充填鋼模板在沿空留巷工藝中研究與應用(全文)

精品文檔-下載后可編輯充填鋼模板在沿空留巷工藝中研究與應用(全文)1問題提出

1.1沿空留巷的優(yōu)點

沿空留巷技術能夠較好的實現無煤柱護巷，提高煤炭資源采出率、改善巷道維護工作量、延長礦井服務年限、減少巷道掘進量、緩解采掘銜接矛盾、實現“Y”型通風方式便于治理瓦斯及改善礦井技術經濟指標等優(yōu)點。

1.2目前國內在沿空留巷研究與應用中存在的主要問題

作為沿空留巷的一個難點即巷旁支護，在我國卻一直沒有得到很好地解決。沿空留巷技術的成功應是巷內支護與巷旁支護聯(lián)合作用的結果，這項技術成敗的關鍵是巷旁支護能否適應沿空巷道的頂板運動規(guī)律，有效地控制頂板巖層。

（1）在尋求一種能主動提供支護阻力的巷旁支護方式，增加巷旁支護的初始阻力方面研究還不夠。

（2）巷內支護與巷旁支護不匹配，使留巷效果達不到預期目標，甚至失敗。

（3）傳統(tǒng)的沿空留巷混凝土連續(xù)墻施工是采用剛模扳進行手工操作，這種施工缺點在于：一是，需要大量的人力物力，而且效率低下；二是，剛模板密實不嚴，容易跑漿漏漿；三是，充填難以接頂，影響支護效果。

2174405綜采工作面使用充填鋼模板泵注混凝土進行沿空留巷背景

174405綜采工作面煤層直接頂板為石灰?guī)r，直接底板為細砂巖，以上兩種巖層都比較堅硬，掘進期間很困難。為了減少煤柱損失，提高煤炭資源回收率，保證采掘銜接，在該工作面使用沿空留巷技術工藝。

傳統(tǒng)采用柔摸袋作為混凝土漿液脫水成型，這種柔膜袋費用高，機械化程度低。目前煤炭市場經濟弱勢運行，提高施工效率，降低成本勢在必行。

3鋼模板泵注混凝土支護技術設計指導思想

3.1設計指導思想

以保護圍巖自身的完整性，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力為基本出發(fā)點，同時考慮到軟弱圍巖的自撐能力有限，該項目研究旨在工作面端頭效應喪失前，在頂板盡可能小的位移及破碎情況下，對巷旁進行快速及時的泵注混凝土支護，并使混凝土連續(xù)墻與頂底板可靠密切連接，與留巷內支護相結合，兩者共同作用承受地壓，充分發(fā)揮混凝土結構的安全可靠性，又發(fā)揮錨索、錨桿支護的主動性，鋼柔結合，傳統(tǒng)技術與新技術相結合，盡最大可能提高施工機械化程度，減少施工工序，提高施工效率，提高支護結構承載能力，保證封閉性，使鋼模板泵注混凝土沿空留巷能滿足服務期間使用要求。

3.2總體設計方案

隨著采煤工作面的推進，將留巷滯后臨時支護30～50米，緊跟回采工作面，工作面端頭支護效應消失前，在單體支柱或支架的掩護和支撐下，在巷旁支護的內側，采用人工爆破切頂，以減少巷內及巷旁頂板壓力。并將充填鋼模板使用提升千斤頂固定在巷旁支護處，使用注漿泵將混凝土注入充填鋼模板內，在采空區(qū)與巷道之間形成一道密閉混凝土連續(xù)墻，彌補回采造成的巷道―幫的缺失，與原有巷內支護及臨時支護形成一個整體，共同承擔采動及其它壓力。保護巷道穩(wěn)定并隔絕瓦斯及有害氣體，防止采空區(qū)自然發(fā)火，以便該巷用于下一個工作面回采。

4支護結構及工藝

充填鋼模板形狀為長方體，三面可伸縮加高擋板結構，固定擋板采用整體焊接結構，伸縮擋板采用外伸縮形式。通過混凝土泵經由輸送管向鋼模板內注入混凝土，最終形成混凝土連續(xù)墻體巷旁支護，結構簡單，強度高，成型及密閉性好，混凝土充填嚴實，不易漏漿，接頂及成型效果好，機械化作業(yè)，施工速度快。

