一种矿井快速自建移动水闸墙及其建筑方法
【专利摘要】本发明涉及一种矿井快速自建移动水闸墙及其建筑方法，该水闸墙包括固定并捆扎巷道顶板的墙体袋，墙体袋内装有固体吸水膨胀材料，或者墙体袋通过注浆泵连通装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐，在巷道底板上安装有水压/流速传感器，水压/流速传感器与墙体袋捆扎机构和注浆泵电连接。本发明可在煤矿发生突水时，利用水压/流速信号开动展开墙体袋，利用压缩空气驱动注浆泵，使得两种液体膨胀材料混合后注入墙体袋并膨胀固化，或在墙体展开后墙体袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀，可以在无人、断电、水淹的情况下自动建筑水闸墙。本发明可以对煤矿老空区透水、陷落柱突水、冲积层溃水和地表水灌入等大型水害进行防治，达到减少甚至杜绝煤矿重大水害的目的。
【专利说明】一种矿井快速自建移动水闸墙及其建筑方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水闸墙，具体涉及一种煤矿重大水害防治技术的矿井快速自建移动水闸墙及其建筑方法。
【背景技术】
[0002]我国矿井水害频发，不但制约着我国煤矿安全生产，而且是矿难最主要的形因之一。煤矿的大型突水原因包括老空透水、陷落柱突水、断层突水以及地表水灌入等。其中老空水害在我国最为严重。目前，我国有数以千计整合煤矿，其由数万座小煤矿整合而成，小煤矿积水区难以查清，严重地威胁或危害着生产安全。例如造成广东大兴煤矿123人死亡，王家岭煤矿38人死亡的老空透水；其次为地表水灌入和陷落柱水害，例如造成华裕煤矿186人死亡，乐平沿沟煤矿4人死亡的地表水灌入；造成骆驼山煤矿32人死亡，范各庄煤矿17人死亡，皖北任楼煤矿等5个煤矿淹井的陷落柱突水。难以查明或预测的隐伏导水断层、陷落柱、老矿区和越来越多的极端天气造成的地表灌入，使得矿井大型突水难以避免。由于此类水害来势迅猛，井下工作人员没有足够逃生的时间，煤矿此类水害每年都会造成数数以百计的人员死亡，而这种水害发生频度还将不断的上升，因此急需一种能够快速自建的堵水设备以阻止此类水害的发生，达到不死人、不淹井的目的。
[0003]水闸墙是我国传统、成熟的水害防治技术，它是在水害发生后人为地在巷道的合适地段建筑混凝土墙体，以达到隔离水害区的目的。但这一技术的实施条件是:①灾害已经发生人员可以达到巷道具备运输、通电和无障碍物条件。可见这种方法严格地说属于救灾或复矿技术，不具备快速、防灾特点，无法为人员逃离争取时间。因此，在快速、自建、移动类型的水闸墙方面国内外尚属空白。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种煤矿重大水害防治技术的矿井快速自建移动水闸墙及其建筑方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，包括一墙体袋，所述墙体袋内设置有一根浆液喷管，所述墙体袋和浆液喷管可拆卸地固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构将所述墙体袋捆扎收拢；在所述墙体袋的下游巷道壁上固定有两材料罐，两所述材料罐内分别装有两种混合后能够发生膨胀固化反应的液体膨胀固化材料；在两所述材料罐旁固定有一风动注浆泵，所述风动注浆泵的吸浆管分别与两所述材料罐连接，出浆管通过一浆液混合器与所述墙体袋内的浆液喷管连接；在巷道底板上安装有一水压/流速传感器图中未示出，所述水压/流速传感器与所述风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接。
[0006]一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，该水闸墙包括一墙体袋，所述墙体袋内装有固体吸水膨胀材料；所述墙体袋可拆卸地固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构将所述墙体袋捆扎收拢；在巷道底板上安装有一水压/流速传感器，所述水压/流速传感器与所述墙体袋捆扎机构电连接。
[0007]在一个优选的实施例中，在所述墙体袋的下游端还设置有若干个阻挡立柱，同时在墙体袋的上游端设置若干根固袋绳，所述固袋绳的一端固定于所述墙体袋的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端。
[0008]在一个优选的实施例中，在无皮带架的巷道，所述墙体袋采用单体式墙体袋；所述单体式墙体袋由一个高强度纺织品袋组成，所述单体式墙体袋展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，但其断面尺寸略大于巷道的实际尺寸。
[0009]在一个优选的实施例中，在有皮带架的巷道，所述墙体袋采用组合式墙体袋；所述组合式墙体袋由两个高强度纺织品袋组成，分别为“裤状”主墙袋和“枕状”付墙袋，其中所述主墙袋展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，且其骑跨于皮带架上，所述主墙袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸；所述付墙袋内装有固体吸水膨胀材料，其固定于所述主墙袋下方的皮带架下的底板上。
