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专利号: 2024106280298
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔模墙沿空留巷条件下离层注浆充填方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、确定粉煤灰‑水泥浆液性能参数:在粉煤灰‑水泥浆液中加入增稠剂,使浆液能够集中在目标注浆区域内;对粉煤灰‑水泥浆液的工作性能进行测试,确定添加增稠剂后粉煤灰‑水泥浆液的性能参数;

S2、计算人工支撑柱宽度及注浆钻孔长度:根据极限强度理论计算出人工支撑柱宽度;

根据注浆支撑柱上表面宽度、浆液自由流动角、切缝角度和高度参数计算出注浆钻孔长度S3、构建注浆充填人工支撑柱,具体步骤如下:S31、在预留巷道顶板切缝一侧距离巷道底板t1米处以仰角α1°施工注浆钻孔ZK1,钻孔施工结束后用清水冲洗钻孔,然后安设花管,在花管孔口处安装法兰盘固定,法兰盘外口接注浆泵泵入浆液,浆液通过花管进入采空区;当注入的浆液没过注浆钻孔ZK1套管时停止注浆,在注浆钻孔ZK1与底板之间堆积的固结体横截面积为S1;

S32、在预留巷道顶板切缝一侧距离巷道底板t2米处以仰角α2°施工注浆钻孔ZK2,在预留巷道顶板以仰角α3°施工注浆钻孔ZK3,在预留巷道顶板以仰角α4°施工注浆钻孔ZK4,注浆钻孔ZK2~ZK4施工及注浆步骤同注浆钻孔ZK1,当注浆浆液充满两个钻孔之间的区域时停止注浆,形成的固结体横截面积分别为S2、S3、S4;

S33、沿工作面推进方向在预留巷道切缝一侧每间隔L米设置一组人工支撑柱注浆钻孔,当一组人工支撑柱注浆钻孔注浆完成后,前进L米至下一组注浆钻孔处继续注浆,直至完成人工支撑柱构建;

S4、对构建的人工支撑柱强度进行监测,并根据检查钻孔的取芯是否成功来采取补强措施:选择在两组注浆钻孔中间的巷道帮部中间处进行井下瞬变电磁勘探,勘探方向为水平、仰角α5°和仰角α6°,分析注浆过程中支撑柱的充填状态、固结范围;

在预留巷道柔模墙与顶板交界处以仰角α7°施工检查钻孔,检查钻孔位于两组注浆钻孔之间,当检查钻孔钻进时漏水严重或存在未固结岩体时通过检查钻孔进行加密注浆;检查钻孔取芯成功后,制作成标准试样并开展单轴抗压实验,计算粉煤灰‑水泥浆液与破碎矸石形成的支撑柱的支撑力是否达标,若不达标,通过检查钻孔进行补充注浆,直至支撑柱的支撑力满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种柔模墙沿空留巷条件下离层注浆充填方法,其特征在于,根据极限强度理论得到人工支撑柱的计算公式为:;

式中,σ1为人工支撑柱强度,MPa;l1为人工支撑柱上表面宽度,m;γ s为松散层的容重,

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N/m;γ j为基岩的容重,N/m;l3为预留巷道和柔模墙的宽度,m;Hs为松散层厚度,m;Hj1为左侧工作面支撑柱上方的基岩厚度,m;Hj2为右侧工作面煤层上方的基岩厚度,m;l2为人工支撑柱下表面宽度,m;b1为左侧工作面非压实区宽度;b2为右侧工作面非压实区宽度,m。

3.根据权利要求1所述的一种柔模墙沿空留巷条件下离层注浆充填方法,其特征在于,在人工支撑柱钻孔取芯制作的标准试件的单轴抗压强度计算公式为:;

式中,σc为在人工支撑柱钻孔取芯制作的标准试件的单轴抗压强度,MPa;D为人工支撑柱标准试件尺寸,m;M1为人工支撑柱高度,m;l1为人工支撑柱上表面宽度,m;n为系数,人工支撑柱宽高比大于5时取1.4,反之取1.0。

4.根据权利要求3所述的一种柔模墙沿空留巷条件下离层注浆充填方法,其特征在于,人工支撑柱宽度分别为上表面宽度l1和下表面宽度l2;其中,。

5.根据权利要求1所述的一种柔模墙沿空留巷条件下离层注浆充填方法,其特征在于,检查钻孔的长度计算公式为:;

式中,L5为检查钻孔的长度,m;α7为检查钻孔的仰角,°;l2为人工支撑柱下表面宽度,m;

h为预留巷道的高度,m;θ为粉煤灰‑水泥浆液的自由流动角。