专利名称：一种高水材料充填柱及其施工方法
技术领域：
本发明涉及井下支护技术领域，尤其是一种适用于井下临时或永久支护，以及沿空留巷巷旁支护等领域。
背景技术：
当井下巷道变形严重、载荷急剧增加时，常常采用木垛或单体液压支柱、工字钢、U型钢架棚等进行加强支护。采用木垛进行临时或永久支护存在以下缺点1)木材消耗量大、易自燃，不利于环保及井下防火；2)工人劳动强度高，施工速度慢，难以满足现代化高产高效矿井的需要；3)木垛支护强度低、承载能力小，在支承压力作用下易发生失稳破坏，起不 到应有的加强支护效果；4)井下巷道空间有限，木垛属于宽幅支护，不利于井下通风；5)木垛成本高；工字钢或U型钢属于被动支护，另外，承载能力小；单体液压支柱属于主动支护、支护阻力较大，但也不能满足采动支承压力作用、大变形巷道支护要求。因此，研究采用成本低、机械化构筑、快速承载、最终支护阻力大并且施工简单的高水材料构筑充填柱，可一举解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术支护阻力小的不足，提供一种施工简单、机械化程度高、占用空间小、支撑能力大、经济效益好的高水材料充填柱。本发明包括充填袋、钢筋网和钢箍，在充填袋上端分别设置进料小导管和出气管，所述进料小导管和出气管的内端分别与充填袋内部相通，在所述充填袋内注有高水材料浆液，在充填袋侧面的上部、中部和下部分别缝有用于悬挂和固定的上部扎条、中部扎条和下部扎条；在充填袋的外侧包裹有圆柱形钢筋网，在钢筋网的外围间隔固定圆环形钢箍。本发明所述钢筋网的直径比所述充填袋的直径略小。本发明各钢箍与钢筋网焊接或绑扎。起增加径向约束、加固充填体的作用。本发明成本低、方便施工、凝固速度快、机械化构筑、早期承载能力强、最终支护阻力大。采用本发明可替代木垛，砌筑柱等，具有工艺简单、机械化程度高、扩大通风断面等优点，适用于井下临时或永久支护等。本发明还提出采用高水材料充填柱进行施工的方法。步骤如下
1)在充填空间附近清理底板浮煤到实底，然后在充填空间顶板上悬挂充填袋，充填袋长度比充填高度长；
2)在钢筋网外侧间隔设置圆环形钢箍，然后将充填袋放入钢筋网内，再将充填袋绑在钢筋网上；
3)在钢筋网外围打牢2 3根单体液压支柱；
4)采用充填泵将浆液由进料小导管注入充填袋内，充填袋的上端到达顶板后立即停止注浆，并将进料小导管和出气管分别捆扎结实；5)待充填袋内浆液凝固后,撤除单体液压支柱,即完成I根高水材料充填柱施工。本发明钢筋网的外表面每隔一定间距套有一个圆钢弯曲焊接后制成的圆环形钢箍，钢箍与钢筋网直接焊接或绑扎，起到进一步加固充填体承载能力和抗变形能力。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)材料用量少并且不自燃，安全可靠性高；2)充填体承载能力大；3)构筑的充填体体积小，占用巷道断面小，有利于通风；4)机械化程度高，减轻工人劳动强度；5)成本低、操作简单。在巷道支护领域内具有广泛的实用性。
图I是本发明的结构示意图。图2是充填袋示意图。
具体实施方式
