專利名稱：帶包層的可泵送支護的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及礦井頂板支護，更具體地，涉及一種可泵送礦井頂板支護，該礦井頂板支護運輸費用低，可在現(xiàn)場架設(shè)，包括具有殘余屈服強度的加強結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，設(shè)計和使用了各種各樣的頂板支護裝置來為礦井頂板提供支撐。深部開采導(dǎo)致礦井內(nèi)部的物質(zhì)被移走，在礦井里留下了不同尺寸的沒有支撐的空間。這些沒有支撐的空間導(dǎo)致了礦井頂板失穩(wěn)或頂板塌陷。因此，希望為礦井頂板提供支撐來避免、延緩或控制頂板塌陷。在開采/挖掘過程中，長壁防護系統(tǒng)經(jīng)常用來支撐起頂板。現(xiàn)有的一些系統(tǒng)使用能夠調(diào)整頂板上的加載點的高度的液壓千斤頂。這類系統(tǒng)可以根據(jù)來自上方的一定量的壓力，利用希望產(chǎn)率的液壓流體來進行調(diào)整。但是，當(dāng)負載變得太大的時候，液壓千斤頂?shù)募虞d點會刺穿頂板。這些防護系統(tǒng)通常安置在活躍的采煤工作面上。通常，輔助頂板支護安放在長壁盤區(qū)之間的回風(fēng)巷(tailgate roadway)中，輔助頂板支護用來使回風(fēng)巷保持打開的狀態(tài)。來自過去開采的盤區(qū)的側(cè)重和來自正活躍的長壁盤區(qū)的前鄰接重量會擠壓回風(fēng)巷使其關(guān)閉，這樣會堵住需要將灰塵和煤氣運走的氣道。Frederick的美國專利No. 5, 308, 196公開了現(xiàn)有技術(shù)中的另一類礦井頂板支護。具體而言，F(xiàn)rederick的專利公開了一種包括容器和置于容器內(nèi)的可壓縮填料的核心約束礦井頂板支護。安裝該頂板支護需要在頂板的基部和頂部使用木質(zhì)基礎(chǔ)材料。該基礎(chǔ)材料用于填充頂板支護頂部和礦井頂板之間殘留的任何空間。使用木頭作為基礎(chǔ)材料有很多缺點。例如，使用木頭作為基礎(chǔ)材料會造成基礎(chǔ)材料容易腐爛或以其他方式損壞，久而久之，會降低基礎(chǔ)材料的結(jié)構(gòu)完整性和礦井頂板支護安裝的整體安全性。另外，由于頂板支護頂部和礦井頂板之間殘留的空間是各不相同的，在安裝每一個現(xiàn)有技術(shù)的礦井頂板支護時都要求相應(yīng)尺寸的基礎(chǔ)材料。每次安裝時收集并將使用的基礎(chǔ)材料弄成合適的尺寸十分耗時。而且，用來做基礎(chǔ)材料的木料相對較貴。另外，事實上，由于木質(zhì)基礎(chǔ)材料不一定可以設(shè)計，因此每塊木質(zhì)基礎(chǔ)材料的承載力具有固有的不確定性和風(fēng)險。具體而言，每塊木質(zhì)基礎(chǔ)材料會吸收不同大小的壓縮力。因此，有必要在每個頂板支護安裝時進行有計劃的監(jiān)控，以確保木質(zhì)基礎(chǔ)材料完全安裝好，與礦井頂板保持受壓接觸。之后，可能還需要額外的木質(zhì)基礎(chǔ)材料(例如，楔子)。另一類礦井頂板支護包括罐式支護。這類支護以穩(wěn)定性和高屈服性而為人所知，每個支護單元可以提供60-200噸的支撐能力。罐式支護在大采高度和強變形的環(huán)境中的表現(xiàn)也很好，這種環(huán)境里有2-3英尺的底鼓，會使罐子的底部相對于頂板接觸點產(chǎn)生很大的側(cè)向位移。圖1不出了相對于礦井的頂板12和底板14產(chǎn)生側(cè)向位移的罐式支護10的一個例子。罐式支護有一些缺點。其中一個缺點是罐式支護必須得填隙以建立與頂板的接觸，以及由于體積龐大而造成的運輸困難，尤其是在下部煤層作業(yè)中。通常，用木垛木料為罐式支護填隙；但是，如果沒有合理地安裝這種較軟的木垛木料，會極大地降低支護的剛度和穩(wěn)定性。罐式支護的另一個缺點是，當(dāng)超出了某個負載閾值后，罐式支護會刺穿頂板。罐式支護還有一個缺點，就是當(dāng)側(cè)向位移超過了某個程度后，這種一件式罐式支護會傾倒。還有另一類礦井支護，是MIC0N，也就是本發(fā)明的受讓人，于20世紀(jì)80年代早期在美國首次開發(fā)的，用于應(yīng)急行動來幫助支撐正在坍塌惡化的長壁工作面回風(fēng)巷。這種支護包括滑模，經(jīng)多次提升可泵送材料被從底板填入這些滑模直到頂板。袋的形狀有方形、長方形、最終是圓形。圖2示出了 Heitech(Heintzmann Corporation的一部分)開發(fā)的另一類可泵送礦井支護，其中，可泵送承重材料被泵送進懸掛在礦井頂板22的織物袋20中。經(jīng)過礦井內(nèi)部的管形構(gòu)件26和袋20里的開口 28來運送可泵送承重材料?？椢锎?0提供了形成支護的結(jié)構(gòu)，限制了承重材料，但這種可泵送支護在后峰值支撐期間會削減相當(dāng)多的負荷。因為織物袋20不具備鋼制罐式支護的剛度，無法提供足夠的限制來阻止這種負荷削減的發(fā)生。盡管可以通過幾英寸維持高達200噸的剩余負載，但可泵送袋的布置不具備罐式支護的剩余強度。同樣的，一旦超過某個負載閾值，可泵送材料會從袋中凸出。Degville的美國專利No. 6, 547, 492公開了一種可膨脹式礦井支護，包括可安裝在需要地方的提供支撐的鋼管，和位于鋼管內(nèi)接收可泵送承重材料的柔性袋。這種布置使得支護具有可調(diào)節(jié)性，柔性袋可以與不規(guī)則的頂板和底板相符合，從而不需要使支護相對于頂板和底板填隙。而且，這種布置允許現(xiàn)場膨脹。但是，這種布置也有與罐式支護一樣的缺點，由于其容納在鋼管內(nèi)，因此，如果受到相當(dāng)大的負荷，這種布置可能不具有能夠避免刺穿頂板所必需的剩余屈服能力。Kennedy 等的題為“Yieldable Mine Roof Support”的美國專利 No. 6，394，707 公開了一種可伸縮的圓柱形金屬容器，填充材料被現(xiàn)場安裝在該容器內(nèi)。這種支護的可伸縮性確保了它與礦井頂板和底板的直接接觸，無需使用木垛。這種支護的缺點是，金屬圓柱體雖然能提供頂板支護的一半或更多的強度，但并不是從頂板到底板連續(xù)的。該支護具有“尺寸過大”的金屬圓柱體，當(dāng)安裝填充材料時，尺寸過大的金屬圓柱體會從直徑較小的金屬圓柱體向上滑動。因此，該頂板支護的承載力取決于填充材料的強度。填充材料在減小I英寸后強度達到最大值，且無法從金屬圓柱體的豎直壓縮得到強度。輔助頂板支護必須可以承受由10英寸及以上的偏轉(zhuǎn)帶來的至少100-200噸的負荷。看起來，這種支護無法按地下礦井的需要來應(yīng)用。