一种新型矿井火区隔爆密闭墙及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型矿井火区隔爆密闭墙及其施工工艺，包括巷道、巷道底板和巷道顶板，还包括填充墙；紧贴填充墙靠近火区的一侧设置有用于阻止燃烧和封堵瓦斯的柔性挡墙；紧贴填充墙靠近非火区的一侧设置有用于封堵瓦斯和抵抗瓦斯爆炸冲击的刚性挡墙；该隔爆密闭墙突破了传统密闭墙的构筑模式，提出了一种堵‑吸‑泄‑堵密闭墙，具有较强的抗爆性和抗冲击性；该密闭墙为刚性墙‑充填体‑柔性墙三明治结构，可完美实现吸收爆炸冲击波的作用；同时采用新型的智能化充填技术，实现了封闭火区的快速、高效充填。

【技术实现步骤摘要】
一种新型矿井火区隔爆密闭墙及其施工工艺
本专利技术涉及煤矿火区密闭墙
，特别涉及一种新型矿井火区隔爆密闭墙及其施工工艺。
技术介绍
我国煤炭自燃火灾十分严重，在开采煤层过程中，大约有50％的煤矿存在自燃发火的危险，因此，治理煤层自燃发火成了煤矿安全生产的重点工程，而煤层自燃发火防治及采空区的密闭防灭火成为煤矿安全生产的前提。目前，火区封闭是煤矿井下发生火灾后常用的灭火方法之一，但风量在火区封闭过程中会逐渐减小，导致火区内瓦斯积聚，容易引发瓦斯爆炸事故。现有的密闭墙构建粗糙、选材缺乏科学依据，抗爆防冲击效果不佳，周边受压后易产生裂缝，使瓦斯泄露，甚至会出现密闭墙坍塌的情况，不能起到很好的封堵瓦斯的目的。在火及瓦斯爆炸超压综合作用下，极易对煤矿井下财产设备、人员安全造成更为严重的次生灾害。通常为了防治采空区遗煤自燃及保证邻近工作面的顺利开采，需要在停采线或联络巷处修建密闭墙。然而当前井下密闭墙的材料、技术及工艺难以达标、厚度位置设置不合理更是导致密闭墙难以保持稳定性的首要因素。一旦井下发生瓦斯爆炸等冲击灾害，极易造成密闭墙破损，进而引起漏风，煤自燃的危险性增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型矿井火区隔爆密闭墙及其施工工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供了一种新型矿井火区隔爆密闭墙，包括巷道、巷道底板和巷道顶板，还包括设置在煤矿井下巷道内且用于隔离火区与非火区的填充墙；紧贴所述填充墙靠近火区的一侧设置有用于阻止燃烧和封堵瓦斯的柔性挡墙；紧贴所述填充墙靠近非火区的一侧设置有用于封堵瓦斯和抵抗瓦斯爆炸冲击的刚性挡墙；所述刚性挡墙上开设有若干个用于向所述填充墙内注入填充物的注浆孔；所述刚性挡墙向上延伸至巷道顶板内，所述刚性挡墙向下延伸至巷道底板内。较佳地，所述刚性挡墙和柔性挡墙平行设置，所述刚性挡墙、柔性挡墙和填充墙的高度均与巷道的高度相同。较佳地，所述注浆孔为圆形注浆孔，所述圆形注浆孔的直径为15cm～20cm，多个所述注浆孔均开设在刚性挡墙高度的4/5处，相邻两个所述注浆孔沿巷道延伸方向的水平距离为2m～3m。较佳地，所述刚性挡墙内交错布设有纵向锚杆和横向锚杆，所述纵向锚杆的上端延伸至巷道顶板内，所述纵向锚杆的下端延伸至巷道底板；所述横向锚杆贯穿所述刚性挡墙且两端分别伸入至非火区和填充墙内，所述纵向锚杆和横向锚杆的横截面均为圆形横截面，所述圆形横截面的直径均为2cm～3cm。较佳地，所述柔性挡墙的组成成分包括水、粉煤灰、煤矸石、发泡材料、水玻璃和阻燃纤维，各组成成分的配比为：1水，0.08～0.1水玻璃，0.4～0.5煤矸石，0.1～0.2砂浆，0.15～0.18阻燃纤维。较佳地，所述刚性挡墙的组成成分包括水、水泥、煤矸石、砂浆和钢纤维，各组成成分的配比为：1水，0.1～0.15水泥，0.5～0.55煤矸石，0.2～0.5砂浆。