一种废物资源化利用的煤柱加固方法技术

本发明专利技术公开了一种废物资源化利用的煤柱加固方法，在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱上进行开槽设计；其中将带槽模具贴合煤柱并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土。本申请在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱上进行开槽设计；然后预制带槽模具，所述带槽模具拼接围设在步骤一煤柱的外部，其中将带槽模具贴合煤柱并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土；从而使得施工操作简单；能够有效减小煤柱尺寸，提高煤炭资源开采率，避免煤炭资源的浪费；另外本申请中利用煤矸石进行制作填充煤矸石混凝土，从而实现就地取材，将废弃的煤矸石进行资源化利用，从而避免对生态环境进行污染，同时减小了煤矸石对人力和物力资源的浪费。和物力资源的浪费。和物力资源的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种废物资源化利用的煤柱加固方法


[0001]本专利技术涉及地下采矿工程加固
，尤其涉及一种废物资源化利用的煤柱加固方法。

技术介绍

[0002]在煤炭开采过程中由于为了安全，采煤时在采面留下不采的那部分，就是煤柱，它是衡量一个采区开采率的一个重要标准，也是煤炭安全生产的一个重要指标。为了提高资源的回收率，通常通过加固煤柱来加强煤柱的侧向约束，从而达到提高煤柱强度、减小煤柱尺寸的目的。常用的煤柱加固方法有：木销和锚杆加固、注浆加固、矸石、木垛加固和高水材料墙加固等。
[0003]煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，煤矸石的堆积不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。因此，解决煤矸石的处理和利用问题，也是煤矿开采和环境保护部门的重要课题。
[0004]FRP纤维布是由纤维材料与树脂按一定的比例混合后形成的高性能复合型材料。FRP纤维布具有抗拉强度高、耐腐蚀、质量轻硬度高、抗疲劳等特点，在建筑加固领域得到广泛应用。
[0005]HDPE管是一种使用高密度聚乙烯制作的管材，HDPE管具有使用寿命长、重量轻、绿色环保等特点，HDPE管质轻坚韧，搬运轻便，作业省力，安装快捷，是一种高效率的管材。HDPE管能够达到理想的施工效率及经济效果。
[0006]硅酸铝纤维毯采用特制硅酸铝陶瓷纤维长丝经特别的双面针刺工艺成型，硅酸铝纤维毯具有耐火性、耐热性以及保温性，还有抗震性、优良的抗拉强度，是极好的耐火材料。
[0007]其中根据专利申请公布号 CN113818879A公开了一种破裂煤柱加固与防火方法，破裂煤柱加固与防火方法包括：进行破裂煤柱的损伤分析，确定破裂煤柱损伤区域以及损伤分布特征；基于确定的损伤区域以及损伤分布特征确定破裂煤柱的加固、防火材料；基于确定的加固、防火材料进行材料配比分析与确定，得到最优配比的加固、防火材料组合；基于确定的最优配比加固、防火材料组合进行防堵材料的制备；对制备得到的防堵材料进行性能检测；基于确定的破裂煤柱损伤区域、损伤分布特征利用通过性能检测的防堵材料进行破裂煤柱的加固。本专利技术利用本专利技术的封堵材料进行施工，能够提高加固的效果，同时保证煤柱的防火性能。
[0008]其中现有技术设计煤柱加固时较为复杂，并且煤矿中大量煤矸石不便于实现资源化的利用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种废物资源化利用的煤柱加固方法，解决煤柱的耐久性、承重性、耐腐蚀性及施工不便问题和煤矸石带来的环境污染以及如何处理和利用煤矸石的问题，来进一步的提高煤炭的开采率，避免煤炭资源浪费的问题。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种废物资源化利用的煤柱加固方法，包括如下步骤：步骤一：在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱上进行开槽设计；步骤二：预制带槽模具，所述带槽模具拼接围设在步骤一煤柱的外部，其中将带槽模具贴合煤柱并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土。
[0011]进一步的，还包括步骤三：选取FRP纤维布，在FRP纤维布内表面均匀涂抹一层粘接胶，将FRP纤维布内表面沿着HDPE管模具外表面进行缠绕包裹，在FRP纤维布外表面均匀涂抹一层粘接胶；或/和，还包括步骤四：铺设防火材料层，防火材料使用硅酸铝纤维毯，将硅酸铝纤维毯缠绕在FRP纤维布外表面。
[0012]再进一步的，在步骤一中，当煤柱外表面存在裂缝时，使用水玻璃或者环氧树脂胶对裂缝进行填充修补，然后继续在煤柱上进行开槽设计。
[0013]再进一步的，在步骤二中，相邻的所述带槽模具之间通过卯榫结构进行连接；煤矸石混凝土为在混凝土中用40%~45%煤矸石替代粗骨料；或/和，所述带槽模具通过HDPE管预制成；其中相邻所述模块之间的连接方式为：将HDPE管的管壁连接处两端预制成连接结构一、连接结构二、以及连接结构三；其中连接结构一处于模块一端管壁连接处外侧，连接结构二处于另一端管壁连接处内侧之间，并在连接结构二的管壁外表面开凿一个孔槽，孔槽位置对着连接结构二的凹槽处，且孔槽大小与连接结构一致大小，各个HDPE管的模块相同，将带槽模具沿着煤柱沟槽进行嵌合后，在带槽模具空槽内填充煤矸石混凝土；或/和，所述带槽模具可根据煤柱高度来预制成可上下拼接的模具。
