一种煤矿巷旁支护结构及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种煤矿巷旁支护结构，包括可拆卸定型模板、煤矸石和泥沙浆，所述可拆卸定型模板上铺设有菱形金属网并且菱形金属网上铺设有土工布，煤矸石和泥沙浆均填充在可拆卸定型模板内，可拆卸定型模板上间隔设置有螺母栓并且可拆卸定型模板采用钢筋、螺母栓和托板固定。本发明专利技术还公布了该支护结构的施工工艺。该装置设计合理，施工简单，使用成本低于现有支护结构的成本，提高了经济效益；该装置中的可拆卸定型模板和菱形金属网可以重复使用，达到资源再利用的效果，该装置的防护强度高，可以满足人们的使用需求。

A coal mine roadway support structure and construction technology

The invention discloses a coal mine roadway support structure, including removable formwork, coal gangue and mud, the removable formwork is paved with rhombic metal mesh and diamond metal net laying geotextile, coal gangue and silt slurry are filled in a detachable mold plate, removable formwork bolt and nut are alternately arranged on the removable formwork with steel bolt, nut and splint fixation. The invention also discloses the construction process of the supporting structure. The device has reasonable design, simple construction, the use of lower cost than the existing supporting structure cost, improve economic efficiency; in the device type removable template and rhombic metal mesh can be used repeatedly, to achieve resource recycling effect, the protection device of high strength, can satisfy the needs of customers.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿巷旁支护结构及其施工工艺
本专利技术涉及煤矿领域，具体是一种煤矿巷旁支护结构。
技术介绍
随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们家中电器的数量越来越多，需要的电能也越来越多，我国的发电厂还是以火力发电为主，煤炭是火力发电的主要能源，煤炭是远古植物遗骸埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，主要被人类开采用作燃料，煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。人们都是在煤矿中开采煤炭，煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井峒和采掘面等。煤矿中的沿空留巷需要支护，巷旁充填体的目的不仅仅是对上部围岩起支撑作业，还有隔离采空区的功能，但是现有的巷旁支护结构的强度不够，这就为煤矿的工作人员带来了隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矿巷旁支护结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种煤矿巷旁支护结构，包括可拆卸定型模板、煤矸石和泥沙浆，所述可拆卸定型模板上铺设有菱形金属网并且菱形金属网上铺设有土工布，煤矸石和泥沙浆均填充在可拆卸定型模板内，可拆卸定型模板上间隔设置有螺母栓并且可拆卸定型模板采用钢筋、螺母栓和托板固定。作为本专利技术进一步的方案：钢筋的直径为20mm并且钢筋的端部设置有调节装置。作为本专利技术进一步的方案：可拆卸定型模板的长度为2000mm，宽度为1500mm，高度为1100mm。作为本专利技术进一步的方案：相邻两个螺母栓在可拆卸定型模板长度方向的距离为700mm，相邻两个螺母栓在可拆卸定型模板宽度方向的距离为500mm。所述煤矿巷旁支护结构的施工工艺，具体步骤如下：步骤一，做好巷旁填充体区域的临时支护，然后人工安装好可拆卸定型模板；步骤二，人工安装菱形金属网和土工布，再对可拆卸定型模板的高度进行调整，然后用钢筋固定可拆卸定型模板成型；步骤三，向可拆卸定型模板内装填煤矸石，再向内注入泥沙浆；步骤四，整体稳定后撤回采空区侧的临时支护即可。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该装置设计合理，施工简单，使用成本低于现有支护结构的成本，提高了经济效益；该装置中的可拆卸定型模板和菱形金属网可以重复使用，达到资源再利用的效果，该装置的防护强度高，可以满足人们的使用需求。附图说明图1为煤矿巷旁支护结构的外部示意图。图2为煤矿巷旁支护结构中A-A方向的剖面图。图3为煤矿巷旁支护结构中B-B方向的剖面图。图4为煤矿巷旁支护结构的施工工艺图。