FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法技术

一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，步骤为：在煤柱外表面均匀涂抹一层压感胶；选取土工格栅，先在土工格栅内表面均匀涂抹一层压感胶，然后将土工格栅的涂胶面朝向煤柱，之后将土工格栅铺装粘接到煤柱外表面；利用U型固定钉在土工格栅与煤柱之间进行机械加固；向铺装有土工格栅的煤柱外表面喷射混凝土，用以形成混凝土加固层；当喷射的混凝土完全固结硬化后，在混凝土加固层的外表面均匀涂抹一层粘结剂；选取FRP条带，先在FRP条带内表面均匀涂抹一层粘结剂，然后将FRP条带的涂胶面朝向煤柱，之后将FRP条带沿周向缠绕粘结在混凝土加固层外表面，煤柱加固结束。本发明专利技术可进一步降低煤柱留设尺寸，保证煤柱结构的承载力和稳定性。柱结构的承载力和稳定性。柱结构的承载力和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全
，特别是涉及一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法。

技术介绍

[0002]在煤炭资源开采过程中，采场周围需要留设大量的煤柱，通过留设的煤柱可在巷道顶底板之间形成支护。但是，煤柱结构的稳定性会受到采掘活动的影响，而煤柱结构的稳定性又决定着整个采场的安全，一旦煤柱结构发生失稳，将会导致灾难性的后果。
[0003]目前，为了提高煤柱结构的稳定性，通常采用的方式为增大煤柱的留设尺寸，但煤柱留设尺寸过大，必然会降低煤炭采出率，造成煤炭资源的浪费。同时，在此基础上，再通过在煤柱表面喷射混凝土和打锚索的方式对煤柱进行加固。但是，传统的煤柱加固方式都是建立在大尺寸留设煤柱基础上的，如果降低煤柱留设尺寸后还采用传统的煤柱加固方式，将无法保证煤柱结构的承载力和稳定性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，能够进一步降低煤柱的留设尺寸，并有效保证煤柱结构的承载力和稳定性，从而进一步提高煤炭的采出率，避免了煤炭资源的浪费。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：在煤柱外表面均匀涂抹一层压感胶；
[0007]步骤二：选取土工格栅，先在土工格栅内表面均匀涂抹一层压感胶，然后将土工格栅的涂胶面朝向煤柱，之后将土工格栅铺装粘接到煤柱外表面；
[0008]步骤三：利用U型固定钉在土工格栅与煤柱之间进行机械加固；
[0009]步骤四：向铺装有土工格栅的煤柱外表面喷射混凝土，用以形成混凝土加固层；
[0010]步骤五：当喷射的混凝土完全固结硬化后，在混凝土加固层的外表面均匀涂抹一层粘结剂；
[0011]步骤六：选取FRP条带，先在FRP条带内表面均匀涂抹一层粘结剂，然后将FRP条带的涂胶面朝向煤柱，之后将FRP条带沿周向缠绕粘结在混凝土加固层外表面，煤柱加固结束。
[0012]在步骤一中，当煤柱外表面存在裂缝时，在涂抹压感胶之前，先通过环氧树脂胶对裂缝进行填充，之后再进行压感胶的涂抹。
[0013]在步骤四中，喷射的混凝土采用煤矸石纤维混凝土。
[0014]在步骤六中，FRP条带选用CFRP纤维布、GFRP纤维布、AFRP纤维布或BFRP纤维布。
[0015]在步骤六中：FRP条带的缠绕规则为：将FRP条带的缠绕圈数设为N，将煤柱的截面直径设为D，将煤柱的高度设为H；当D:H＜1时，则N＝5；当1＜D:H＜3时，则N＝4；当D:H＞3
时，则N＝3。
[0016]当煤柱的截面形状为圆形时，煤柱的截面直径D为直接直径；当煤柱的截面形状为多边形时，煤柱的截面直径D为等效直径，且满足式中，n为多边形的边数，且n为大于等于4的整数，b
i
为多边形的边长。
[0017]在步骤六中：将FRP条带的约束影响系数设为μ，且满足μ＝S
L
/(S
W
+S
L
)，同时满足μ∈(0.25，0.75)，式中，S
L
为FRP条带在高度方向上的分布间隔，S
W
为FRP条带的带宽。
[0018]在步骤六中：将FRP条带在缠绕时的搭接长度设为L，且满足L＝πD/2，式中，D为煤柱的截面直径。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术的FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，能够进一步降低煤柱的留设尺寸，并有效保证煤柱结构的承载力和稳定性，从而进一步提高煤炭的采出率，避免了煤炭资源的浪费。
附图说明
[0021]图1为采用本专利技术的FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法后的煤柱结构示意图；