支垛要在超過初始壓縮量(例如，I英寸)后提供峰值強度(例如，30萬磅)，在隨后的擴大的壓縮范圍(例如，1-6英寸)內(nèi)提供剩余強度(例如，20萬磅)。峰值強度、剩余強度和壓縮范圍的規(guī)格是礦井條件、過負荷量、頂板和底板的材料類型等等的函數(shù)。采礦工程師根據(jù)具體使用環(huán)境確定特定的性能標(biāo)準(zhǔn)，支垛必須在所述具體使用環(huán)境中從它的彈性到塑性范圍起到承重結(jié)構(gòu)的作用。支垛制造商/安裝者隨后承擔(dān)起生產(chǎn)和/或安裝符合這些性能標(biāo)準(zhǔn)的支垛的工作。因此，本領(lǐng)域需要一種能夠滿足眾多礦井條件，以經(jīng)濟的方式簡單/快速地建造和/或定制的礦井支護。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種具有足夠承重能力的支護，提供殘余屈服強度以避免刺入頂板，其運輸方便，可利用各種尺寸的部件在現(xiàn)場進行架設(shè)和填充，克服了現(xiàn)有技術(shù)的很多缺點。本發(fā)明還允許快速而經(jīng)濟地建造礦井支護/支垛，來滿足因取決于一定的礦井條件而變化很大的一系列性能標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于在支護的周緣周圍設(shè)置了增強材料，降低了對可泵送材料的強度要求。因此，可使用較便宜的可泵送填充材料，強化了本發(fā)明的支護的經(jīng)濟性的優(yōu)點。根據(jù)第一方面，本發(fā)明公開了一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括具有頂部、底部以及延伸在頂部和底部之間的圓柱形側(cè)壁的柔性可膨脹或可填充袋。底部可以是根據(jù)具體條件而制成的不同尺寸的多重添加部分，具體條件包括礦井開口的高度和預(yù)期載荷。用來使可泵送承重材料進入的進口設(shè)置為延伸穿過頂部或側(cè)壁的頂部。增強材料用于在柔性可膨脹袋利用承重材料填充和膨脹時支撐該袋。該支護生產(chǎn)成本低，運輸方便，可在礦井內(nèi)架設(shè)/填充就位。可泵送承重材料可包括雙組分速凝灌漿材料或水泥、巖塵、鹽、沙子、煤、巖屑等等的任意組合。增強材料位于所述袋的圓柱形側(cè)壁附近。根據(jù)一個實施例，增強材料可以是位于所述袋的圓柱形側(cè)壁的外部周緣周圍的包層。包層可以是一個或多個圍繞著所述袋的至少一部分圓柱形側(cè)壁的加強板。加強板可由鋼、木頭、塑料、纖維增強復(fù)合材料等的一種或多種組合的材料制成。多個帶可設(shè)置為包裹所述袋的圓柱形側(cè)壁的外部周緣以保持所述至少一個加強板就位。這些帶可由鋼、塑料、纜繩或其組合等制成。根據(jù)一個設(shè)計，增強材料可包括直接包裹著所述袋的圓柱形側(cè)壁的外部周緣的多個承重帶(即，沒有加強板)。承重帶與用于將加強板固定在所述袋的側(cè)壁周圍的帶相比更厚。承重帶也可由鋼、塑料、纜繩等和/或其組合制成。在另一個實施例中，增強材料可包括多個可堆疊桶?？啥询B桶可為任意高度，只要它們的直徑互相兼容能夠堆疊。根據(jù)一個設(shè)計，所述多個桶可包括由諸如加強環(huán)、帶、條及其任意組合的固定件固定在一起的55加侖桶。根據(jù)另一個方面，本發(fā)明公開了一種支撐礦井或其他地下礦坑的方法，包括在礦井或地下礦坑的頂板下方安置柔性可膨脹袋或可填充袋。該柔性可膨脹袋具有頂部、底部和延伸在頂部和底部之間的圓柱形側(cè)壁。進口可設(shè)置為延伸穿過柔性可膨脹袋的所述頂部或側(cè)壁的頂部。該方法還包括經(jīng)由進口注入可泵送承重材料來填充所述袋直到所述頂部接觸并支撐頂板，提供用來在袋用承重材料填充和膨脹時支撐所述柔性可膨脹袋的增強材料。增強材料可選自板、加強帶和桶等構(gòu)成的組群。根據(jù)一個實施例，增強材料可以是位于所述袋的側(cè)壁的外部周緣周圍的包層。根據(jù)另一方面，本發(fā)明公開了一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括至少兩個堆疊的圓柱形桶，其中，堆疊的圓柱形桶包括頂部、可以是不同尺寸的多重添加部分的底部以及延伸在頂部和底部之間的圓柱形側(cè)壁。用來接收承重材料穿過的開口設(shè)置為延伸穿過堆疊的圓柱形桶的頂部。提供至少一個固定件來固定所述至少兩個堆疊的圓柱形桶。根據(jù)另一方面，本發(fā)明公開了一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括具有頂部、底部和延伸在頂部和底部之間的圓柱形側(cè)壁的至少一個圓柱形構(gòu)件。設(shè)置為接收承重材料的開口延伸穿過所述至少一個圓柱形構(gòu)件的頂部。至少兩個加強件與所述至少一個圓柱形構(gòu)件相關(guān)，用于支撐所述圓柱形構(gòu)件。所述至少兩個加強件相對于所述至少一個圓柱形構(gòu)件的側(cè)壁間隔一段距離以限定受控偏轉(zhuǎn)區(qū)。受控偏轉(zhuǎn)區(qū)用于在向施加負荷時和/或在所述至少一個圓柱形構(gòu)件內(nèi)含的承重材料偏移后側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)。根據(jù)一個設(shè)計，所述至少一個圓柱形構(gòu)件可包括多個可堆疊圓柱形構(gòu)件，例如兩個彼此堆疊的55加侖桶。根據(jù)一個實施例，所述至少兩個加強件可包括三個加強件，包括頂部加強件、底部加強件和位于相鄰堆疊的桶之間的中間加強件。由于圓柱形構(gòu)件和/或礦井開口的高度變化，可能還需要額外的多種尺寸的部件。加強件可包括圓柱形內(nèi)包層件，例如布置在圓柱形構(gòu)件側(cè)壁的內(nèi)表面附近的間隔位置處的截面圓柱形的55加侖桶。當(dāng)使用兩個彼此堆疊的55加侖桶時，支護會包括至少兩個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)。根據(jù)設(shè)計工程師對預(yù)期偏轉(zhuǎn)的建議，每個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)可以吸收若干英寸的偏轉(zhuǎn)。根據(jù)一個實施例，受控偏轉(zhuǎn)區(qū)可以吸收多達12英寸的偏轉(zhuǎn)。根據(jù)另一方面，支護可包括與所述至少一個圓柱形構(gòu)件的頂部相關(guān)的屈服環(huán)。該屈服環(huán)可包括多個綁扎在一起的單獨的承重構(gòu)件。屈服環(huán)可以代替之前使用的木質(zhì)基礎(chǔ)材料來填充頂板支護頂部和礦井頂板之間任何殘留的空間。