[0014]再进一步的，在步骤三中，FRP纤维布选用的材料为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料以及玄武岩纤维增强复合材料中的任一种。
[0015]再进一步的，在步骤四中，其防火层中防火材料选用硅酸铝纤维毯。
[0016]再进一步的，在步骤二和步骤三中，设HDPE管管壁厚度为T毫米、FRP纤维布缠绕层数为N、煤柱高度为H米，若煤柱截面形状为圆形，设煤柱直径为D米，则需分下列四种情况来讨论：（1）当H≤3、D≤8时，T=5，N=3；（2）当3＜H≤5、8＜D≤15时，T=10，N=5；（3）当5＜H≤7、15＜D≤25时，T=15，N=7；（4）当H＞7、D＞25时，T=20，N=9。
[0017]若煤柱截面形状为多边形时，则采用公式来判断FRP纤维布缠绕层数，其中n为多边形的边数，且n取大于等于4的正整数，D为煤柱的等效直径，为多边形的边长。
[0018]再进一步的，在步骤三中，设FRP纤维布在缠绕的过程中最后的搭接长度为Δ，若煤柱截面形状为圆形，则；若煤柱截面形状为多边形，则，其中b
max
为多边形的最长边。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：本申请在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱上进行开槽设计；然后预制带槽模具，所述带槽模具拼接围设在步骤一煤柱的外部，其中将带槽模具贴合煤柱并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土；从而使得施工操作简单；能够有效减小煤柱尺寸，提高煤炭资源开采率，避免煤炭资源的浪费；另外本申请中利用煤矸石进行制作填充煤矸石混凝土，从而实现就地取材，将废弃的煤矸石进行资源化利用，从而避免对生态环境进行污染，同时减小了煤矸石对人力和物力资源的浪费；
附图说明
[0020]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0021]图1为本专利技术的废物资源化利用的煤柱加固方法的操作流程示意图；图2为本专利技术的废物资源化利用的煤柱加固方法的示意图；图3为本专利技术的废物资源化利用的煤柱加固方法中HDPE管模具示意图；图4为本专利技术的废物资源化利用的煤柱加固方法中HDPE管模块连接操作示意图。
[0022]附图标记说明：1、煤柱；2、 HDPE管模具；3、煤矸石混凝土；4、FRP纤维布；5、硅酸铝碳纤维毯；6、连接结构一；7、连接结构二；8连接结构三。
具体实施方式
[0023]本实施例中公开了一种废物资源化利用的煤柱加固方法，包括如下步骤：步骤一：在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱1上进行开槽设计；步骤二：预制带槽模具，所述带槽模具拼接围设在步骤一煤柱1的外部，其中将带槽模具贴合煤柱1并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废物资源化利用的煤柱加固方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：在确保不影响煤柱稳定性的情况下，在煤柱上进行开槽设计；步骤二：预制带槽模具，所述带槽模具拼接围设在步骤一煤柱的外部，其中将带槽模具贴合煤柱并进行嵌合后，在带槽模具内填充煤矸石混凝土。2.根据权利要求1所述的废物资源化利用的煤柱加固方法，其特征在于：还包括步骤三：选取FRP纤维布，在FRP纤维布内表面均匀涂抹一层粘接胶，将FRP纤维布内表面沿着HDPE管模具外表面进行缠绕包裹，在FRP纤维布外表面均匀涂抹一层粘接胶；或/和，还包括步骤四：铺设防火材料层，防火材料使用硅酸铝纤维毯，将硅酸铝纤维毯缠绕在FRP纤维布外表面。3.根据权利要求1所述的废物资源化利用的煤柱加固方法，其特征在于：在步骤一中，当煤柱外表面存在裂缝时，使用水玻璃或者环氧树脂胶对裂缝进行填充修补，然后继续在煤柱上进行开槽设计。4.根据权利要求2所述的废物资源化利用的煤柱加固方法，其特征在于：在步骤二中，相邻的所述带槽模具之间通过卯榫结构进行连接;煤矸石混凝土为在混凝土中用40%~45%煤矸石替代粗骨料；或/和，所述带槽模具通过HDPE管预制成；其中相邻所述模块之间的连接方式为：将HDPE管的管壁连接处两端预制成连接结构一、连接结构二、以及连接结构三；其中连接结构一处于模块一端管壁连接处外侧，连接结构二处于另一端管壁连接处内侧之间，并在连接结构二的管壁外表面开凿一个孔槽，孔槽位置对着连接结构二的凹槽处，且孔槽大小与连接结构一致大小，各个HDP...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆文，潘创创，钟宇奇，高翔，李玲，李涵静，聂帆帆，禹萌萌，高森林，刘艺伟，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：