固定擋板采用整體焊接結構，伸縮擋板采用外伸縮形式。固定擋板主體選用50mm厚鋼板，伸縮擋板主體選用30mm厚鋼板。在伸縮擋板兩側頂端（靠近前伸縮板）各布置一個注漿口，注漿口中心距離頂面為120mm，泵注口直徑為250mm，注漿口為快換接頭型式，能與注漿管配套使用。當模板降至最低時（1.1米）仍能從注漿口進行注漿，并配備專用堵頭，將內側注漿口堵嚴。伸縮擋板間的縫隙使用密封滑塊密封。

5鋼模板泵注混凝土施工程序及技術要求

5.1充填工序

支護澆注空間清理臺階處的浮煤浮砟鋼模板內壁側涂抹油脂及鋪塑料薄膜清洗濕潤管路注混凝土封孔清理管路。

5.2鋼模板泵注混凝土施工要求

泵注混凝土前，混凝土輸送管與鋼模板使用快換接頭連接，兩側伸縮板上的注漿口一端注漿，另一端用專用堵頭堵上。低位注漿時應將兩側固定擋板上的堵塊去掉，高位注漿時必須將兩側固定擋板上的堵塊裝上，每次注漿前必須檢查堵塊是否裝上。灌注完畢后，必須將注漿口內的混凝土清除干凈，及時安上堵塊，避免混凝土的流出?；炷翝沧⑦^程中要注意確保鋼模板充實，特別是邊緣及頂部?；炷凉嘧⒔咏枬M時，應暫停5-10分鐘，待鋼模板中的水析出后，再灌注至飽滿。

6充填鋼模板技術關鍵及技術特點

6.1首次在沿空留巷中使用整體式充填鋼模板

6.2設置可伸縮擋板，可適應巷道高度的需要

6.3鋼模板泵注混凝土施工技術是一種綠色施工技術，比起柔模板，周轉次數多，可重復使用，墻面成型后外觀光滑、平整，表面外觀效果好，綜合經濟效益較好

6.4節(jié)約成本，有較高的技術含量和良好的應用性，不易變形，阻燃、防腐、抗水及抗化學品腐蝕的功能，有較好的力學性能。機械化作業(yè)，施工速度快

6.5模板吸附力小，脫模容易

無拼縫，墻體成型好及密閉嚴，能有效地防止漏風和煤的自然發(fā)火，以及避免采空區(qū)中的有害氣體進入工作空間。

6.6在混凝土墻內側采用人工爆破的方法，在混凝土墻的內側切頂，從而減小了頂板對混凝土墻的壓力

6.7巷旁鋼模板混凝土墻與巷內錨網索聯(lián)合支護結構合理，保留巷道穩(wěn)定性好

6.8機械化作業(yè)，施工速度快

7使用鋼模板泵注混凝土沿空留巷效益

7.1企業(yè)效益

174405綜采工作面使用柔模板與鋼模板泵注混凝土墻對比情況

施工材料方面：使用鋼模板泵注混凝土注漿時，除注漿原料外，只在脫模工藝上使用塑料薄膜和廢機油，而柔模泵注混凝土注漿時，除注漿原料外，在支袋工藝上，使用了柔模模板、圓鋼錨桿、螺紋錨桿、鐵托盤、竹托板等。

通過實例進行材料成本對比：

例：注一個長3m，寬1.5m，高1.5m的混凝土墻。

柔模泵注混凝土除使用注漿原料外，材料成本使用如下：

柔模袋：（3×1.5+3×1.5+1.5×1.5）×2外加（柔性模板需0.2m的富余量及注漿管接口“套袖”等），柔模袋總使用量為30m2，1m2柔模袋為80元，共消耗2400元。

圓鋼錨桿：2根×20元=40元

螺紋錨桿：4根×30元=130元

鐵托盤：4個×3元=12元

竹托板：4個×5元=20元

除注漿原料外，柔模泵注混凝土材料使用成本為：2602元。

鋼模板泵注混凝土除使用注漿原料外，材料成本使用如下：

塑料薄膜：（3×1.5+3×1.5+1.5×1.5）×2=22.5m2，塑料薄膜1m2為2元，共消耗45元。

廢機油：機組、溜子、皮帶減速機替換下的機油，回收重復利用。

除注漿原料外，鋼模板泵注混凝土材料使用成本為：45元。

2602元-45元=2557元

通過以上對比，可直觀的看到，注一個長3m，寬1.5m，高1.5m的混凝土墻，柔模泵注混凝土比鋼模板泵注混凝土多使用材料成本2557元。

174405綜采工作面運料巷距停采線還有900m，如全部使用鋼模板泵注混凝土作業(yè)，比使用柔模泵注混凝土作業(yè)，節(jié)省材料成本900m×2557元=230.13萬元。

鋼模板整體造價為10萬元。

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