多個單獨的承重構(gòu)件可根據(jù)不同的礦井高度定制尺寸，并可以填充以實現(xiàn)特定密度。負荷轉(zhuǎn)移板可位于屈服環(huán)和所述至少一個圓柱形構(gòu)件的頂部之間。根據(jù)另一方面，本發(fā)明公開了一種支撐礦井或其他地下礦坑的方法。該方法包括提供具有頂部、底部和延伸在頂部和底部之間的圓柱形側(cè)壁的至少一個圓柱形構(gòu)件。所述頂部包括設(shè)置為接收承重材料并穿其而過的開口。該方法還包括將至少兩個加強件與所述至少一個圓柱形構(gòu)件相關(guān)以為所述圓柱形構(gòu)件提供支撐。所述至少兩個加強件相對于所述至少一個圓柱形構(gòu)件的側(cè)壁間隔一段距離以限定側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)區(qū)。所述受控偏轉(zhuǎn)區(qū)用于在向支護施加負荷時和/或在所述至少一個圓柱形構(gòu)件內(nèi)含的承重材料偏移時側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)。根據(jù)一個設(shè)計，所述至少一個圓柱形構(gòu)件包括第一桶和第二桶，所述至少兩個加強件包括至少三個加強件。加強件可由切割桶而形成頂部加強件、底部加強件和中間加強件而形成。所述加強件作為設(shè)置在第一桶和第二桶的內(nèi)表面附近的間隔位置處的內(nèi)包層件。根據(jù)該方法，第一桶和第二桶相鄰地彼此堆疊，頂部加強件位于第一桶的頂部，底部加強件位于第二桶的底部，中間加強件位于相鄰堆疊的兩個桶之間。根據(jù)另一方面，負荷轉(zhuǎn)移板可位于所述至少一個圓柱形構(gòu)件的頂部附近，包括多個單獨的承重構(gòu)件的屈服環(huán)可位于所述負荷轉(zhuǎn)移板附近。根據(jù)另一方面，本發(fā)明公開了一種包括容器構(gòu)件和可動地接收在容器構(gòu)件內(nèi)的支撐構(gòu)件的可伸長礦井頂板支護。所述容器構(gòu)件包括底部以及從底部向上延伸的側(cè)部。所述支撐構(gòu)件的尺寸制作成被接收在容器構(gòu)件內(nèi)。所述支撐構(gòu)件限定接收填料的外殼。示例性填料包括，但不限于，發(fā)泡水泥、混凝土、碎尾礦或煤灰等。限定在所述支撐構(gòu)件內(nèi)的孔包括沿著支撐構(gòu)件的側(cè)部限定的第一開口和沿著支撐構(gòu)件的底部限定的第二開口。所述孔的尺寸制作為接收材料通過，使得輸送進第一開口的材料可以經(jīng)由第二開口沉積在容器構(gòu)件中，沉積的材料驅(qū)使支撐構(gòu)件接觸到礦井頂板。示例性材料包括，但不限于，沙子、聚氨酯泡沫或豆礫石。期望地，所述容器構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件的形狀都大致為圓柱形。根據(jù)另一方面，本發(fā)明公開了一種支撐礦井頂板的方法，包括將容器構(gòu)件設(shè)置在礦井頂板下方。然后，把支撐構(gòu)件插入容器構(gòu)件中。接著，經(jīng)過孔的第一開口或是從策略性地安置為起相同作用的區(qū)域運送材料，使得材料經(jīng)由第二開口沉積在容器構(gòu)件中。因此，隨著越來越多的材料沉積到容器構(gòu)件里，支撐構(gòu)件移動得越來越接近礦井頂板。一旦支撐構(gòu)件接觸到礦井頂板，礦井頂板的重量就由本發(fā)明的礦井頂板支護所承擔(dān)。參考所附附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解下面詳細的描述后會清楚本發(fā)明更多的期望具有的特性。其中，全文相同標(biāo)號代表相同部件。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的罐式支護的立體圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可泵送織物填充支護的立體圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的支護的部分?jǐn)U大的示意性側(cè)視圖；圖3B是在組裝位置上的圖3A的支護的示意性側(cè)視圖； 圖4是根據(jù)不同的設(shè)計利用承載件的圖3A的支護的示意性側(cè)視圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的支護的示意性側(cè)視圖；圖5B是圖5A的支護的局部視圖；圖5C是沿圖5B的C-C線截取的剖視圖；圖是根據(jù)修改后的設(shè)計的第二個實施例的支護的剖視圖；圖6是根據(jù)不同的設(shè)計利用固定件的圖5A的支護的側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個設(shè)計的包括屈服環(huán)的圖6的支護的側(cè)視圖；圖7A是圖6所示的屈服環(huán)的俯視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的可伸長礦井頂板支護的剖視圖；圖9是圖8的礦井頂板支護相對于礦井處于部分安裝狀態(tài)的剖視圖；以及圖10是圖8的礦井頂板支護相對于礦井處于完全安裝狀態(tài)的剖視圖。
具體實施例方式下文中為了進行描述，空間術(shù)語或方向術(shù)語將涉及本發(fā)明在附圖中的取向。然而，應(yīng)該理解，除非明確規(guī)定與之相反，本發(fā)明可以具有很多可替換的變型。還應(yīng)該理解，附圖中所示的和下文中所描述的具體設(shè)備僅僅是本發(fā)明的示例性實施例。因此，與本文公開的實施例有關(guān)的具體尺寸和其他物理特性不應(yīng)該被認為是限制性地，除非另有指明。現(xiàn)在參考圖3A、圖3B、圖4和圖5A，圖3A、圖3B、圖4和圖5A示出了用于礦井和其他地下礦坑中的支護，總體表示為100、200。支護100、200包括柔性可膨脹袋110、210(柔性可膨脹袋210在圖5A中用虛線表示)，該柔性可膨脹袋110、210具有頂部112、212 ;底部114、214 ;和延伸在頂部112、212和底部114、214之間的圓柱形側(cè)壁116、216。用來使可泵送承重材料130、230進入的總體表示為120、220的進口設(shè)置為延伸穿過頂部112、212或側(cè)壁116、216的頂部122。設(shè)置增強材料140、142、150、260用于在用承重材料130、230填充和膨脹所述袋時支撐柔性可膨脹袋110、210?？杀盟统兄夭牧?30、230可包括如下文詳細討論的雙組分速凝灌漿材料。