板的支撑效果好。
附图说明
32.图1为本实用新型的应用场地结构示意图；
33.图2为柔膜袋6及其安装结构在实施例1中的结构示意图；
34.图3为柔膜袋6及其安装结构在实施例2中的结构示意图；
35.图4为柔膜袋6及其安装结构在实施例3中的结构示意图，其该图为沿柔膜袋6竖直中心面的剖视图。
36.附图标记：1、充填支巷；2、第一煤区；3、制浆地点；4、第二煤区；5、运输巷；6、柔膜袋；7、帮部槽；8、注浆口；9、耳环；10、顶板；11、方木；12、铁丝环；13、底板；14、链子；15、锚件；16、柔膜墩柱；17、凸块。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
38.实施例1
39.一种井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙，如图1所示，设于充填支巷1连通运输巷5的端侧(即充填支巷1下端头)，充填支巷1位于第一煤区2中部，运输巷5位于第一煤区2和第二煤区4之间，充填支巷1下端头的顶部设有顶板10，充填支巷1下端头的底部设有底板13；所述封堵挡浆墙包括在充填支巷1宽度方向上逐一紧挨式排布的柔膜墩柱16，如图2所示，所述柔膜墩柱16包括竖直安装在顶板10与底板13之间的柔膜袋6(柔膜袋6采用抗拉能力强、延伸性能好、耐寒耐热稳定的材料制成)以及注入柔膜袋6内可凝固成型的充填料，所述顶板10上设有锚件15(锚件15可以为锚杆、锚索、锚带中的任意一种)，所述柔膜袋6的顶部沿其周侧等间距设有若干连接在锚件15上的耳环9，所述柔膜袋6的周侧等间距固定有竖直设置的方木11，且所述方木11的外侧设有沿柔膜袋6高度方向等间距设置的铁丝环12，所述
柔膜袋6的底部密封式固定连接在底板13上，所述柔膜袋6的一侧上端连接有与其内侧连通的注浆口8。
40.在本实施例中，如图1所示，所述柔膜墩柱16在充填支巷1宽度方向上呈波形曲线排布。较比于呈直线排布的方式，柔膜墩柱16呈波形曲线排布一方面可扩大封堵挡浆墙的挡浆受压面积，增强封堵挡浆墙的抗冲击和抗压能力，使得封堵挡浆墙的封堵效果得以提升。
41.在本实施例中，充填料包括水泥、硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐，它们的质量份数分别为：水泥60份，硫铝酸盐15份，硅酸盐20份，钾盐10份。
42.上述井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙的工艺，包括如下步骤：
43.s1、在充填支巷1连通运输巷5的端侧即井工煤矿工作面下端头，沿其宽度方向逐一紧挨式悬挂柔膜袋6：
44.s1
‑
1、在充填支巷1连通运输巷5的端侧，根据充填支巷1下端头的形状合理选择柔膜墩柱16的数量，并合理设计柔膜墩柱16的排布位置，然后将各柔膜袋6的底部固定在底板13上，使得成型后的封堵挡浆墙能够封堵充填支巷1下端头；
45.s1
‑
2、在充填支巷1下端头的煤帮上进行掏槽，即开设出帮部槽7，确保煤帮对该侧柔膜墩柱16的防护；
46.s1
‑
3、借助梯子或脚手架，在顶板10上固定安装锚件15，并使用铁丝将柔膜袋6顶端的耳环9固定在相应位置的锚件15上；
47.s1
‑
4、使用方木11和铁丝环12对柔膜袋6进行捆扎，方木11沿柔膜袋6的周侧等间距分布，铁丝环12沿柔膜袋6的高度方向等间距分布，对柔膜袋6起到防倒固定作用；
48.s2、通过注浆泵将预先制备的液态充填料注入柔膜袋6中，待充填料凝固成型后，每个柔膜袋6处均形成一根柔膜墩柱16，所有的柔膜墩柱16形成封堵在井工煤矿工作面下端头的封堵挡浆墙：
49.s2
‑
1、在运输巷5内设置制浆地点3，并设置两台制浆机和注浆泵，在其中一台制浆机中制备包括水泥的a材料，在另一台制浆机中制备包括硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐的b材料，然后将两台制浆机的输出端分别与注浆泵连通，并将注浆泵的输出端与各柔膜袋6的注浆口8连通；b材料中硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐的质量比为3:4:2；