[0010]在一个优选的实施例中，所述液体膨胀固化材料采用无毒、无嗅、无腐蚀性、无放热的有机-无机物质杂化材料，其膨胀倍数大于30，起始膨胀时间15s?300s可控，膨胀始终时间小于小于20s,膨胀固化后的抗压强度大于lOMPa。
[0011]在一个优选的实施例中，固体吸水膨胀材料采用无毒、无嗅、无腐蚀性的高分子吸水膨胀材料，其吸水膨胀倍数大于550，吸水膨胀始终时间小于lOmin。
[0012]一种上述矿井快速自建移动水闸墙的建筑方法，在无皮带架的巷道，建筑单体式液体膨胀固化材料充填型水闸墙或单体式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙；其中，建筑单体式液体膨胀固化材料充填型水闸墙包括以下步骤:
[0013]I)根据巷道断面大小和形态量身定做墙体袋，并使得墙体袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸；
[0014]2)在墙体袋内设置一根浆液喷管，并将带有浆液喷管的墙体袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋捆扎收拢；
[0015]3)将分别装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐固定于墙体袋的下游巷道壁合适的部位；
[0016]4)将风动注浆泵固定于两材料罐旁；
[0017]5)将风动注浆泵的吸浆管分别与两材料罐连接，出浆管与浆液混合器连接后，再与墙体袋内的浆液喷管连接；
[0018]6)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接；
[0019]7)在墙体袋的下游端施工两个阻挡立柱，同时在墙体袋的上游端施工两根固袋绳，固袋绳的一端固定于墙体袋的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端，以阻止墙体被水冲走；
[0020]8)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋展开，同时控制风动注浆泵启动，两材料罐的液体膨胀固化材料经浆液混合器后被注入墙体袋内，混合后的液体膨胀固化材料在墙体袋内膨胀固化后使墙体袋与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙；
[0021]9)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动材料罐、风动注浆泵及相关部件；
[0022]建筑单体式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙则包括以下步骤:
[0023]I)同上述的步骤I)；
[0024]2)将装有固体吸水膨胀材料的墙体袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋捆扎收拢；
[0025]3)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与墙体袋捆扎机构电连接；
[0026]4)同上述的步骤7)；
[0027]5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋展开，墙体袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使墙体袋与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙；
[0028]6)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱和固袋绳。
[0029]一种上述矿井快速自建移动水闸墙的建筑方法，在有皮带架的巷道，建筑组合式液体膨胀固化材料充填型水闸墙或组合式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙；其中，建筑组合式液体膨胀固化材料充填型水闸墙包括以下步骤:
[0030]I)根据巷道断面大小和形态以及皮带机的位置和大小量身定做“裤状”主墙袋，使得主墙袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸；
[0031]2)在主墙袋内设置一根浆液喷管，并将带有浆液喷嘴的主墙袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证主墙袋能够准确地骑跨于皮带架上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋捆扎收拢；
[0032]3)将分别装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐固定于主墙袋的下游巷道壁合适的部位；
[0033]4)将风动注浆泵固定于两材料罐旁；