可替換的承重材料包括發(fā)泡水泥(例如，F(xiàn)0AMCRETE )、水泥、巖塵、鹽、沙子、煤、巖屑等等的任意組合。承重材料130、230也可以是從采礦現(xiàn)場移除的直接充入可膨脹袋110、210中的碎尾礦(S卩，挖掘出來的廢棄的礦井物質(zhì))。增強材料140、142、150、260可位于可膨脹袋110,210的圓柱形側(cè)壁116,216的附近?？膳蛎洿?10、210可由可拉伸材料或不可拉伸材料制成，如無孔織物、聚氯乙烯。其他的適合制作所述袋110、210的材料包括聚酰胺和聚乙烯(例如，低密度聚乙烯，厚度大致最小為5密耳，優(yōu)選7-15密耳)。使用聚酰胺作為袋材料使得可使用較薄的片材，大約最小為2. 5密耳，優(yōu)選3-5密耳。還有一類可作為所述袋110、210的材料，包括MSHA (礦井安全及健康管理局)批準(zhǔn)的黃麻，這種黃麻沿相反方向編制成結(jié)實的帶狀織物，以在掛在礦井頂板時協(xié)助其自支撐作用以處理被泵送到它們的液體或固體材料。所述袋也可制成符合現(xiàn)場現(xiàn)有的木垛的內(nèi)部大小，通過把所述袋滑入木垛內(nèi)并填充至礦井頂板以增加可膨脹袋的強度。這種方法能夠防止木垛結(jié)構(gòu)滾動或移動。所述袋必須能夠承受因為引入可泵送承重材料而引起的超大氣壓力。在填充入承重材料后，可膨脹袋110、210可以與礦井頂板和礦井底板相吻合，無需木料支撐或其他類型的支撐。本發(fā)明的可膨脹袋110、210的頂部112、212可包括根據(jù)預(yù)期開采條件確定加入可膨脹袋110、210基底或可膨脹袋110、210底部114、214的橡膠材料，用來形成具有擴張直徑的基礎(chǔ)(例如，象型基礎(chǔ))。在發(fā)生極度重量轉(zhuǎn)移時，該擴徑基礎(chǔ)將幫助穩(wěn)定支護，使可膨脹袋110、210的主要部分不受損害以完成其預(yù)期工作，并形成更加穩(wěn)定的不會穿入礦井頂板或底板的單元。如上所述，可使用的承重材料的一個例子是可凝固材料，如水泥基灌漿材料。合適的灌漿材料包括美國肯塔基州喬治敦的MinovaUSA公司的TekCem 牌和TekBent 牌。灌漿材料可為現(xiàn)有技術(shù)所知的高產(chǎn)率高含水量灌漿材料，例如，水粉重量比為1:1至4 :1。灌漿材料可以是速凝灌漿材料，如水泥漿的各種混合物?？梢岳斫猓梦挥诳膳蛎洿?10、210周緣周圍的增加強度的增強材料140、142、150、260可使承重材料130、230的強度特性的重要性降低。因此，可以用較便宜的承重或填充材料130、230來替代以前使用的昂貴的可泵送材料。但是，在考慮用于支護100、200的增強材料的數(shù)量、尺寸和類型時，必須也要考慮特定填料或支撐材料的結(jié)構(gòu)特性和/或巖土力學(xué)特性，以使支護能滿足特定的性能標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)圖3A和圖3B示出的一個設(shè)計，增強材料140、142可以是形式為一個或多個加強板140的包層，加強板140位于所述袋110的圓柱形側(cè)壁116的外部周緣的周圍并包圍該外部周緣。加強板140可由鋼、木頭、塑料、纖維增強復(fù)合材料等的一種或多種組成的材料制成。多個帶142可設(shè)置為圍繞所述袋110的圓柱形側(cè)壁116的外部周緣纏繞以保持所述至少一個加強板140就位。所述帶142可由鋼、塑料、纜繩或其組合等制成?？捎糜诒景l(fā)明的帶的例子包括鋼帶、尼龍纜繩、塑料束線帶和其他類似的拴系/綁扎材料。在圖4示出的一個修改后的設(shè)計中，增強材料可包括直接圍繞所述袋110的圓柱形側(cè)壁116的外部周緣纏繞的多個承重帶150。在這個設(shè)計中，去除了加強板140。與上文討論的圖3A和圖3B示出的實施例中的用于將板140保持在圓柱形側(cè)壁116周圍的帶142相比，這個設(shè)計中的帶150更厚。所述帶可由鋼、塑料、纜繩等制成，只要它們有足夠的強度來加強支護100。可用于本發(fā)明的帶的例子包括鋼帶、尼龍纜繩、塑料束線帶和其他類似的拴系/綁扎材料。為滿足特定性能標(biāo)準(zhǔn)，所述帶的數(shù)量、尺寸和材料構(gòu)成的選擇要基于廣泛的實驗室測試和分析所研究出的經(jīng)驗公式。礦井條件會在安裝支護后變壞增加了支護和/或支垛的設(shè)計復(fù)雜性。在本發(fā)明以前，這些變壞條件需要在那些“問題”區(qū)域安裝額外的支護。本發(fā)明的設(shè)計靈活性允許利用額外的包層材料來加強已經(jīng)就位的支護(即，在支護100周圍使用額外的板140和/或加強帶150)。圖5A、圖5B和圖5C示出了另一個實施例的總體表示為200的支護，其中，增強材料可包括多個可堆疊桶260，可堆疊桶260包括用于收納可泵送承重材料230的袋210。可堆疊桶260可為任意高度，只要它們的直徑互相兼容能夠互相堆疊。根據(jù)一個設(shè)計，多個桶260可包括由固定件262固定在一起的55-加侖桶(通常直徑為2英尺，高度為3英尺)，固定件262為諸如加強環(huán)、帶、條或其任意組合。固定件262可為內(nèi)環(huán)或外環(huán)。圖5C示出了外環(huán)262的剖視圖，其中，外環(huán)是T形的，包括用來與桶260的外表面266接觸的橫向部分264和延伸在底面268和配合桶260的頂面269之間并分別與底面268和頂面269接觸的延伸部分265。圖示出了可替代的內(nèi)環(huán)設(shè)計，其中，橫向部分264可與桶260的內(nèi)表面267接觸?？梢岳斫?，桶260可以在沒有袋210的情況下使用，可預(yù)先填充諸如發(fā)泡水泥的輕質(zhì)支撐材料。尤其是當(dāng)桶260被制成大約I英尺高的尺寸時，很容易把預(yù)先填充好的桶260運進地下礦井，利用固定件262在指定位置堆疊起來形成礦井頂板支護。繼續(xù)參考圖3A、圖3B、圖4和圖5A，根據(jù)另一個方面，本發(fā)明公開了一種支撐礦井或其他地下礦坑的方法，包括在礦井或地下礦坑的頂板下方安置柔性可膨脹袋110、210。該柔性可膨脹袋110、210具有頂部112、212 ;底部114、214 ;和延伸在頂部112、212和底部114、214之間的圓柱形側(cè)壁116、216。進口 120、220可設(shè)置為延伸穿過柔性可膨脹袋110，210的頂部112、212或側(cè)壁116、216的頂部122、222。該方法還包括經(jīng)由進口 120、220注入可泵送承重材料130、230使所述袋110、210膨脹，直到頂部112、212接觸并支撐礦井頂板，以及提供用來在袋利用承重材料130、230填充和膨脹時支撐柔性可膨脹袋110、210的增強材料140、142、150、260。