钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构制造技术

本实用新型专利技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构主要由钢管混凝土墩柱和液压千斤顶、混凝土注浆泵和乳化液泵站组成。其中位于工作面采空区一侧的钢管混凝土墩柱由钢管和混凝土组合而成。位于钢管顶端的注浆孔通过焊接的空心螺丝与内置有单向注液阀的橡胶软管连接，橡胶软管另一端通过快速接头与混凝土注浆管连接，混凝土注浆泵通过混凝土注浆管将混凝土注入钢管中形成钢管混凝土墩柱。带有压力表的液压千斤顶安设在钢管上端预留的限位槽中，乳化液泵站通过乳化液输送管给安设在钢管顶部的液压千斤顶提供动力。本实用新型专利技术结构简单，操作便捷，变传统钢管混凝土被动支护形式为主动支护，充分发挥钢管混凝土墩柱在沿空留巷中的技术经济优势。

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构
本技术涉及一种无煤柱开采巷旁充填支护技术，尤其是一种钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，用于沿空留巷巷旁充填支护技术中。
技术介绍
钢管混凝土墩柱沿空留巷以其突出的技术经济优势在煤矿沿空留巷巷旁充填支护技术中得到越来越多的应用。与传统的混凝土墙体巷旁支护相比，钢管混凝土墩柱的外部钢管不仅在浇筑混凝土过程中充当模板的作用，同时给内部混凝土提供约束，使内部混凝土处于三向应力状态，在一定程度上提高内部混凝土的强度和延性。外部钢管在内部核心混凝土的约束作用下，由原来的单向应力状态变为双向应力状态，其力学特征也得到有效地发挥。因此，基于钢管和混凝土组合结构优势的钢管混凝土墩柱沿空留巷技术应运而生。然而，由于井下巷道高度的不一致性，标准尺寸的钢管混凝土柱在使用过程中与巷道顶板的接触性问题一直没有得到有效解决。为实现充分接顶，通常在钢管混凝土墩柱上方架设不同厚度的枕木以适应不同的巷道高度变化。枕木的强度和延性与钢管混凝土墩柱相比存在较大的差异性，对于充分发挥钢管混凝土墩柱结构高强、高延展性的技术优势产生不利影响。具体表现为顶板来压过程中枕木产生较大变形，但是承载力始终处于较低水平，最终导致在留巷初期出现较大范围的顶板下沉，甚至会引起上覆岩层的离层，继而影响整个留巷系统的稳定性。另一方面，钢管混凝土墩柱本身隶属于被动支护体系，无法在架设初期提供有效的初撑力用以抵抗上覆岩层的移动，特别是在留巷初期无法提供足够的初撑力切断工作面采空区侧顶板以形成弧形三角板结构。为解决钢管混凝土墩柱的充分接顶问题和初撑力问题，本技术提出一种钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，最大限度地实现钢管混凝土墩柱的充分接顶，并提供有效的可控的初撑力。
技术实现思路
技术问题：本技术的目的是提供一种能够充分接顶并提供可控初撑力的钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，解决传统钢管混凝土墩柱沿空留巷支护技术中无法充分接顶的技术问题，同时改变现有钢管混凝土墩柱沿空留巷的被动支护形式为主动支护，提供可以根据实际需要调节的初撑力。一种钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，主要由钢管混凝土墩柱，液压千斤顶，混凝土注浆泵，乳化液泵站和橡胶软管组成。所述的钢管混凝土墩柱由外部钢管和内部充填的混凝土组成，所述的液压千斤顶的直径比钢管混凝土墩柱中钢管的内径小5cm。所述的钢管混凝土墩柱的外部钢管为除顶部留设有注浆孔和排气孔外两端封闭的圆形钢管。外部钢管通过在上下两端焊接圆形钢板的方式实现空间密闭。其中，上端头钢板焊接在距离外部钢管上部边缘3cm的位置，空出的位置作为限位槽用以安放液压千斤顶。钢管顶部位置留设有注浆孔和排气孔，其中排气孔位置高于注浆孔，注浆孔外侧焊接有可以通过混凝土浆液的空心螺丝，内置有螺纹的橡胶软管一端与空心螺丝连接，另一端通过快速接头与混凝土注浆管连接。注浆孔通过空心螺丝与带有单向阀的橡胶软管连接。所述的中部位置安设有单向注液阀的橡胶软管可以防止混凝土浆液回流。橡胶软管一端通过空心螺丝与注浆孔连接，另一端通过快速接头与混凝土注浆管连通。注浆过程中钢管内的空气在混凝土浆液压力作用下通过排气孔排出，当排气孔出现连续性混凝土浆液溢出时，表明钢管已经被混凝土完全充满，此时可以停止注浆作业。所述的液压千斤顶为通过乳化液泵提供动力的圆柱形液压千斤顶。圆柱形液压千斤顶配套有压力表。所述的圆柱形液压千斤顶可以直接放置在钢管上端头留设的高度为3cm的限位槽里。所述的液压千斤顶通过乳化液输送管与布置在巷道底板上的乳化液泵站连通，通过乳化液泵站为液压千斤顶的活塞运动提供动力。本技术的有益效果在于能够改变传统的钢管混凝土沿空留巷的被动支护形式为主动支护，可以根据工程需要提供合适的初撑力，对于及时切断沿空留巷采空区侧上覆岩层，形成弧形三角板结构具有重要的意义。同时，通过在钢管上部限位槽中安设的液压千斤顶在提供合适初撑力的前提下实现钢管混凝土墩柱与巷道顶板良好的接触，可以有效避免顶板离层对沿空留巷整体稳定性造成的影响。