[0034]5)将风动注浆泵的吸浆管分别与两材料罐连接，出浆管与浆液混合器连接后，再与主墙袋内的浆液喷管连接；
[0035]6)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接；
[0036]7)将装有固体吸水膨胀材料的“枕状”付墙袋安装于主墙袋正下方的皮带架下的底板上；
[0037]8)在主墙袋的下游端紧靠皮带架横杆处施工两个阻挡立柱，同时在主墙袋的上游端施工两根固袋绳，固袋绳的一端固定于主墙袋的“裤脚”底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端，以阻止墙体被水冲走；
[0038]9)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋展开，同时控制风动注浆泵启动，两材料罐的液体膨胀固化材料经浆液混合器后被注入主墙袋内，混合后的液体膨胀固化材料在主墙袋内膨胀固化后使主墙袋与巷道壁紧密接触；在主墙袋展开的同时，付墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使付墙袋与皮带架紧密接触，主墙袋与付墙袋共同自动建筑水闸墙；
[0039]10)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动材料罐、风动注浆泵及相关部件；
[0040]建筑组合式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙则包括以下步骤:
[0041]I)同上述的步骤I);
[0042]2)将装有固体吸水膨胀材料的主墙袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证墙袋能够准确地骑跨于皮带架上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋捆扎收拢；
[0043]3)同上述的步骤7)；
[0044]4)同上述的步骤8)；
[0045]5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋展开，主墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使主墙袋与巷道壁紧密接触；在主墙袋展开的同时，付墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使付墙袋与皮带架紧密接触，主墙袋与付墙袋共同自动建筑水闸墙；
[0046]6)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸主墙袋和付墙袋后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱和固袋绳。
[0047]在一个优选的实施例中，对巷道墙体环境有如下要求:
[0048](I)巷道围岩完整，没有片帮、冒顶现象，导水裂隙不发育，如果无法避开这些问题时，则应注浆充填，使得巷道壁尽量坚固、平整；
[0049](2)巷道围岩岩壁/煤壁整齐，如果岩壁/煤壁有坑，则应喷浆使其整齐；如果底板有坑，应用混凝土找平；
[0050](3)巷道排水沟应在水闸墙下游方开挖。
[0051]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、快速:固体或液体膨胀材料在墙体袋内快速膨胀，水闸墙可以在30min内建成；2、自动:利用水压/流速信号开动展开墙体袋，利用压缩空气驱动注浆泵，使得两种液体膨胀材料混合后注入墙体袋并膨胀固化，或在墙体展开后墙体袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀，可以在无人、断电、水淹的情况下自动建筑水闸墙；3、可移动:利用墙体袋可拆卸特点和材料罐、注浆泵可移动的性能，使水闸墙可以跟随掘进头移动，使得水淹区最小，人员逃离的时间最短；4、稳定:充填物膨胀后形成高压，使得水闸墙与巷道壁紧密接触达到阻水的目的；在筑墙时墙体袋被锚杆固定于顶板或底板，下游端点由立柱阻挡不会被水冲走；5、适应性强:墙体袋可以根据巷道断面量身定做，无皮带架的巷道和有皮带架的巷道均能适用。本发明可以对煤矿老空区透水、陷落柱突水、冲积层溃水和地表水灌入等大型水害进行防治，达到减少甚至杜绝煤矿重大水害的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
[0053]图1是本发明快速自建移动水闸墙的结构及建筑示意图；
[0054]图2是本发明单体式液体膨胀材料充填型墙体袋的结构示意图；
[0055]图3是本发明单体式固体吸水膨胀材料充填型墙体袋的结构示意图；
[0056]图4是本发明组合式液体膨胀材料充填型墙体袋的结构示意图；
[0057]图5是本发明组合式固体吸水膨胀材料充填型墙体袋的结构示意图。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0059]本发明的水闸墙包括液体膨胀固化材料填充型水闸墙和固体吸水膨胀材料充填型水闸墙。