增強材料可選自板/帶140、142，加強帶150和桶260等組成的組群。根據(jù)圖3A和圖3B示出的一個實施例，該增強材料可以是位于所述袋110的側(cè)壁116的外部周緣周圍的包層?，F(xiàn)在參考圖6和圖7，圖6和圖7示出了使用如圖5A所示的圓柱形構(gòu)件或可堆疊桶260的支護200的一個修改后的設(shè)計。這類支護200可以承受高達200多噸的力，填充簡單，生產(chǎn)成本低，且具有高屈服性能?？梢岳斫?，取決于礦井開口的高度，可以使用任意數(shù)量的圓柱形構(gòu)件或桶260。例如，在薄煤層開采中，可使用單個圓柱形構(gòu)件或桶260。至少一個圓柱形構(gòu)件或桶260具有頂部272、底部273和延伸在頂部272和底部273之間的圓柱形側(cè)壁274?？傮w表示為275的開口延伸穿過該至少一個圓柱形構(gòu)件260的頂部272。開口 275設(shè)置為接收用泵232送進的承重材料230。通氣孔或端口 234設(shè)置為用來在將承重材料230填充入圓柱形構(gòu)件260時使空氣排出。至少兩個加強件(總體表示為)276與所述至少一個圓柱形構(gòu)件或桶260相關(guān)以支撐圓柱形構(gòu)件或桶260。所述至少兩個加強件276相對于所述至少一個圓柱形構(gòu)件或桶260的圓柱形側(cè)壁274間隔一段距離以限定受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”。受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”用于在向支護200施加負荷時和/或在所述至少一個圓柱形構(gòu)件200內(nèi)含的承重材料230偏移時在該區(qū)“D”內(nèi)的側(cè)壁274的部分的受控偏轉(zhuǎn)。在圖6、圖7和圖7A示出的一個設(shè)計中，所述至少一個圓柱形構(gòu)件或桶260包括第一桶260a和第二桶260b。根據(jù)一個設(shè)計，所述至少一個圓柱形構(gòu)件可包括多個可堆疊圓柱形構(gòu)件260，例如，兩個彼此堆疊的55加侖桶。這種桶260通常包括頂部焊接邊緣或凸邊284a和底部焊接邊緣或凸邊284b。軋制或成型的部分(經(jīng)常指桶肋284c)可沿桶260的側(cè)壁274設(shè)置?？梢岳斫?，這些桶260可以是新桶，或是再利用或翻新的。每個桶260的頂和底可以去除掉使得這些桶可以堆疊并且可以接收加強件276。已發(fā)現(xiàn)，用于55加侖桶中的鋼的韌性在失效前可拉伸顯著的量。鋼的這種拉伸能力使得桶皮在受壓時可在受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”內(nèi)垂直折疊和/或鼓起而不會撕裂或斷裂。這種“折疊”現(xiàn)象可導(dǎo)致三壁的厚度，從而增加了額外的橫向強度，同時有助于漸進屈服，使得同一作用導(dǎo)致既屈服減少又增強。盡管上文詳細描述了 55加侖桶的應(yīng)用，可以理解，由各種強度材料或鋼制成的桶或圓柱形構(gòu)件都可以使用，只要這些材料具有足夠的強度和屈服特性，足以在預(yù)定負荷下支撐礦井頂板。所述至少兩個加強件276可包括至少三個加強件，如頂部加強件276a、底部加強件276b和位于相鄰堆疊的圓柱形構(gòu)件或桶260之間的中間加強件276c。加強件276a、276b,276c可包括圓柱形內(nèi)包層件，例如可通過將圓柱形55加侖桶切開制成具有完整頂部邊緣或頂部凸邊286a的頂部加強件276a、具有完整底部邊緣或底部凸邊286b的底部加強件276b以及具有中間肋部286c的中間加強件276c形成的內(nèi)包層件。加強件276a、276b、276c定位在圓柱形構(gòu)件或桶260的側(cè)壁274的內(nèi)表面278附近的間隔位置。如圖6所示，頂部加強件276a可位于第一桶260a內(nèi)，使得頂部邊緣或頂部凸邊286a毗連桶260a的頂部邊緣或凸邊284a。另外，底部加強件276b可位于第二桶260b內(nèi)，使得底部邊緣或底部凸邊286b毗連桶260b的底部邊緣或凸邊284b。這些毗連的邊緣或凸邊為整個支護結(jié)構(gòu)200的頂部和底部提供了雙重支撐。中間加強件276c可位于第一桶260a和第二桶260b之間，使得中間肋部286c位于第一桶260a的底部凸邊284b和第二桶260b的頂部凸邊284a之間并毗連底部凸邊284b和頂部凸邊284a，使這個位置得到三重支撐。由于圓柱形構(gòu)件或桶260和加強件276都由55加侖桶構(gòu)成并因此直徑相同，因此加強件276在圓柱形構(gòu)件或桶260內(nèi)形成緊密配合。可以理解，被切開的圓柱形55加侖桶可以是新桶，或是再利用或翻新的桶。在包括兩個彼此堆疊的55加侖桶的設(shè)計中，支護會包括至少兩個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”。每個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”可以吸收若干英寸的偏轉(zhuǎn)，這取決于設(shè)計工程師對預(yù)期偏轉(zhuǎn)的建議。根據(jù)一個設(shè)計，受控偏轉(zhuǎn)區(qū)可以吸收多達12英寸的偏轉(zhuǎn)。受控偏轉(zhuǎn)區(qū)“D”設(shè)計為使得在受控偏轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)的桶260的圓柱形側(cè)壁274可以自身折疊或起皺，或者可以向外伸展或鼓起，這取決于填充材料230在受到負荷時會不會轉(zhuǎn)移、移動、壓實和/或粉碎?？梢岳斫?，在一類設(shè)計中，單個加強件276可設(shè)置在圓柱形構(gòu)件或桶260的頂部或底部內(nèi)。根據(jù)另一個方面，支護200可包括與至少一個圓柱形構(gòu)件260的頂部272相關(guān)的屈服環(huán)，總體表示為290。屈服環(huán)290可包括多個綁扎在一起的單獨的承重構(gòu)件292。根據(jù)一個實施例，單獨的承重構(gòu)件292可包括被單個帶294捆綁在一起的多達七個構(gòu)件，從而可以承受采礦環(huán)境中的負荷和狀況，帶294可由諸如復(fù)合材料、金屬、彈性材料等任何已知材料制成。這個特殊設(shè)計為支護200提供了七個額外的“加強層(skin)”。單獨的承重構(gòu)件292可同圓柱形構(gòu)件或桶260 —樣，接收同樣類型的增強材料230。