50.s2
‑
2、开启注浆泵，通过注浆口8同时向柔膜袋6内注入a材料和b材料，并通过注浆泵控制a材料和b材料的质量比为4:3，每个柔膜袋6一次注浆的高度为0.5m，待注入的充填料初凝20分钟后再次注入，直至注满柔膜袋6，立即用铁丝将注浆口8扎紧；在此步骤中根据现场布置的柔膜袋数量，在多个柔膜袋6之间交替注浆，以提高施工效率；
51.s2
‑
3、所有的柔膜袋6均注浆完毕且充填料凝固成型后，每个柔膜袋6处均形成一根柔膜墩柱16，所有的柔膜墩柱16形成封堵在井工煤矿工作面下端头的封堵挡浆墙；柔膜墩柱16一天强度可达到5mpa左右，可有效防止顶板10下沉，满足充填支巷1的充填条件。
52.实施例2
53.本实施例中井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙与实施例1的不同之处在于：
54.在本实施例中，如图3所示，每个所述柔膜袋6对应的锚件15上均固定有一根垂入该柔膜袋6的链子14。安装好链子14后，再进行注浆，待充填料注入柔膜袋6并凝固成型后，直接形成钢筋混凝土结构，可提高柔膜墩柱16的强度及稳定可靠性。
55.在本实施例中，充填料包括水泥、硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐，它们的质量份数分别为：水泥65份，硫铝酸盐17份，硅酸盐18份，钾盐8份。
56.其它同实施例1。
57.上述井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙的工艺与实施例1的不同之处在于：
58.在步骤s1
‑
3中，安装好锚件15后，将链子14与柔膜袋6一一对应固定在相应的锚件15上，然后使用铁丝将柔膜袋6顶端的耳环9固定在相应位置的锚件15上；
59.在步骤s2
‑
1中，b材料中硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐的质量比为17:18:8；
60.在步骤s2
‑
2中，通过注浆泵控制a材料和b材料的质量比为65:43。
61.其它同实施例1。
62.实施例3
63.本实施例中井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙与实施例2的不同之处在于：
64.在本实施例中，如图4所示，所述顶板10上固定有向下延伸至柔膜袋6内侧的凸块17，所述凸块17的底部低于注浆口8。在注浆后，待柔膜袋6内的充填料凝固成型后，凸块17掩埋在充填料内，可提升充填料与顶板10之间的连接稳定性。
65.在本实施例中，充填料包括水泥、硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐，它们的质量份数分别为：水泥70份，硫铝酸盐20份，硅酸盐15份，钾盐5份。
66.其它同实施例2。
67.上述井工煤矿工作面下端头封堵挡浆墙的工艺与实施例2的不同之处在于：
68.在步骤s1
‑
3中，先在顶板10上安装好与柔膜袋6一一对应的凸块17后，再安装锚件15；
69.在步骤s2
‑
1中，b材料中硫铝酸盐、硅酸盐和钾盐的质量比为4:3:1；
70.在步骤s2
‑
2中，通过注浆泵控制a材料和b材料的质量比为7:4。
71.其它同实施例2。
72.经计时，各实施例中支设柔膜墩柱封堵挡浆墙耗时约9小时左右，相对于传统的木板封堵墙用时减少了13小时，其效率提高了40％。
73.由上述内容可知，本实用新型能有效实现充填支巷下端头的安全高效封堵，且封堵工艺现场操作简单、安全性能高，可显著降低现场职工的劳动强度，有效杜绝墙体倒塌、跑浆等事故的发生，保证矿山安全生产；封堵墙现场施工用时少，效率高；形成的充填体强度高，对顶板的支撑效果好。
74.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。