支护梅西父亲表态梅西难留巴萨

2010年第4期煤矿支护柔性模板泵注混凝土在沿空留巷支护技术的应用周金城[冀中能源峰峰集团有限公司,河北邯郸056107]摘要以纤维布制作的柔性模板,采用远距离、小流量混凝土输送泵,二者有机结合起来应用于沿空留巷,实现沿空留巷机械化作业,为煤炭快速、高效生产奠定基础,探索出生产准备的新途径.
关键词柔性模板混凝土输送泵沿空留巷1柔性模板泵注混凝土支护技术1.
1总体设计方案柔性模板泵注混凝土支护技术是一种新型沿空留巷支护技术.
随着采煤工作面的推进,紧跟回采工作面,在工作面端头支护效应消失前,在单体支柱的掩护和支撑下,在巷旁支护的外侧用锚杆或点柱将柔性模板固定,将可调节凝固时间、调节强度的自密实混凝土泵入柔性模板,在回采工作面后方采空区与巷道之间形成一道密闭混凝土连续墙,弥补回采造成的巷帮缺失,与原有巷内支护及临时支护形成一个整体,共同承担采动及其它压力,保护巷道稳定,隔绝瓦斯及有害气体,防止采空区自然发火,使该巷用于下一个工作面回采.
1.
2支护特点①与纤维布柔性模板相比,传统的刚性模板存在以下问题:模板是开放型的,与顶底板接触不严密,容易跑浆漏浆,不能实现带压主动支护;模板充填难以接顶,影响支护效果;采空区的内模板难以回收,经济成本高;安装模板劳动强度大,效率低,支模复杂,需要大量的人力物力.
相对而言,柔性模板是软接触,可以适应任何复杂多变的巷道形状;模板密闭性强,实现了混凝土带压操作,克服了刚模存在的不足;采空区模板易于回收;模板重量轻,安装模板的劳动强度大大降低.
②原普通长距离混凝土输送泵在巷道起伏不平和下山路段输送混凝土料时,容易堵塞管路,可靠性差.
本项目开发出了远距离、小流量混凝土泵,输送距离超过lO00m,在巷道起伏不平条件下和下山输送混凝土料时不堵塞管路,输送的可靠性大大提高,解决了材料运输问题,实现了充填机械化.
远距离、小流量混凝土泵的开发成功,解决了沿空留巷速度慢,限制工作面推进速度,难以实现安全、快速、高效生产的问题.
③采用柔性模板泵注混凝土支护技术,一次施工断面积大,形成的混凝土整体性好、强度高,机械化程度高,施工速度快,在经济效益上具有突出的优越性.
2试验工作面情况依托工程位于冀中能源峰峰集团公司羊渠河矿8459野青煤层(4号煤)工作面,煤层厚度为0.
95~1.
30m,平均厚度为1.
13m,倾角为2~18.
,埋深800m.
工作面走向长954m,倾斜长121.
5m.
煤层老顶为页岩,厚度3.
2m;直接顶为石灰岩,厚2煤矿支护2010年第4期度1.
3m,质地坚硬.
地压为11.
88~13.
42MPa;煤层的硬度系数f值为1.
5,直接顶为硬度系数f值为8,直接底硬度系数f值为5~6.
煤层顶、底板柱状如图1所示,巷道断面如图2所示.
一'¨状鬈J一一一…21]f~——一——j……————————一——一———一~———一:一l_二:一:二jI.
+~jjj图1煤层顶底板柱状图2巷道断面3柔性模板混凝土支护设计3.
1混凝土厚度设计(1)支护体载荷计算混凝土支护体载荷采用英国威特克的"分离岩块法"计算,依据的是沿空巷道和支护体上方一定范围内分离岩块的重量构成了支护体载荷的理论.
在该计算理论中,支护体简化为构筑在顶板岩块质量的中心线位置,并认为在支护体上,岩块在重力作用下是静止的.
在其顶部及两边都没有力的作用.
该计算方法理论认为,巷旁支护带处于未采动煤体的高压力区和冒落矸石之间,是一个降压区,岩块一边的采空区提供一个主要自由面.
因岩块呈层状,可能在一定高度H上产生离层,导致岩块沿煤体以0角断裂,进入完全自由状态,成为支护体的载荷.
8459工作面的岩层平均倾角a为l0.
,简化计算模型时需考虑重力与支护结构之间的夹角.
分离岩块法支护体载荷力学计算模型如图3所示.
对围岩失稳点取弯矩时,只考虑了冒落区岩石垂直于支护体方向的不利分量,不考虑沿煤层分布方向的有利分量;进行植筋设计时,则重新考虑沿煤层分布的冒落岩石的重力分量.
图3支护体载荷力学模型计算支护体载荷q:a一—8htgO+2(—b~+x+bc)*一Xh(bB+x+b(:)*cosObB+0.