·如图I、图2所示，本发明的高水材料充填柱设有充填袋I、钢筋网3和钢箍2。充填袋I内为高水材料固结体形成的圆柱体，在充填袋I的上端分别设置进料小导管4-1和出气管4-2，进料小导管4-1和出气管4-2的内端分别与充填袋I内部相通。在充填袋I的侧面的上部、中部和下部分别缝有用于悬挂和固定的上部扎条5-1、中部扎条5-2和下部扎条5-3。在充填袋I的外侧包裹有圆柱形钢筋网3，在钢筋网3的外围间隔地套制若干圆环形钢箍2，钢箍2与钢筋网3焊接或绑扎。圆柱形钢筋网3的直径比圆柱形充填袋I的直径小。本发明的施工步骤如下
a、先在充填空间附近清理底板浮煤或浮渣至实体底板，然后在充填空间顶板上悬挂充填袋1，将充填袋I上部扎条51悬挂在充填空间顶板上。b、将各根圆环形钢箍2间隔套在或焊接在钢筋网3上并固定，在预定位置，并将充填袋I放入钢筋网3内，再将充填袋侧向的中部扎条5-2和下部扎条5-3分别绑在钢筋网3上。C、在钢筋网3外围打牢2 3根单体液压支柱，以辅助充填体成型及保证充填时竖直。d、将输送浆液的软管插入充填袋I顶部的进料小导管4-1内，向内注入浆液。将充填袋I充填密实接到顶板，不留缝隙，一旦接顶成功立即停止注浆，取下注浆管，用绳将顶部进料小导管4-1和出气管4-2 口部分别捆扎结实，防止浆液外溢。e、在充填体凝固并具有一定强度后，撤除充填体外围的单体液压支柱，完成I根高水材料充填柱的施工。以此往复，直到施工任务完成。
权利要求
1.一种高水材料充填柱，其特征在于包括充填袋、钢筋网和钢箍，在充填袋上端分别设置进料小导管和出气管，所述进料小导管和出气管的内端分别与充填袋内部相通，在所述充填袋内注有高水材料浆液，在充填袋侧面的上部、中部和下部分别缝有用于悬挂和固定的上部扎条、中部扎条和下部扎条；在充填袋的外侧包裹有圆柱形钢筋网，在钢筋网的外围间隔固定圆环形钢箍。
2.根据权利要求I所述高水材料充填柱，其特征在于所述钢筋网的直径比所述充填袋的直径小。
3.根据权利要求I所述高水材料充填柱，其特征在于各钢箍与钢筋网焊接。
4.一种如权利要求I所述高水材料充填柱的施工方法，其特征在于包括以下步骤 1)在充填空间附近清理底板浮煤到实底，然后在充填空间顶板上悬挂充填袋，充填袋长度比充填高度长； 2)在钢筋网外侧间隔设置圆环形钢箍，然后将充填袋放入钢筋网内，再将充填袋绑在钢筋网上； 3)在钢筋网外围打牢2 3根单体液压支柱； 4)采用充填泵将浆液由进料小导管注入充填袋内，充填袋的上端到达顶板后立即停止注浆，并将进料小导管和出气管分别捆扎结实； 5)待充填袋内浆液凝固后，撤除单体液压支柱。
全文摘要
一种高水材料充填柱及其施工方法，涉及井下机械化构筑充填柱支护技术领域，将充填袋制成圆柱体封闭结构，在充填袋顶部边缘缝制充填进料和排气管；在充填袋侧面的上、中和下部缝有扎条。在充填袋侧面外裹一层比充填袋截面直径略小的钢筋网，包裹住整个充填高度，作用有二一是充填时使灌入充填袋的浆液凝固成型；二是受压时约束充填体横向变形。为进一步约束和提高充填体的抗变形能力和承载能力，钢筋网的外表面每隔一定间距套有一个圆环形钢箍，钢箍可套在或直接焊接在钢筋网上。采用这种新型高水材料充填柱可替代木垛，砌筑柱等，具有工艺简单、机械化程度高、扩大通风断面等优点，适用于井下临时或永久支护及沿空留巷巷旁支护等。
文档编号E21F15/02GK102852552SQ201210342190
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者柏建彪, 卞卡, 王襄禹, 陈勇, 王俊, 徐营, 闫帅, 张继, 谢伟 申请人:扬州中矿建筑新材料科技有限公司