此外，液压千斤顶配套的压力表可以实时监测钢管混凝土墩柱的承载力变化特征，减少了专门设置压力监测装置产生的额外经济成本。附图说明图1是本技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的整体布置示意图；图2是本技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的钢管混凝土墩柱整体结构示意图；图3是本技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的钢管和液压千斤顶连接示意图；图4是本技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的注浆孔与混凝土注浆管快速连接方式示意图；图5是本本技术钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的单体液压支柱架设示意图；图中：1-巷道顶板，2-压力表，3-注浆孔，4-快速接头，5-乳化液输送管，6-混凝土注浆管，7-钢管，8-混凝土，9-乳化液泵站，10-工作面采空区，11-液压千斤顶，12-排气孔，13-橡胶软管，14-混凝土注浆泵，15-巷道底板，17-圆形钢板，18-空心螺丝，19-单向注液阀，20-限位槽，21-单体液压支柱。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案作以描述。图1所示，本专利技术所述的钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，包括钢管混凝土墩柱和液压千斤顶（11）、混凝土注浆泵（14）和乳化液泵站（9）。其中位于工作面采空区（10）一侧的钢管混凝土墩柱由钢管（7）和混凝土（8）组合而成。巷道底板（15）上布置有乳化液泵站（9）和混凝土注浆泵（14）。乳化液泵站（9）通过乳化液输送管（5）给安设有压力表（2）的液压千斤顶（11）提供动力。所述的液压千斤顶（11）安设在钢管（7）的顶部，一端与巷道顶板（1）连接。混凝土注浆泵（14）通过混凝土注浆管（6）给钢管（7）中注入混凝土（8）。混凝土注浆管（6）通过快速接头（4）与橡胶软管（13）连接，橡胶软管（13）另一端与注浆孔（3）连接。当混凝土浆液从排气孔（12）连续性溢出时，表明钢管（7）内已经完全充满混凝土（8）。图2所示，本专利技术所述的钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的液压千斤顶（11）直径比钢管（7）的内径小5cm。所述的钢管（7）上下两端焊接有大小相同的两个圆形钢板（17），其中上端头圆形钢板（17）焊接在距离钢管（7）上部边缘3cm的位置，空出的位置用来安放液压千斤顶（11）。钢管（7）上端留设有注浆孔（3）和排气孔（12），排气孔（12）的位置高于注浆孔（3）。钢管混凝土墩柱施工过程中，钢管（7）中的空气通过排气孔（12）排出。实际操作过程中可以将安设有压力表（2）的液压千斤顶（11）直接放置在钢管（7）上端头的圆形钢板（17）上。图3所示，配套有压力表（2）的液压千斤顶（11）放置在钢管（7）顶部预留的高度为3cm的限位槽（20）中，下端与焊接在钢管（7）上端头的圆形钢板（17）接触。其中液压千斤顶（11）的直径比钢管（7）的内径小5cm。图4所示，本专利技术所述的钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构的注浆孔（3）与混凝土注浆管（6）快速连接方式具体为：注浆孔（3）外侧焊接有可以通过混凝土浆液的空心螺丝（18），内置有螺纹的橡胶软管（13）一端与空心螺丝（18）连接，另一端通过快速接头（4）与混凝土注浆管（6）连接。所述的橡胶软管（1本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，其特征在于：主要由钢管混凝土墩柱和液压千斤顶（11）、混凝土注浆泵（14）和乳化液泵站（9）和橡胶软管（13）组成，所述的钢管混凝土墩柱由钢管（7）和内部充填的混凝土（8）组成，所述的钢管混凝土墩柱的外部钢管（7）为除顶部留设有注浆孔（3）和排气孔（12）外两端封闭的圆形钢管（7），所述的液压千斤顶（11）为通过乳化液泵（14）提供动力的圆柱形液压千斤顶。

【技术特征摘要】
1.钢管混凝土墩柱沿空留巷主动支护结构，其特征在于：主要由钢管混凝土墩柱和液压千斤顶（11）、混凝土注浆泵（14）和乳化液泵站（9）和橡胶软管（13）组成，所述的钢管混凝土墩柱由钢管（7）和内部充填的混凝土（8）组成，所述的钢管混凝土墩柱的外部钢管（7）为除顶部留设有注浆孔（3）和排气孔（12）外两端封闭的圆形钢管（7），所述的液压千斤顶（11）为通过乳化液泵（14）提供动力的圆柱形液压千斤顶。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红超，高明仕，陈辉，周光能，张世安，吕金星，齐琦，李虎威，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：新疆,65