[0060]如图1、图2所示，液体膨胀固化材料填充型水闸墙包括一墙体袋I，墙体袋I内设置有一根浆液喷管2，墙体袋I和浆液喷管2通过锚杆或锚索固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构(图中未示出)将墙体袋I捆扎收拢。在墙体袋I的下游巷道壁上固定有两材料罐3，两材料罐3内分别装有两种液体膨胀固化材料。在两材料罐3旁固定有一风动注浆泵4，风动注浆泵4的吸浆管分别与两材料罐3连接，出浆管通过一浆液混合器5与墙体袋I内的浆液喷管2连接。在巷道底板上安装有一水压/流速传感器(图中未示出)，水压/流速传感器与风动注浆泵4和墙体袋捆扎机构电连接。
[0061]如图3所示，固体吸水膨胀材料充填型水闸墙包括一墙体袋1，墙体袋I内装有固体吸水膨胀材料。墙体袋I通过锚杆或锚索固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构将墙体袋I捆扎收拢。在巷道底板上安装有一水压/流速传感器，水压/流速传感器与墙体袋捆扎机构电连接。
[0062]在上述实施例中，可以在墙体袋I的下游端设置有两个阻挡立柱6，同时在墙体袋I的上游端设置两根固袋绳7，固袋绳7的一端固定于墙体袋I的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端。
[0063]在上述实施例中，墙体袋I可以分为单体式墙体袋10和组合式墙体袋11。如图
2、图3所示，单体式墙体袋10适用于无皮带架的巷道，其由一个高强度纺织品袋组成，单体式墙体袋10展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，但其断面尺寸略大于巷道的实际尺寸。
[0064]如图4、图5所示，组合式墙体袋11适用于有皮带架的巷道，其由两个高强度纺织品袋组成，分别为“裤状”主墙袋110和“枕状”付墙袋111，其中主墙袋110展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，且其骑跨于皮带架8上，主墙袋110的断面尺寸亦略大于巷道的实际尺寸。付墙袋111内装有固体吸水膨胀材料，其固定于主墙袋110下方的皮带架下的底板上。
[0065]在上述实施例中，液体膨胀固化材料可以采用无毒、无嗅、无腐蚀性、无放热的有机-无机物质杂化材料(如天固充填材料或波雷因充填材料等)，其膨胀倍数应大于30，起始膨胀时间15s?300s可控，膨胀始终时间小于20s，膨胀固化后的抗压强度大于lOMPa。
[0066]在上述实施例中，固体吸水膨胀材料可以采用无毒、无嗅、无腐蚀性的高分子吸水膨胀材料(如聚丙烯酰胺或聚丙烯酸盐类吸水树脂等)，其吸水膨胀倍数大于550，吸水膨胀始终时间小于lOmin。
[0067]下面结合四个实施例来分别说明四种类型的快速自建移动水闸墙的建筑工艺。
[0068]实施例一:
[0069]1、单体式液体膨胀固化材料充填型快速自建移动水闸墙的建筑工艺:
[0070]I)根据巷道断面大小和形态量身定做墙体袋1，使得墙体袋I的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸，以保证膨胀后的水闸墙对巷道壁产生足够的压力，使得墙体与巷道壁紧密接触；
[0071]2)在墙体袋I内设置一根浆液喷管2，并将带有浆液喷管2的墙体袋I用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋I捆扎收拢；
[0072]3)将分别装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐3固定于墙体袋I的下游巷道壁合适的部位；
[0073]4)将风动注衆栗4固定于两材料iil 3芳；
[0074]5)将风动注浆泵4的吸浆管分别与两材料罐3连接，出浆管与浆液混合器5连接后，再与墙体袋I内的浆液喷管2连接；
[0075]6)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与风动注浆泵4和墙体袋捆扎机构电连接；
[0076]7)在墙体袋I的下游端施工两个阻挡立柱6，同时在墙体袋I的上游端施工两根固袋绳7，固袋绳7的一端固定于墙体袋I的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端，以阻止墙体被水冲走；
[0077]8)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋I展开，同时控制风动注浆泵4启动，两材料罐3的液体膨胀固化材料经浆液混合器5后被注入墙体袋I内，混合后的液体膨胀固化材料在墙体袋I内膨胀固化后使墙体袋I与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙；
[0078]9)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头9向前移动一段距离后，拆卸墙体袋I后向前移动并重新安装，同时向前移动材料罐3以及风动注浆泵4等部件。
[0079]实施例二:
[0080]2、组合式液体膨胀固化材料充填型快速自建移动水闸墙的建筑工艺:
[0081]I)根据巷道断面大小和形态以及皮带机8的位置和大小量身定做“裤状”主墙袋110，使得主墙袋110的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸，以保证膨胀后的水闸墙对巷道壁产生足够的压力，使得墙体与巷道壁紧密接触；
[0082]2)在主墙袋110内设置一根浆液喷管2，并将带有浆液喷嘴2的主墙袋110用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证主墙袋110能够准确地骑跨于皮带架8上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋110捆扎收拢；
[0083]3)同实施例一的步骤3);
[0084]4)同实施例一的步骤4);
[0085]5)同实施例一的步骤5);
[0086]6)同实施例一的步骤6);
[0087]7)将装有固体吸水膨胀材料的“枕状”付墙袋111安装于主墙袋110正下方的皮带架8下的底板上；
[0088]8)在主墙袋110的下游端紧靠皮带架8横杆处施工两个阻挡立柱6，同时在主墙袋I1的上游端施工两根固袋绳7，固袋绳7的一端固定于主墙袋110的“裤脚”底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端，以阻止墙体被水冲走；
[0089]9)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋110展开，同时控制风动注浆泵4启动，两材料罐3的液体膨胀固化材料经浆液混合器5后被注入主墙袋110内，混合后的液体膨胀固化材料在主墙袋110内膨胀固化后使主墙袋110与巷道壁紧密接触；在主墙袋110展开的同时，付墙袋111内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀后与皮带架8紧密接触，主墙袋110与付墙袋111共同自动建筑水闸墙；
[0090]10)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头9向前移动一段距离后，拆卸主墙袋110和付墙袋111后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱6和固袋绳7。
[0091]实施例三:
[0092]3、单体式固体吸水膨胀材料充填型快速自建袋装水闸墙的建筑工艺:
[0093]I)同实施例一的步骤I)；
[0094]2)将装有固体吸水膨胀材料的墙体袋I用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋I捆扎收拢；
[0095]3)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与墙体袋捆扎机构电连接；
[0096]4)同实施例一的步骤7);
[0097]5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋I展开，墙体袋I内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀后使墙体袋I与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙；
[0098]6)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头9向前移动一段距离后，拆卸墙体袋I后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱6和固袋绳7。
[0099]实施例四:
[0100]4、组合式固体吸水膨胀材料充填型快速自建移动水闸墙的建筑工艺:
[0101]I)同实施例二的步骤I);
[0102]2)将装有固体吸水膨胀材料的主墙袋110用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证主墙袋I1能够准确地骑跨于皮带架8上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋110捆扎收拢；
[0103]3)同实施例二的步骤7);
[0104]4)同实施例二的步骤8);
[0105]5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋110展开，装于主墙袋110的“裤脚”内固体材料吸水膨胀使主墙袋110与巷道壁紧密接触；在主墙袋110展开的同时，付墙袋111内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀后使付墙袋111与皮带架8紧密接触，主墙袋110与付墙袋111共同自动建筑水闸墙。
[0106]6)同实施例二的步骤10)。
[0107]在上述的各实施例中，对巷道墙体环境有如下要求:
[0108](I)巷道围岩完整，没有片帮、冒顶现象，导水裂隙不发育，如果无法避开这些问题时，则应注浆充填，使得巷道壁尽量坚固、平整；
[0109](2)巷道围岩(煤)壁应当整齐，如果岩(煤)壁有坑洼，则应喷浆使其整齐；如果底板有坑，应用混凝土找平；