5x式中:bn一支护体内侧到煤壁的距离,3.
15m;支护体的宽度,0.
8m;bc一支护体外侧悬顶距.
1.
3m;一岩块容重,26.
6kN/m3;h一采高,1.
13m;剪切角,根据经验取26.
;H一冒落高度,根据经验选取4倍采高,为4.
52m.
经计算,支护体载荷为745kPa,即厚度800mm单位长度支护体载荷596kN.
(2)支护体承载能力验算混凝土支护体可视为轴心受压柱模型,可计算出其厚度为800mm,混凝土强度等2010年第4期煤矿支护3级C.
,支护体单位长度的正截面承载能力为5184kN,远大于支护体的载荷596kN,安全系数8.
7,因此支护结构安全.
(3)支护体整体稳定性验算老空冒落的矸石散落后,堆积在混凝土墙式支护体的侧边,对混凝土连续整体式支护体有一定的侧压力,经矸石侧压力、倾覆稳定性、滑动稳定性、支护体局部稳定性验算,支护体均满足验算条件,满足混凝土的强度极限值,支护体结构整体稳定.
3.
2柔性模板设计3.
2.
1柔性模板布结构柔性模板受力结构由柔性模板布、加筋绳及拉筋三部分构成.
混凝土充填在柔性模板内,纵向加筋绳、横向加筋绳及混凝土厚度控制拉筋可以防止混凝土注人后对模板侧向压力造成柔性模板变形,有效增加柔性模板布的抗拉强度,达到平衡柔性模板压力,控制厚度效果.
3.
2.
2柔性模板布性能柔性模板布性能参数见表1.
表1柔性模板布的性能参数项目性能参数抗拉强度T2000/N·(50ram)~1W1900T31.
3延伸率/W24.
5T115O梯形撕裂强度/NW1220顶破强度/N5450刺破强度/N1~50垂直渗透/cm·S--14.
2*10—33.
2.
3柔性模板布强度设计计算单位面积柔性模板布所承受的侧压力;计算每个拉筋所需承受的拉力;计算柔性模板布承受的拉力.
(1)计算单位面积柔性模板布所承受的侧压力FF=k*7*H式中:F一单位面积侧压力,N;k一侧压系数,取1;r混凝土的重度,24000N/m.
;H一混凝土支护高度,1.
15m.
.
经计算,单位面积柔性模板布所承受的侧压力为27600N.
(2)计算单个拉筋所受的拉力f拉筋横向间距是195mm,纵向间距是235mm,则可得出单位面积内拉筋的个数是1/(0.
195*0.
235):21.
8,即22个,由此可得单个拉筋承受的拉力f为:f一旦n式中:f一单个拉筋承受的拉力,N;F一单位面积纤维布承受的侧压力,N;n—一单位面积拉筋个数,22个.
经计算,单个拉筋承受的拉力为1255kN.
(3)计算50mm柔性模板布所承受的拉力f2相邻呈矩形分布的四个拉筋之间的柔性模板布,承受的侧压力与单个拉筋承受的拉力相等,则纤维布宽度为50mm时实际承受的拉力f2为:f,f2一~50式中:f2一纤维布宽度为50mm时实际承受的拉力,N;f1一单个拉筋承受的拉力,N;b一加筋绳横向间距,195ram;h一加筋绳纵向间距,235mm.
计算可得,纤维布宽度为50mm时实际承受的拉力f2为73N/50mm,远远小于柔性模板材料纤维宽度为50mm时最大抗拉强度2000N/50mm,满足受力要求.
通过计算,柔性模板布强度满足要求.
3.
2.
4柔性模板尺寸设计柔性模板为长方体形状,如图4、图5所示.
为增加柔性模板的刚度和强度,在柔性模板上预留丝杆孔.
泵注混凝土之前,将丝杆穿过模板,丝杆两端上托板及螺母.
丝杆孔的间距为lO00mm,丝杆直径取4煤矿支护2010年第4期20mm,即每一模长度方向有2根丝杆.
l二:二\\,…H),一、j~一~一j————L——一一一一、一100IiL}l—————I一图4柔性模板正面图—],L——一/一一—图5柔性模板侧面3.
3泵注混凝土配比柔性模板泵注混凝土支护技术的创新点是利用了柔性模板的透水不透浆特性,因此混凝土必须有很大的流动性,混凝土能够依靠自身的流动性自动充满整个柔性模板,并在自重和泵的压力作用下密实,从而免除振捣,实现一次成型.
混凝土材料配比水泥:沙:石子比例为l:2.
5:2.
5,水灰比取0.
6~O.
9,坍落度180~200mm,混凝土的强度为C.
.
4数值模拟为了探究沿空留巷在不同支护条件下的变形破坏情况,采用FLAC.