[0022]图中，1—煤柱，2—土工格栅，3—混凝土，4—FRP条带。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0024]一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一：在煤柱1外表面均匀涂抹一层压感胶；当煤柱1外表面存在裂缝时，在涂抹压感胶之前，先通过环氧树脂胶对裂缝进行填充，之后再进行压感胶的涂抹；
[0026]步骤二：选取土工格栅2，先在土工格栅2内表面均匀涂抹一层压感胶，然后将土工格栅2的涂胶面朝向煤柱1，之后将土工格栅2铺装粘接到煤柱1外表面；
[0027]步骤三：利用U型固定钉在土工格栅2与煤柱1之间进行机械加固；
[0028]步骤四：向铺装有土工格栅2的煤柱1外表面喷射混凝土3，用以形成混凝土加固层；喷射的混凝土3采用煤矸石纤维混凝土；由于煤炭开采过程中会产生大量的煤矸石，煤矸石的堆积存放不但占用大量空间，而且会影响矿区生态环境，当将煤矸石制备成煤矸石纤维混凝土后，既能够解决煤矸石堆积存放带来的问题，又能够实现煤矸石的资源化利用，一举两得；
[0029]步骤五：当喷射的混凝土3完全固结硬化后，在混凝土加固层的外表面均匀涂抹一层粘结剂；
[0030]步骤六：选取FRP条带4，先在FRP条带4内表面均匀涂抹一层粘结剂，然后将FRP条带4的涂胶面朝向煤柱1，之后将FRP条带4沿周向缠绕粘结在混凝土加固层外表面，煤柱加固结束，如图1所示；FRP条带4选用CFRP纤维布、GFRP纤维布、AFRP纤维布或BFRP纤维布。FRP条带4因具有质量轻、轻度高、耐腐蚀性好的特点，当利用FRP条带4对煤柱1进行约束施工
后，就可以省去额外的防腐措施，降低维护费用；FRP条带4的缠绕规则为：将FRP条带4的缠绕圈数设为N，将煤柱1的截面直径设为D，将煤柱1的高度设为H；当D:H＜1时，则N＝5；当1＜D:H＜3时，则N＝4；当D:H＞3时，则N＝3；当煤柱1的截面形状为圆形时，煤柱1的截面直径D为直接直径；当煤柱1的截面形状为多边形时，煤柱1的截面直径D为等效直径，且满足式中，n为多边形的边数，且n为大于等于4的整数，b
i
为多边形的边长；将FRP条带4的约束影响系数设为μ，且满足μ＝S
L
/(S
W
+S
L
)，同时满足μ∈(0.25，0.75)，式中，S
L
为FRP条带4在高度方向上的分布间隔，S
W
为FRP条带4的带宽。当μ∈[0，0.25]时，说明FRP条带4在高度方向上的分布间隔过小，需要重新调整FRP条带4的分布间隔，直到分布间隔满足μ∈(0.25，0.75)；当μ∈[0.75，1]时，说明FRP条带4在高度方向上的分布间隔过大，也需要重新调整FRP条带4的分布间隔，直到分布间隔满足μ∈(0.25，0.75)；将FRP条带4在缠绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：在煤柱外表面均匀涂抹一层压感胶；步骤二：选取土工格栅，先在土工格栅内表面均匀涂抹一层压感胶，然后将土工格栅的涂胶面朝向煤柱，之后将土工格栅铺装粘接到煤柱外表面；步骤三：利用U型固定钉在土工格栅与煤柱之间进行机械加固；步骤四：向铺装有土工格栅的煤柱外表面喷射混凝土，用以形成混凝土加固层；步骤五：当喷射的混凝土完全固结硬化后，在混凝土加固层的外表面均匀涂抹一层粘结剂；步骤六：选取FRP条带，先在FRP条带内表面均匀涂抹一层粘结剂，然后将FRP条带的涂胶面朝向煤柱，之后将FRP条带沿周向缠绕粘结在混凝土加固层外表面，煤柱加固结束。2.根据权利要求1所述的一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，其特征在于：在步骤一中，当煤柱外表面存在裂缝时，在涂抹压感胶之前，先通过环氧树脂胶对裂缝进行填充，之后再进行压感胶的涂抹。3.根据权利要求1所述的一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，其特征在于：在步骤四中，喷射的混凝土采用煤矸石纤维混凝土。4.根据权利要求1所述的一种FRP条带约束、喷射混凝土与土工格栅组合的煤柱加固方法，其特征在于：在步骤六中，FRP条带选用CFRP纤维布、GFRP纤维布、AFRP纤维布或BFRP纤维布。5.根据权利要求1所述的一种F...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆文，禹萌萌，祝青云，高森林，曾杏钢，刘艺伟，胡露露，曹行，才诗婷，杨温，高安梁，陈嘉博，李莹，徐康康，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：