较佳地，所述填充墙的组成成分包括水、粉煤灰、固化剂和砂浆，各组成成分的配比为：1水，0.7～0.78粉煤灰，0.03～0.05固化剂,0.02～0.05砂浆。较佳地，所述填充墙的厚度为2m～3m，所述刚性挡墙的厚度为2m～3m，所述柔性挡墙的厚度为2m～3m。一种新型矿井火区隔爆密闭墙的施工工艺，包括以下步骤：步骤一、施工测量：对需要修建隔爆密闭墙的巷道进行放线测量；步骤二、确定隔爆密闭墙的位置及厚度，其中，柔性挡墙、填充墙以及刚性挡墙厚度通下面公式计算：式中，P—密闭墙充填体的平均抗压强度，Pa；b—密闭墙厚度，m；H2—密闭墙的厚度，m；L0—密闭墙的高度，m；步骤三：在巷道底板及巷道的两侧均沿巷道的延伸方向挖槽，该槽的深度为0.5m；步骤四：筑建柔性挡墙和刚性挡墙，筑建完后通过刚性挡墙中的注浆孔向填充墙中注入浆料。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种新型矿井火区隔爆密闭墙，突破了传统密闭墙的构筑模式，提出了一种堵-吸-泄-堵密闭墙，具有较强的抗爆性和抗冲击性；该密闭墙为刚性墙-充填体-柔性墙三明治结构，可完美实现吸收爆炸冲击波的作用；同时采用新型的智能化充填技术，实现了封闭火区的快速、高效充填。该组合墙体充分利用矿山固体废弃物(矸石、粉煤灰等)，构筑墙体具有抗压强度高、缓冲性能好、阻燃、绝热、抗暴、抗冲击等性能，对于实现采空区封堵火区及瓦斯隔爆具有重要的实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的一种新型矿井火区隔爆密闭墙结构示意图；图2为图1的A-A剖视图。附图标记说明：1、火区；2、非火区；3、巷道；4、柔性挡墙；5、填充墙；6、刚性挡墙；7、注浆孔；8、巷道底板；9、巷道顶板；10、纵向锚杆；11、横向锚杆。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。如图1-2所示，本专利技术实施例提供了一种新型矿井火区隔爆密闭墙，包括巷道3、巷道底板8和巷道顶板9，还包括设置在煤矿井下巷道3内且用于隔离火区1与非火区2的填充墙5；紧贴填充墙5靠近火区1的一侧设置有用于阻止燃烧和封堵瓦斯的柔性挡墙4；紧贴填充墙5靠近非火区2的一侧设置有用于封堵瓦斯和抵抗瓦斯爆炸冲击的刚性挡墙6；刚性挡墙6上开设有若干个用于向填充墙5内注入填充物的注浆孔7，具体的该注浆孔用于把注浆管伸入至填充墙腔体内；刚性挡墙6向上延伸至巷道顶板9内，刚性挡墙6向下延伸至巷道底板8内。在本专利技术实施例中，刚性挡墙6和柔性挡墙4平行设置，刚性挡墙6、柔性挡墙4和填充墙5的高度均与巷道3的高度相同。注浆孔7为圆形注浆孔，圆形注浆孔的直径为15cm～20cm，多个注浆孔7均开设在刚性挡墙6高度的4/5处，相邻两个注浆孔7沿巷道3延伸方向的水平距离为2m～3m。刚性挡墙6内交错布设有纵向锚杆10和横向锚杆11，纵向锚杆10的上端延伸至巷道顶板9内，纵向锚杆10的下端延伸至巷道底板8；横向锚杆11贯穿刚性挡墙6且两端分别伸入至非火区2和填充墙5内，纵向锚杆10和横向锚杆11的横截面均为圆形横截面，圆形横截面的直径均为2cm～3cm。柔性挡墙4的组成成分包括水、粉煤灰、煤矸石、发泡材料、水玻璃和阻燃纤维，各组成成分的配比(按质量)为：1水，0.08～0.1水玻璃，0.4～0.5煤矸石，0.1～0.2砂浆，0.15～0.18阻燃纤维。