[0110](3)巷道排水沟应在水闸墙下游方开挖。
[0111]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，包括一墙体袋，所述墙体袋内设置有一根浆液喷管，所述墙体袋和浆液喷管可拆卸地固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构将所述墙体袋捆扎收拢；在所述墙体袋的下游巷道壁上固定有两材料罐，两所述材料罐内分别装有两种混合后能够发生膨胀固化反应的液体膨胀固化材料；在两所述材料罐旁固定有一风动注浆泵，所述风动注浆泵的吸浆管分别与两所述材料罐连接，出浆管通过一浆液混合器与所述墙体袋内的浆液喷管连接；在巷道底板上安装有一水压/流速传感器图中未示出，所述水压/流速传感器与所述风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接。
2.一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，该水闸墙包括一墙体袋，所述墙体袋内装有固体吸水膨胀材料；所述墙体袋可拆卸地固定于巷道顶板，并通过墙体袋捆扎机构将所述墙体袋捆扎收拢；在巷道底板上安装有一水压/流速传感器，所述水压/流速传感器与所述墙体袋捆扎机构电连接。
3.如权利要求1或2所述的一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，在所述墙体袋的下游端还设置有若干个阻挡立柱，同时在墙体袋的上游端设置若干根固袋绳，所述固袋绳的一端固定于所述墙体袋的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端。
4.如权利要求1或2所述的一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，在无皮带架的巷道，所述墙体袋采用单体式墙体袋；所述单体式墙体袋由一个高强度纺织品袋组成，所述单体式墙体袋展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，但其断面尺寸略大于巷道的实际尺寸。
5.如权利要求1或2所述的一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，在有皮带架的巷道，所述墙体袋采用组合式墙体袋；所述组合式墙体袋由两个高强度纺织品袋组成，分别为“裤状”主墙袋和“枕状”付墙袋，其中所述主墙袋展开后的断面形态与巷道的断面形态相近，且其骑跨于皮带架上，所述主墙袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸；所述付墙袋内装有固体吸水膨胀材料，其固定于所述主墙袋下方的皮带架下的底板上。
6.如权利要求1所述的一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，所述液体膨胀固化材料采用无毒、无嗅、无腐蚀性、无放热的有机-无机物质杂化材料，其膨胀倍数大于30，起始膨胀时间15s?300s可控，膨胀始终时间小于小于20s，膨胀固化后的抗压强度大于1MPa。
7.如权利要求2所述的一种矿井快速自建移动水闸墙，其特征在于，固体吸水膨胀材料采用无毒、无嗅、无腐蚀性的高分子吸水膨胀材料，其吸水膨胀倍数大于550，吸水膨胀始终时间小于lOmin。
8.—种如权利要求4所述的矿井快速自建移动水闸墙的建筑方法，在无皮带架的巷道，建筑单体式液体膨胀固化材料充填型水闸墙或单体式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙；其中，建筑单体式液体膨胀固化材料充填型水闸墙包括以下步骤: 1)根据巷道断面大小和形态量身定做墙体袋，并使得墙体袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸； 2)在墙体袋内设置一根浆液喷管，并将带有浆液喷管的墙体袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋捆扎收拢； 3)将分别装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐固定于墙体袋的下游巷道壁合适的部位； 4)将风动注衆栗固定于两材料--芳； 5)将风动注浆泵的吸浆管分别与两材料罐连接，出浆管与浆液混合器连接后，再与墙体袋内的浆液喷管连接； 6)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接; 7)在墙体袋的下游端施工两个阻挡立柱，同时在墙体袋的上游端施工两根固袋绳，固袋绳的一端固定于墙体袋的底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的锚杆端，以阻止墙体被水冲走； 8)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋展开，同时控制风动注浆泵启动，两材料罐的液体膨胀固化材料经浆液混合器后被注入墙体袋内，混合后的液体膨胀固化材料在墙体袋内膨胀固化后使墙体袋与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙； 