软件系统进行了数值模拟分析,模拟结果:①无巷旁支护条件下:顶板塑性区发生在煤壁处,将要进行混凝土墙支护处的垂直位移100~200mm,巷内煤壁处顶板发生较大范围的剪切破坏,大大增加了巷内支护的难度,所以沿空留巷时必须进行巷旁支护.
②巷旁800ram厚柔性模板混凝土支护:在切顶时,混凝土墙最大主应力为200MPa,高于混凝土的承载能力,混凝土墙遭受严重破坏,巷内顶板发生剪切塑性破坏.
③巷旁800mm厚柔性模板混凝土支护+点柱临时支护:在切顶时,混凝土墙最大主应力为100MPa,顶板载荷小于混凝土的承载能力.
切顶后,混凝土墙所受应力大幅度减少,最大应力减少至1O~2OMPa,远低于混凝土强度,混凝土墙没有遭受破坏,巷内顶板塑性区较小,支护设计满足要求.
为防止切顶前顶板压力对柔性模板混凝土破坏,必须增加点柱临时支护,点柱间距500mm,每排3根,单体柱临时支护滞后采煤工作面30~50m.
I.
.
——————————————————图6沿空留巷支护断面图图7沿空留巷支护俯视图5试验结论2009年,按照以上设计,在8459工作面应用柔性模板泵注混凝土技术进行沿空留巷支护900m,支护断面如图6、图7所示.
经过8个月试验,最大日留巷长度6m,最2010年第4期煤矿支护5大月留巷长度140m,从最初沿空留巷开始14个月后巷道二次使用,巷道顶板变形量0~50mm,两帮变形量100~600mm,底板变形量100~700mm,巷道支护没有损坏,卧底清理后可以继续使用,达到了试验目的,随后在煤厚2.
2m的采煤工作面进行了推广应用,获得了成功.
柔性模板泵注混凝土沿空留巷技术实现了工作面之间无煤柱开采,提高了煤炭回收率;减少了巷道掘进工程量,降低巷道掘进率,提高经济效益;采煤工作面实现了安全高效快速生产;采用HBKGS3O.
21.
110煤矿用混凝土泵,输料距离达lO00m,实现了井下远距离混凝土泵送,技术先进,适应性强,解决了混凝土泵在起伏不平和向下泵送材料易堵管的技术难题,降低了工人劳动强度.
柔性模板泵注混凝土沿空留巷沿空留巷技术具有广泛的发展和应用前景.
参考文献[1]钱呜高,刘听成.
矿山压力及其控制EM].
徐州中国矿业大学出版社.
[2][3][4][5]2004陈睿,刘真.
自密实混凝土应用研究[J].
武汉理工大学学报.
2001年l2期钱重仓.
柔性模板泵注混凝土配置及性能研究,西安科技大学,2009硕士论文柏建彪,周华强,侯朝炯等.
沿空留巷巷旁支护技术的发展,中国矿业大学学报,2004.
(4)苏清政,郝海.
巷旁充填体可缩性对沿空留巷顶板运动的适应性分析[J].
焦作工学院学报,2002年05期作者简介周金城男,1967年出生,毕业于河北矿业学院.
现在冀中能源峰峰集团公司生产部从事支护工作,高级工程师.
电话:13930098588;E—mail:zhou36316@126.
com.
(收稿日期:2O1O—O3—29;责任编辑:陈桂娥)(上接第24页)下使用时,用液压支柱将其撑开,支撑围岩,用夹板、螺丝把钢板接缝处固定,圆筒形支架和围岩之间的缝隙用煤渣充填严实,圆筒形支架之间用拉杆相互连接,地板用煤渣垫平即可铺轨道和皮带等,螺丝孔用做固定电缆勾.
这样形成全断面、连续、无缝隙的支护体.
2.
3技术特点圆筒形支架适用于矿井任何巷道的支护,尤其适用于煤质松软、过陷落柱、顶板难控制等地质构造复杂地段,在这些地段它的优势非常明显,它可以及时有效地控制顶板及围岩防止其冒落,施工人员始终在支架内操作,安全系数最高,不仅节省支护材料、而且节约工时,支护成本低.
与传统支护方式的比较,圆筒形支架支护的优点是:①安全性能高,对巷道实现了全断面连续支护;②受力效果好,所受压力可以传导给支架整体使整个支架始终处于受力平衡状态,从而达到卸压的目的;③受矿山压力影响小,不会塌方、冒顶,巷道不会变形;④操作简便快捷,支护速度快,工程量小,进度快;⑤免除了矿压观察,节约了人力、物力;⑥不需要后期维护,大大节省了维护所用的人力、时间、费用;⑦巷道成型效果好.
圆筒形支架支护也有其缺点:①支护材料贵,初期投人大.
②支架体积大,不好运输.
[注]本项技术已获国家专利,专利号:ZL2O092O0O2121.
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