屈服環(huán)290可以代替之前使用的木質(zhì)基礎(chǔ)材料使用，來填充頂板支護頂部272和礦井頂板之間殘留的空間。多個單獨的承重構(gòu)件292可根據(jù)不同的礦井高度定做尺寸，并可以填充各種填充材料230來獲得特定密度。諸如鋼制外層的負荷轉(zhuǎn)移板296可位于屈服環(huán)290和至少一個圓柱形構(gòu)件或桶260的頂部272之間。本發(fā)明的支護100、200具有很多優(yōu)點，如生產(chǎn)成本低、運輸方便、可在礦井內(nèi)現(xiàn)場架設(shè)和/或膨脹?？梢岳斫猓V井頂板支護100、200可以在遠離礦井的地方或在現(xiàn)場組裝，或以兩者組合的方式組裝。在現(xiàn)場填充可膨脹袋110、210或支護構(gòu)件100、200本身可以避免由在遠離礦井的地方預(yù)填每個礦井頂板支護100、200通常必要的昂貴繁重的貨物倉儲設(shè)施?，F(xiàn)在參考圖8-圖10示出的根據(jù)應(yīng)用在礦井環(huán)境中的本發(fā)明的第三個實施例的可伸長礦井頂板支護300。礦井頂板支護300包括容器構(gòu)件312和支撐構(gòu)件314。容器構(gòu)件312包括底部316。側(cè)部318大致從底部316向上延伸。側(cè)部318限定了尺寸允許在其內(nèi)容納至少一部分支撐構(gòu)件314的開口 320。期望地，容器構(gòu)件312的形狀大致是圓柱形，但也可體現(xiàn)為其他形狀。例如，底部316可以是大體上為圓形的基座，側(cè)部318是沿著圓形基座的外部邊緣設(shè)置的彎曲的壁?？梢岳斫猓萜鳂?gòu)件312可以是整體結(jié)構(gòu)或多部件結(jié)構(gòu)。容器構(gòu)件312的示例性高度是大約3英尺。期望地，容器構(gòu)件312由相對剛性的或其他合適的材料構(gòu)成，包括，但不限于鋼。容器構(gòu)件312的底部316的輪廓可成形為或適于對應(yīng)礦井底板的具體坡度或坡度變化。例如，可獲得大致為長方形的鋼板。之后，用機器軋制鋼板部分，使得鋼板的相對的最遠端聚合在一起形成環(huán)，即從而形成容器構(gòu)件312的側(cè)部318。接著相對的端部可被焊接在一起形成氣密焊縫。然后，可獲得直徑大致上與側(cè)部318的直徑對應(yīng)的大致為圓形的鋼板部分，用來作為容器構(gòu)件312的底部316。隨后形成氣密焊縫把側(cè)部318固定到底部316。于是，建造成一個示范性實施例的容器構(gòu)件312。可以理解，上述建造容器構(gòu)件312的步驟僅為示范。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，為建造具有不同形狀、規(guī)格和/或材料的其他合適的容器構(gòu)件，對上述建造步驟進行修改或變化是必要的。在一個期望的實施例中，支撐構(gòu)件314限定具有主體322的外殼，頂部324和底部326分別設(shè)置在主體322的遠端。期望地，支撐構(gòu)件314大體為空心的，用來在其中接收填料328。因此，可以理解，支撐構(gòu)件314可包括用來將填料328引入支撐構(gòu)件314的適合的開口或端口(未在圖中顯示)?；蛘?，支撐構(gòu)件314可部分是實體的，或完全為實體的。因此，部分是實體的支撐構(gòu)件314要比大體上為空心的支撐結(jié)構(gòu)314容納較少的填料328?？梢岳斫?，支撐結(jié)構(gòu)314的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以采用各種構(gòu)造。示例性、非限制性的填料328包括發(fā)泡水泥(例如F0AMCRETE )、混凝土、聚氨酯或碎尾礦(即，挖掘出來的不要的礦井物質(zhì))。在圖8示出的期望的實施例中，支撐構(gòu)件314包括限定在其內(nèi)的孔330?？?30包括沿著支撐構(gòu)件314的側(cè)部334限定的第一開口 332和沿著支撐構(gòu)件314的底部326限定的第二開口 336。如圖9和圖10所示，孔330適于接收材料338通過。例如，孔330可為直徑大約為0.5英寸-1英寸的塑料管?？?30可以任何合適的結(jié)構(gòu)穿過填料328。或者，孔330可位于容器構(gòu)件312的側(cè)部318內(nèi)。期望地，支撐構(gòu)件314的形狀大致對應(yīng)容器構(gòu)件312的形狀。例如，容器構(gòu)件312和支撐構(gòu)件314大致都為圓柱形，但是，可以理解，支撐構(gòu)件314也可體現(xiàn)為其他形狀。例如，就圓柱形形狀而言，頂部324和底部326可以大致為圓形基座。期望地，可以彎曲8英尺X8英尺的16號冷軋鋼板材，使板材的兩個相對端會合形成支撐構(gòu)件314的主體322。然后，把頂部324和底部326附接到主體的相應(yīng)遠端?？梢岳斫?，支撐構(gòu)件314可以是整體結(jié)構(gòu)或多部件結(jié)構(gòu)。期望地，支撐構(gòu)件314由相對剛性的或其他合適的材料構(gòu)成，包括，但不限于，鋼。支撐構(gòu)件314的頂部324的輪廓可成形為或適于對應(yīng)礦井頂板的具體坡度或坡度變化。支撐構(gòu)件314的高度可以大于容器構(gòu)件312的高度。例如，支撐構(gòu)件314的一個期望的高度是8英尺，相比于容器構(gòu)件312的3英尺的高度。因此，當(dāng)支撐構(gòu)件314插入容器構(gòu)件312時，支撐構(gòu)件314延伸超出容器構(gòu)件312的開口 320。在8英尺X8英尺的鋼板材的示例性使用中，支撐構(gòu)件314的主體322的直徑大約為30英寸。支撐構(gòu)件314的直徑，或其最寬部分的寬度小于容器構(gòu)件312的直徑或?qū)挾?。因此，在主體322的直徑是30英寸的情況下，容器構(gòu)件312的直徑可為大于30英寸的任意值。期望地，直徑變化僅在側(cè)部318和側(cè)部334之間存在最小的充分間隙的程度上有所不同。下面討論根據(jù)本發(fā)明的期望的實施例的礦井頂板支護300的運作。繼續(xù)參考圖8，礦井頂板支護300用在具有礦井頂板342和礦井底板344的礦井340中，如圖9和圖10所示。在期望的實施例中，容器構(gòu)件312位于礦井底板344上，在礦井頂板342下方。然后，把支撐構(gòu)件314插入容器構(gòu)件312中。軟管346或合適的等同物被連接至孔330的第一開口 332。加壓機(未顯示)與軟管346連接，操作時把材料338引入孔330?？梢岳斫猓魏芜m合的配置為將固體帶至空氣腔的機器都可以使用。例如，將一股氣流送入材料338的容器，使得夾帶材料338的氣流從容器中排出。