一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙及其构筑方法与流程

本发明属于煤矿井下密闭墙的技术领域，具体的涉及一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙及其构筑方法。

背景技术：

煤矿密闭墙是保障煤矿通风安全的主要设施之一，永久密闭墙主要用于有煤尘、瓦斯危险的矿井采空区的永久密封。然而，目前国内外采用密闭的方式主要是利用砖石、水泥、沙袋和木板等构筑的各种密闭墙，所用材料属于刚性材料，在动压作用下，极易开裂漏风，使采空区里的有害气体外泄进入通风巷道；同时，采空区内部也常因密闭不严容易造成浮煤自燃，给煤矿生产带来安全隐患。另外，一般永久密闭墙构筑材料用量大，增加了矿井辅助运输量，而且永久密闭墙的构筑主要靠手工，具有工期长、效率低、劳动强度大等缺点。

利用发泡类材料直接浇筑形成密闭墙是最近几年发展起来的新技术，具有施工快速的优点，但是该材料在大量浇筑后，随着时间的推移，受井下动压变化墙体容易开裂，易于形成漏风、漏瓦斯通道，造成安全隐患，如果要达到较好的密闭效果，就需要多次浇筑和对墙体产生的裂隙进行处理，这样既费时又费料。

因此，一种能方便的对墙体裂缝进行修复的矿井永久密闭墙，不但能节省后期修护的人力物力，而且可以最大程度上保证密闭墙长期安全服务。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、密封效果好、节省原料、具有自修复功能的煤矿井下密闭墙。本发明提供的密闭墙是在两面木板中间浇灌密闭充填材料，在充填材料内部分布注有双组份胶黏剂的修复管网，当墙体出现裂缝时，修复管在应力作用下破裂，将里面的胶黏剂释放出来，达到快速治愈墙体裂缝的目的。本发明相对于传统的密闭墙构筑方式，具有安全、高效的显著优势。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙，包括墙体，所述墙体内部填充有密闭充填材料，在所述密闭充填材料内部分布有装有胶黏剂的修复管，所述修复管为脆性管。

优选的，所述密闭充填材料为水泥砂浆、发泡混凝土或高分子泡沫材料中的一种。

优选的，所述修复管为双管并行的管道结构，所述修复管为双孔管。

优选的，所述修复管内分别灌注有双组份的化学胶黏剂；优选的，所述双组分胶黏剂为阻燃型的聚氨酯注浆材料及其催化剂、阻燃型的环氧树脂注浆材料及其固化剂，或者其他的化学注浆材料及其催化剂中的一种或几种；优选的，所述修复管的材质为玻璃，或陶瓷，或高分子材料，壁厚为1mm-4mm；优选的，所述修复管可以直线型布设，也可以连续U型布设。

优选的，所述密闭充填材料内部还分布有与所述修复管连通的主输浆管。

优选的，所述主输浆管为双管并行的管道结构，在两个管道内分别注有催化剂和注浆材料；优选的，所述主输浆管为钢管或塑料管；优选的，所述主输浆管的每个管道上部开设有进浆口和气孔。

优选的，所述主输浆管通过进浆口连通有输送系统。

优选的，所述输送系统包括注浆泵和输送管道；优选的，所述注浆泵为螺杆式注浆泵；优选的，所述输送管道为矿用高压胶管，两个输送管道分别输送催化剂和注浆材料；优选的，所述输送管道直径为10mm-30mm，耐压大于8MPa。

优选的，所述墙体为木板墙；优选的，所述木板墙为300mm-400mm宽、30mm-40mm厚的木板钉成；优选的，在施工侧木板墙的上部开有浇筑孔，木板墙的四周嵌在顶板、底板和两巷道壁的槽内，槽深300mm-500mm；优选的，所述木板墙内侧覆盖有塑料薄膜。

本发明的目的之二在于提供上述密闭墙的构筑方法。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙的构筑方法，包括以下步骤：

（1）在需要设置密闭墙的位置左右两侧各安装两根主输浆管，与两侧巷道壁的距离为200mm-600mm；

（2）在主输浆管的每个管道上部开设一个气孔，用于排出管道内的空气，在气孔下部开设一个进浆口，注浆完毕后需将进浆口和气孔封闭；

（3）在两个主输浆管之间设置一组连续U型或若干直线型双孔修复管，将双孔修复管与左右两侧的主输浆管接通，修复管相互之间的间距为100mm-400mm；

（4）在需要设置密闭墙的位置，对顶板、底板和两巷道壁进行掏槽，槽深300mm-500mm，将木板墙的四周嵌在槽内，木板墙内侧覆盖有塑料薄膜，防止跑浆，在施工侧的木板墙上部打孔，用于浇筑密闭充填料，浇筑完毕后需将孔封闭，其中木板墙与主输浆管之间的距离为200mm-600mm；