刚性挡墙6的组成成分包括水、水泥、煤矸石、砂浆和钢纤维，各组成成分的配比(按质量)为：1水，0.1～0.15水泥，0.5～0.55煤矸石，0.2～0.5砂浆。填充墙5的组成成分包括水、粉煤灰、固化剂和砂浆，各组成成分的配比(按质量)为：1水，0.7～0.78粉煤灰，0.03～0.05固化剂,0.02～0.05砂浆。填充墙5的厚度为2m～3m，刚性挡墙6的厚度为2m～3m，柔性挡墙4的厚度为2m～3m。一种新型矿井火区隔爆密闭墙的施工工艺，包括以下步骤：步骤一、施工测量：对需要修建隔爆密闭墙的巷道进行放线测量；步骤二、确定隔爆密闭墙的位置及厚度，其中，柔性挡墙、填充墙以及刚性挡墙厚度通下面公式计算：式中，P—密闭墙充填体的平均抗压强度，Pa；b—密闭墙厚度，m；H2—密闭墙的厚度，m；L0—密闭墙的高度，m；步骤三：在巷道底板及巷道的两侧均沿巷道的延伸方向挖槽，该槽的深度为0.5m；步骤四：筑建柔性挡墙和刚性挡墙，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型矿井火区隔爆密闭墙，包括巷道(3)、巷道底板(8)和巷道顶板(9)，其特征在于，还包括设置在煤矿井下巷道(3)内且用于隔离火区(1)与非火区(2)的填充墙(5)；紧贴所述填充墙(5)靠近火区(1)的一侧设置有用于阻止燃烧和封堵瓦斯的柔性挡墙(4)；紧贴所述填充墙(5)靠近非火区(2)的一侧设置有用于封堵瓦斯和抵抗瓦斯爆炸冲击的刚性挡墙(6)；所述刚性挡墙(6)上开设有若干个用于向所述填充墙(5)内注入填充物的注浆孔(7)；所述刚性挡墙(6)向上延伸至巷道顶板(9)内，所述刚性挡墙(6)向下延伸至巷道底板(8)内。

【技术特征摘要】
1.一种新型矿井火区隔爆密闭墙，包括巷道(3)、巷道底板(8)和巷道顶板(9)，其特征在于，还包括设置在煤矿井下巷道(3)内且用于隔离火区(1)与非火区(2)的填充墙(5)；紧贴所述填充墙(5)靠近火区(1)的一侧设置有用于阻止燃烧和封堵瓦斯的柔性挡墙(4)；紧贴所述填充墙(5)靠近非火区(2)的一侧设置有用于封堵瓦斯和抵抗瓦斯爆炸冲击的刚性挡墙(6)；所述刚性挡墙(6)上开设有若干个用于向所述填充墙(5)内注入填充物的注浆孔(7)；所述刚性挡墙(6)向上延伸至巷道顶板(9)内，所述刚性挡墙(6)向下延伸至巷道底板(8)内。2.如权利要求1所述的新型矿井火区隔爆密闭墙，其特征在于，所述刚性挡墙(6)和柔性挡墙(4)平行设置，所述刚性挡墙(6)、柔性挡墙(4)和填充墙(5)的高度均与巷道(3)的高度相同。3.如权利要求1所述的新型矿井火区隔爆密闭墙，其特征在于，所述注浆孔(7)为圆形注浆孔，所述圆形注浆孔的直径为15cm～20cm，多个所述注浆孔(7)均开设在刚性挡墙(6)高度的4/5处，相邻两个所述注浆孔(7)沿巷道(3)延伸方向的水平距离为2m～3m。4.如权利要求1所述的新型矿井火区隔爆密闭墙，其特征在于，所述刚性挡墙(6)内交错布设有纵向锚杆(10)和横向锚杆(11)，所述纵向锚杆(10)的上端延伸至巷道顶板(9)内，所述纵向锚杆(10)的下端延伸至巷道底板(8)；所述横向锚杆(11)贯穿所述刚性挡墙(6)且两端分别伸入至非火区(2)和填充墙(5)内，所述纵向锚杆(10)和横向锚杆(11)的横截面均为圆形横截面，所述圆形横截面的直径均为2cm～3c...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗振敏，李海涛，程方明，王涛，刘浪，王亚超，张江，苏彬，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61