9)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动材料罐、风动注浆泵及相关部件； 建筑单体式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙则包括以下步骤: 1)同上述的步骤I)； 2)将装有固体吸水膨胀材料的墙体袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，然后用墙体袋捆扎机构将墙体袋捆扎收拢； 3)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与墙体袋捆扎机构电连接； 4)同上述的步骤7)； 5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使墙体袋展开，墙体袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使墙体袋与巷道壁紧密接触，自动建筑水闸墙； 6)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱和固袋绳。
9.一种如权利要求5所述的矿井快速自建移动水闸墙的建筑方法，在有皮带架的巷道，建筑组合式液体膨胀固化材料充填型水闸墙或组合式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙；其中，建筑组合式液体膨胀固化材料充填型水闸墙包括以下步骤: 1)根据巷道断面大小和形态以及皮带机的位置和大小量身定做“裤状”主墙袋，使得主墙袋的断面尺寸略大于巷道的实际尺寸； 2)在主墙袋内设置一根浆液喷管，并将带有浆液喷嘴的主墙袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证主墙袋能够准确地骑跨于皮带架上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋捆扎收拢； 3)将分别装有两种液体膨胀固化材料的两材料罐固定于主墙袋的下游巷道壁合适的部位； 4)将风动注衆栗固定于两材料--芳； 5)将风动注浆泵的吸浆管分别与两材料罐连接，出浆管与浆液混合器连接后，再与主墙袋内的浆液喷管连接； 6)将水压/流速传感器安装于巷道底板上，并与风动注浆泵和墙体袋捆扎机构电连接； 7)将装有固体吸水膨胀材料的“枕状”付墙袋安装于主墙袋正下方的皮带架下的底板上； 8)在主墙袋的下游端紧靠皮带架横杆处施工两个阻挡立柱，同时在主墙袋的上游端施工两根固袋绳，固袋绳的一端固定于主墙袋的“裤脚”底部迎水端，另一端固定于巷道顶板的铺杆端，以阻止墙体被水冲走； 9)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋展开，同时控制风动注浆泵启动，两材料罐的液体膨胀固化材料经浆液混合器后被注入主墙袋内，混合后的液体膨胀固化材料在主墙袋内膨胀固化后使主墙袋与巷道壁紧密接触；在主墙袋展开的同时，付墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使付墙袋与皮带架紧密接触，主墙袋与付墙袋共同自动建筑水闸墙； 10)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸墙体袋后向前移动并重新安装，同时向前移动材料罐、风动注浆泵及相关部件； 建筑组合式固体吸水膨胀材料充填型水闸墙则包括以下步骤: 1)同上述的步骤I)； 2)将装有固体吸水膨胀材料的主墙袋用锚杆或锚索固定于巷道顶板，位置上要保证墙袋能够准确地骑跨于皮带架上，然后用墙体袋捆扎机构将主墙袋捆扎收拢； 3)同上述的步骤7)； 4)同上述的步骤8)； 5)当水压/流速传感器检测到因突水造成水压/流速超过阈值时，水压/流速传感器控制墙体袋捆扎机构打开以使主墙袋展开，主墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使主墙袋与巷道壁紧密接触；在主墙袋展开的同时，付墙袋内的固体吸水膨胀材料吸水膨胀固化后使付墙袋与皮带架紧密接触，主墙袋与付墙袋共同自动建筑水闸墙； 6)如果没有突水，则水闸墙不会建筑，当掘进头向前移动一段距离后，拆卸主墙袋和付墙袋后向前移动并重新安装，同时向前移动阻挡立柱和固袋绳。
10.如权利要求8或9所述的一种矿井快速自建移动水闸墙的建筑方法，其特征在于，对巷道墙体环境有如下要求: (1)巷道围岩完整，没有片帮、冒顶现象，导水裂隙不发育，如果无法避开这些问题时，则应注浆充填，使得巷道壁尽量坚固、平整； (2)巷道围岩岩壁/煤壁整齐，如果岩壁/煤壁有坑，则应喷浆使其整齐；如果底板有坑，应用混凝土找平； (3)巷道排水沟应在水闸墙下游方开挖。
【文档编号】E21F17/107GK104234750SQ201410285644
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】王经明 申请人:王经明