（5）向两面木板墙之间浇筑密闭充填材料；

（6）将胶黏剂的输送系统的输送管道与主输浆管的进浆口相连，向主输浆管及修复管内输送胶黏剂。

本发明的有益效果

（1）密闭充填材料浇筑成的墙体具有强度高、密封性好的特点；

（2）当墙体出现裂缝时，修复管在应力作用下破裂，将内部的胶黏剂释放出来，迅速愈合墙体形成的裂缝，具有高效、快速、自修复的特点。

（3）采用阻燃型的聚氨酯注浆材料（及其催化剂）、阻燃型的环氧树脂注浆材料（及其固化剂），或者其他的化学注浆材料（及其催化剂）作为胶黏剂，治愈效果更佳，且能节省原料。

（4）可以通过注浆泵定期向双孔玻璃管中注入愈合剂，进而及时有效地治愈裂缝；

（5）构筑过程安全高效，同时可以有效减少材料用量，降低建造的成本。

附图说明

图1为密闭墙主视图；

图2 为密闭墙横向内部剖面图；

图3为密闭墙左视图。

图4和图5为本发明实施例的胶黏剂治愈混凝土裂缝图。

图中：1：墙体 2：主输浆管 3：进浆口 4：气孔 5：浇筑孔 6：修复管 7：输送管道 8：注浆泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙及其构筑方法作进一步说明。

实施例1

通过图1-图3可以看出，一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙，包括墙体1，所述墙体1内部填充有密闭充填材料，在所述密闭充填材料内部分布有装有胶黏剂的修复管6，所述修复管6为脆性管。

优选的，所述密闭充填材料为高分子泡沫材料。

优选的，所述修复管6为双管并行的管道结构，所述修复管为双孔管。所述修复管6内分别灌注有双组份的化学胶黏剂；所述双组分胶黏剂为阻燃型的环氧树脂注浆材料及其固化剂；优选的，所述修复管6的材质为陶瓷，壁厚为1mm；优选的，所述修复管6可以直线型布设，也可以连续U型布设。

优选的，所述密闭充填材料内部还分布有与所述修复管连通的主输浆管2。所述主输浆管2为双管并行的管道结构，在两个管道内分别注有催化剂和注浆材料；优选的，所述主输浆管2为钢管；优选的，所述主输浆管2的每个管道上部开设有进浆口3和气孔4。

优选的，所述主输浆管2通过进浆口3连通有输送系统。所述输送系统包括注浆泵8和输送管道7；所述注浆泵8为螺杆式注浆泵；所述输送管道7为矿用高压胶管，两个输送管道分别输送催化剂和注浆材料；所述输送管道7直径为10mm，耐压大于8MPa。

优选的，所述墙体1为木板墙；所述木板墙为300mm宽、30mm厚的木板钉成；优选的，在施工侧木板墙的上部开有浇筑孔，木板墙的四周嵌在顶板、底板和两巷道壁的槽内，槽深300mm；优选的，所述木板墙内侧覆盖有塑料薄膜。

实施例2

一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙的构筑方法，包括以下步骤：

（1）在需要设置密闭墙的位置左右两侧各安装两根主输浆管2，与两侧巷道壁的距离为200mm；

（2）在主输浆管2的每个管道上部开设一个气孔4，用于排出管道内的空气，在气孔下部开设一个进浆口3，注浆完毕后需将进浆口3和气孔4封闭；

（3）在两个主输浆管2之间设置一组连续U型或若干直线型双孔修复管6，将双孔修复管6与左右两侧的主输浆管2接通，修复管相互之间的间距为100mm；

（4）在需要设置密闭墙的位置，对顶板、底板和两巷道壁进行掏槽，槽深300mm，将木板墙的四周嵌在槽内，木板墙内侧覆盖有塑料薄膜，防止跑浆，在施工侧的木板墙上部打浇筑孔，用于浇筑密闭充填料，浇筑完毕后需将浇筑孔5封闭，其中木板墙与主输浆管2之间的距离为200mm；

（5）向两面木板墙之间浇筑密闭充填材料；

（6）将胶黏剂的输送系统的输送管道7与主输浆管2的进浆口3相连，向主输浆管2及修复管6内输送胶黏剂。

实施例3

通过图1-图3可以看出，一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙，包括墙体1，所述墙体1内部填充有密闭充填材料，在所述密闭充填材料内部分布有装有胶黏剂的修复管6，所述修复管6为脆性管。

优选的，所述密闭充填材料为高分子泡沫材料。

优选的，所述修复管6为双管并行的管道结构，所述修复管为双孔管。所述修复管6内分别灌注有双组份的化学胶黏剂；所述双组分胶黏剂为阻燃型的聚氨酯注浆材料及其催化剂；所述修复管6的材质为玻璃，壁厚为4mm；所述修复管6可以直线型布设，也可以连续U型布设。