材料338被輸送通過孔330，使得材料經(jīng)由第二開口 336沉積在容器構(gòu)件312里。因此，隨著越來越多的材料338沉積到容器構(gòu)件312里，支撐構(gòu)件314移動得越來越接近礦井頂板342。具體地，材料338推著底部326使支撐構(gòu)件314在容器構(gòu)件312向上位移。材料338的一個示例性量是至少2英尺。但是，可以理解，基于支撐構(gòu)件314的頂部324與礦井頂板342之間的空穴的距離，支撐構(gòu)件314的上升高度有所不同。其他決定上升高度的因素包括，但不限于，容器構(gòu)件312的高度、材料338的類型以及礦井頂板支護300要支撐的重量的量。已經(jīng)確定的是，支撐構(gòu)件314需要相當(dāng)于小至1.6磅/平方英寸(PSI)的力來上升，其上升大約需要I秒鐘即可完成。一旦支撐構(gòu)件314的頂部324接觸到礦井頂板342，礦井頂板342的重量就會分布在礦井頂板支護300上，并由礦井頂板支護300承擔(dān)。在礦井頂板342不平坦的情況下，可把楔子(未顯示)引入頂部324和礦井頂板342之間以獲得大體上平整的接觸面。但是，可以理解，楔子并不是像現(xiàn)有技術(shù)中的那樣用來支撐礦井頂板342的重量。安裝完礦井頂板支護300后，可將軟管346移走，密封孔330的第一開口 332。在本發(fā)明的可替換的實施例中，支撐構(gòu)件314可大致上僅靠空氣上升，所以材料338僅在支撐構(gòu)件314上升后被引入容器構(gòu)件312中。還可以想象的是，本發(fā)明可以改變?yōu)橹饕恳簤夯驓鈮翰僮鞯目缮炜s礦井頂板支護。相應(yīng)地，材料338可分別被水或空氣替代。在某些應(yīng)用中，在底部326的底面(面向材料338)設(shè)置圖案或其他表面紋理是有益的。底部326底面上的表面紋理可在填充容器構(gòu)件312時加強被空氣帶入的材料338的填充和分散。表面紋理可形成在底部326的材料里(在鋼里)，或是作為單獨的層施加，例如一層圖案化或粗化的發(fā)泡混凝土?？梢岳斫?，礦井頂板支護300可以在遠離礦井的地方或在現(xiàn)場組裝，或以兩者組合的方式組裝。例如，在利用礦井尾礦作為支撐構(gòu)件314的填料328的情況下，礦井頂板支護300可在距離礦井340相對近的區(qū)域構(gòu)建，因為在那里可以找到礦井尾礦?，F(xiàn)場填充支撐構(gòu)件314可以避免由在遠離礦井的地方預(yù)填每個礦井頂板支護300通常必須的昂貴繁重的貨物倉儲設(shè)施。
可以理解，上面公開的所有支護都可以設(shè)計為用于低受限空間或是高擴張區(qū)域。圓柱體的大小并不僅限于一種尺寸，可以尺寸可設(shè)置成借助直徑較小具有特定圖案的用于所設(shè)計支護的多個單元，和/或單獨用于所需設(shè)計支護的適當(dāng)區(qū)域的直徑較大的單元，以提供適當(dāng)?shù)闹?。已參考期望的實施例對本發(fā)明進行了描述。其他人在閱讀并理解上述具體描述后可能會對本發(fā)明做出改變和替換。本發(fā)明意欲被解釋為包括所有這種改變和替換，只要這些改變和替換是在所附權(quán)利要求或等同內(nèi)容的范圍內(nèi)做出的。
權(quán)利要求
1.一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括柔性可膨脹袋，其包括頂部、底部和在所述頂部和所述底部之間延伸的圓柱形側(cè)壁；進口，其延伸穿過所述頂部和所述側(cè)壁之一，用來接收可泵送承重材料；以及增強材料，其用于在所述袋用所述承重材料填充和膨脹時為所述柔性可膨脹袋提供支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支護，其中，所述支護可在礦井和其他地下礦坑內(nèi)利用所述承重材料膨脹就位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支護，其中，所述支護提供殘余屈服強度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支護，其中，所述承重材料包括雙組分速凝灌漿材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支護，其中，所述承重材料包括選自水泥混合物、巖塵、鹽、沙子、煤、巖屑及其任意組合構(gòu)成的群組的填充材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支護，其中，所述增強材料位于所述袋的所述圓柱形側(cè)壁附近。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的支護，其中，所述增強材料包括選自板、帶和加強環(huán)構(gòu)成的群組的包層，并且其中所述包層位于所述袋的所述圓柱形側(cè)壁的外部周緣周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的支護，其中，所述包層包括至少一個加強板，其用來圍繞所述袋的所述圓柱形側(cè)壁的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的支護，其中，所述至少一個加強板包括選自鋼、木頭、塑料、纖維增強復(fù)合材料及其任意組合構(gòu)成的群組的多個加強板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的支護，其中，所述增強材料還包括包裹所述袋的圓柱形側(cè)壁的外部周緣以保持所述至少一個加強板就位的多個帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的支護，其中，所述帶選自鋼、塑料、纜繩及其任意組合構(gòu)成的群組。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的支護，其中，所述增強材料包括包裹所述袋的圓柱形側(cè)壁的外部周緣的多個承重帶。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的支護，其中，所述帶選自鋼、塑料、纜繩及其任意組合構(gòu)成的群組。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的支護，其中，所述增強材料包括多個可堆疊桶。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的支護，其中，所述多個桶包括由固定件固定在一起的55加侖桶，所述固定件選自加強環(huán)、帶、條及其任意組合構(gòu)成的群組。