其中：1-可拆卸定型模板，2-菱形金属网，3-土工布，4-钢筋，5-螺母栓。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-4，一种煤矿巷旁支护结构，包括可拆卸定型模板、煤矸石和泥沙浆，所述可拆卸定型模板上铺设有菱形金属网并且菱形金属网上铺设有土工布，煤矸石和泥沙浆均填充在可拆卸定型模板内，可拆卸定型模板上间隔设置有螺母栓并且可拆卸定型模板采用钢筋、螺母栓和托板固定。钢筋的直径为20mm并且钢筋的端部设置有调节装置。可拆卸定型模板的长度为2000mm，宽度为1500mm，高度为1100mm。相邻两个螺母栓在可拆卸定型模板长度方向的距离为700mm，相邻两个螺母栓在可拆卸定型模板宽度方向的距离为500mm。所述煤矿巷旁支护结构的施工工艺，具体步骤如下：步骤一，做好巷旁填充体区域的临时支护，然后人工安装好可拆卸定型模板；步骤二，人工安装菱形金属网和土工布，再对可拆卸定型模板的高度进行调整，然后用钢筋固定可拆卸定型模板成型；步骤三，向可拆卸定型模板内装填煤矸石，再向内注入泥沙浆；步骤四，整体稳定后撤回采空区侧的临时支护即可。本专利技术的工作原理是：某煤矿工作面最大采高为1.1m，根据矿压的基本知识，此阶段的最大矿山压力按照采高的8倍计算，得到沿空留巷每平方米的最大矿山压力为220kN。护巷后巷道宽度为3.6m，巷旁充填处按2m不跨落进行计算，得护巷出的最大矿山压力为1232kN。这是将沿空留巷处宽5.6m，高度8.8m的岩石重量全部集中到护巷体的基础上得到的，然而在实际中不存在，因巷旁充填的一端始终是在由煤体承重的。假如没有护巷，全靠煤炭支撑就形成了一个悬臂梁，再假设顶板有足够的刚度和煤炭有足够的强度，巷旁就不用进行支护。当然这是一种假设状态，在工程实际中，巷旁充填体的目的不仅仅是对上部围岩起支撑作业，还有隔离采空区的功能。所以在选择巷旁支护体的过程中，巷旁支护体不易过宽，也不能过窄，过宽造成支护成本增加，过窄会造成隔离采空区困难。由于煤体较松软，巷旁支护的关键还是在支护体的强度上，对于松软煤层，护巷段的巷道重量60％是靠巷旁支护体来支撑的，因此巷旁支护段最大阻力为739.2kN。巷旁支护宽度可按下列公式进行计算。式中：K为应力集中系数，取2；he为基本顶厚度，取3.9m；ye为基本顶岩层容重，取25kN/m3；Lmax为周期来压步距，取6m；hz为直接顶厚度，取4.8m；yz为直接顶岩层容重，取25kN/m3；xo为煤体内极限平衡区宽度，取0.9m；c为巷道宽度，取3.6m；d为巷旁充填体宽度，分别取0.5、1.0、1.5、2.0和2.5m进行计算。经计算得到巷旁充填体宽度分别为0.5、1.0、1.5、2.0和2.5m的强度为1785kN、1905kN、2025kN、2145kN和2265kN。根据支护段的计算压力和巷旁支护的相关要求，取1.5m更适合作为巷旁支护体宽度。现有支护成本分析：(1)水泥墩关模成本目前，该矿采用水泥墩堆砌关模，水泥墩规格为长×宽×高＝0.30×0.20×0.15mm，水泥墩堆砌关模尺寸为长×宽×高＝2.0×2.0×1.1m。形成一个模子时需要105块水泥墩，每米(倾斜方向)需要约52.5块，每块价格安5元计算，共需要262.5元/m。(2)充填材料成本充填材料按照现有价格计算为450元/t，则充填一个模子需要4.4m3，充填材料1m3约为2.2t，则得关一个模子需要9.68t，其成本为4356元，则每米(倾斜方向)成本为2178元。(3)人工成本现有充填材料需地面人工装运，地面装运2人，运输过程2人，井下卸载2人，井下搅拌2人，开充填泵2人，人工关模4人，充填材料出口处观察1人，共需要15人，按人员重复使用率为200％计算，至少需要8人。每人每天按照250元计算，共需要人工成本约2000元/d。(4)总成本计算按照目前的进度可知，每隔一天进行巷旁充填，则得到每米(倾斜方向)支护成本为262.5+2178+2000＝4440.5元。本装置的成本计算：(1)模板成本根据模板的相关尺寸可知，整个模板需用直径为20mm的钢筋重量按下式计算：g＝2×2.47×X[10(a+b)+1.3(x+y)](4-1)式中：g为整个模板重量，kg；X为富裕系数，取1.05；a为钢筋长度，2.2m；b为宽度，1.7m；c为高度，1.3m；x为宽度钢筋根数，取16根；y为长度钢筋根数，取21根；2.47为直径为20mm的每米钢筋重量，kg。计算得到g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿巷旁支护结构，其特征在于，包括可拆卸定型模板、煤矸石和泥沙浆，所述可拆卸定型模板上铺设有菱形金属网并且菱形金属网上铺设有土工布，煤矸石和泥沙浆均填充在可拆卸定型模板内，可拆卸定型模板上间隔设置有螺母栓并且可拆卸定型模板采用钢筋、螺母栓和托板固定。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿巷旁支护结构，其特征在于，包括可拆卸定型模板、煤矸石和泥沙浆，所述可拆卸定型模板上铺设有菱形金属网并且菱形金属网上铺设有土工布，煤矸石和泥沙浆均填充在可拆卸定型模板内，可拆卸定型模板上间隔设置有螺母栓并且可拆卸定型模板采用钢筋、螺母栓和托板固定。2.根据权利要求1所述的煤矿巷旁支护结构，其特征在于，所述钢筋的直径为20mm并且钢筋的端部设置有调节装置。3.根据权利要求1或2所述的煤矿巷旁支护结构，其特征在于，所述可拆卸定型模板的长度为2000mm，宽度为1500mm，高度为1100mm。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹德均，喻晓峰，宫良伟，韩命恒，沈鑫，付孝雷，
申请(专利权)人：重庆工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50