优选的，所述密闭充填材料内部还分布有与所述修复管连通的主输浆管2。所述主输浆管2为双管并行的管道结构，在两个管道内分别注有催化剂和注浆材料；所述主输浆管2为塑料管；所述主输浆管2的每个管道上部开设有进浆口3和气孔4。

优选的，所述主输浆管2通过进浆口3连通有输送系统。所述输送系统包括注浆泵8和输送管道7；所述注浆泵8为螺杆式注浆泵；所述输送管道7为矿用高压胶管，两个输送管道分别输送催化剂和注浆材料；所述输送管道7直径为30mm，耐压大于8MPa。

优选的，所述墙体1为木板墙；所述木板墙为400mm宽、40mm厚的木板钉成；在施工侧木板墙的上部开有浇筑孔，木板墙的四周嵌在顶板、底板和两巷道壁的槽内，槽深500mm；所述木板墙内侧覆盖有塑料薄膜。

实施例4

一种具有自修复功能的煤矿井下密闭墙的构筑方法，包括以下步骤：

（1）在需要设置密闭墙的位置左右两侧各安装两根主输浆管2，与两侧巷道壁的距离为600mm；

（2）在主输浆管2的每个管道上部开设一个气孔4，用于排出管道内的空气，在气孔下部开设一个进浆口3，注浆完毕后需将进浆口3和气孔4封闭；

（3）在两个主输浆管2之间设置一组连续U型或若干直线型双孔修复管6，将双孔修复管6与左右两侧的主输浆管2接通，修复管相互之间的间距为400mm；

（4）在需要设置密闭墙的位置，对顶板、底板和两巷道壁进行掏槽，槽深500mm，将木板墙的四周嵌在槽内，木板墙内侧覆盖有塑料薄膜，防止跑浆，在施工侧的木板墙上部打浇筑孔，用于浇筑密闭充填料，浇筑完毕后需将浇筑孔5封闭，其中木板墙与主输浆管2之间的距离为600mm；

（5）向两面木板墙之间浇筑密闭充填材料；

（6）将胶黏剂的输送系统的输送管道7与主输浆管2的进浆口3相连，向主输浆管2及修复管6内输送胶黏剂。

实施例5

本实施例采用的修复管为若干直线型玻璃管、所用密闭充填材料为发泡混凝土、所用双组份胶黏剂为阻燃型的聚氨酯注浆材料及其催化剂。

通过图1-图3可以看出，密闭墙的结构主要包括：墙体1、主输浆管2、进浆口3、气孔4、浇筑孔5、修复管6、输送管道7和注浆泵8。在需要设置密闭墙的位置的左右两侧各安装两根主输浆管2，与两侧巷道壁的距离为400mm，在主输浆管2的每个管道上部开设一个气孔4，用于排出管道内的空气，在气孔下部开设一个进浆口3，在前后主输浆管2之间设置若干直线型双孔石英玻璃修复管6，将修复管6连接在左右两侧的主输浆管2上，相邻玻璃管之间的间距为500mm，在需要设置密闭墙的位置，对顶板、底板和两巷道壁进行掏槽，槽深500mm，用300mm宽、30mm厚的木板钉成木板墙，在施工侧木板墙的上部开有浇筑孔5，木板墙的四周嵌在顶板、底板和两巷道壁的槽内，木板墙内侧覆盖有塑料薄膜，防止跑浆，其中木板墙1与主输浆管2之间的距离为400mm，向两面木板墙1之间浇筑发泡混凝土9，浇筑完毕后将浇筑孔5封闭，将胶黏剂的输送系统的输送管道7与进浆口3相连，两根输送管道7分别向主输浆管2及修复管6内输送阻燃型的聚氨酯注浆材料及其催化剂，输送完毕后将进浆口3和气孔4封闭。当密闭墙出现裂缝时，修复管6在应力作用下破裂，将内部的阻燃型的聚氨酯注浆材料及其催化剂释放出来，在催化剂的作用下，聚氨酯迅速修复墙体上的裂缝，可以达到及时治愈墙体裂缝的目的。定期打开进浆口3和气孔4，往主输浆管和修复管内补充双组份胶黏剂。

图4和图5为本发明实施例的修复管内的胶黏剂治愈混凝土裂缝图。当混凝土出现裂缝后，修复管在应力作用下破裂，将胶黏剂释放出来，胶黏剂顺着裂缝流出，将裂缝愈合。从图中可以看出，愈合剂将裂缝紧密胶合在一起，并且在裂缝处分布比较均匀，裂缝充填程度较高。可见，愈合剂在玻璃管破裂后能被均匀释放到裂缝中，与混凝土胶结，实现对裂缝的愈合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。