16.—種支撐礦井或其他地下礦坑的方法，包括在礦井或地下礦坑的頂板下方安置柔性可膨脹袋，所述柔性可膨脹袋具有頂部、底部和延伸在所述頂部和所述底部之間的圓柱形側(cè)壁；設(shè)置延伸穿過所述柔性可膨脹袋的所述頂部和所述側(cè)壁之一的進口；經(jīng)由所述進口注入可泵送承重材料以膨脹所述袋直到所述頂部接觸并支撐所述頂板；以及提供用來在所述袋用所述承重材料填充和膨脹入時為所述柔性可膨脹袋提供支承的增強材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述增強材料選自板、加強帶、加強環(huán)和桶構(gòu)成的群組。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述增強材料位于所述袋的所述側(cè)壁的外部周緣周圍。
19.一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括至少兩個堆疊的圓柱形桶，所述至少兩個堆疊的圓柱形桶包括頂部、底部以及延伸在所述頂部和所述底部之間的圓柱形側(cè)壁；開口，其延伸穿過所述堆疊的圓柱形桶的所述頂部，用來接收承重材料穿過；以及至少一個固定件，其用來固定所述至少兩個堆疊的圓柱形桶。
20.一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括至少一個圓柱形構(gòu)件，其具有頂部、底部和延伸在所述頂部和所述底部之間的圓柱形側(cè)壁；開口，其延伸穿過所述至少一個圓柱形構(gòu)件的所述頂部，所述開口設(shè)置為在其中接收承重材料；以及至少兩個加強件，其與所述至少一個圓柱形構(gòu)件相關(guān)用于支撐所述圓柱形構(gòu)件，所述至少兩個加強件相對于所述至少一個圓柱形構(gòu)件的所述側(cè)壁間隔一段距離以限定所述側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)區(qū)，所述受控偏轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置為在向所述支護應(yīng)用負載時和/或在所述至少一個圓柱形構(gòu)件內(nèi)含的所述承重材料偏移時所述側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的支護，其中，所述至少一個圓柱形構(gòu)件包括多個可堆疊圓柱形構(gòu)件，所述至少兩個加強件包括多個加強件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的支護，其中，所述多個可堆疊圓柱形構(gòu)件包括由多個加強件固定在一起的55加侖桶，所述多個加強件至少包括頂部加強件、底部加強件和位于相鄰堆疊的桶之間的中間加強件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的支護，其中，所述加強件包括圓柱形內(nèi)包層件，其定位在所述圓柱形構(gòu)件的所述側(cè)壁的內(nèi)表面附近的間隔位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的支護，其中，所述圓柱形內(nèi)包層件包括在預(yù)制可延伸段中切成的具有相同結(jié)構(gòu)強度的圓柱形桶。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的支護，其中，所述支護包括至少兩個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)，并且其中每個受控偏轉(zhuǎn)區(qū)能夠吸收多達12英寸的偏轉(zhuǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的支護，包括與所述至少一個圓柱形構(gòu)件的所述頂部相關(guān)的屈服環(huán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的支護，其中，所述屈服環(huán)包括多個綁扎在一起的單獨的承重構(gòu)件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的支護，其中，所述多個單獨的承重構(gòu)件可根據(jù)不同的礦井高度設(shè)置尺寸，并能夠被填充以獲得特定密度。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的支護，包括位于所述屈服環(huán)和所述至少一個圓柱形構(gòu)件的所述頂部之間的負荷轉(zhuǎn)移板。
30.一種支撐礦井或其他地下礦坑的方法，包括提供具有頂部、底部和延伸在所述頂部和所述底部之間的圓柱形側(cè)壁的至少一個圓柱形構(gòu)件，所述頂部包括延伸穿過其的開口并設(shè)置為在其中接收承重材料；以及將至少兩個加強件與所述至少一個圓柱形構(gòu)件相關(guān)以為所述圓柱形構(gòu)件提供支撐，所述至少兩個加強件相對于所述至少一個圓柱形構(gòu)件的所述側(cè)壁間隔一段距離以限定所述側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)區(qū)，所述受控偏轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置為在向所述支護應(yīng)用負荷時和/或在所述至少一個圓柱形構(gòu)件內(nèi)含的所述承重材料偏移時所述側(cè)壁的受控偏轉(zhuǎn)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述至少一個圓柱形構(gòu)件包括第一桶和第二桶，所述至少兩個加強件包括至少三個加強件，其由切割桶而形成頂部加強件、底部加強件和中間加強件，并且其中所述加強件能夠用作設(shè)置在所述第一桶和所述第二桶的內(nèi)表面附近的間隔位置的內(nèi)包層件。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第一桶和所述第二桶相鄰地堆疊，并且其中所述頂部加強件位于所述第一桶的頂部，所述底部加強件位于所述第二桶的底部，所述中間加強件位于相鄰堆疊的桶之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，包括在所述至少一個圓柱形構(gòu)件的頂部附近安置負荷轉(zhuǎn)移板，在所述負荷轉(zhuǎn)移板附近安置包括多個單獨的承重構(gòu)件的屈服環(huán)。
34.—種可伸長礦井頂板支護,包括容器構(gòu)件，其具有底部以及從所述底部向上延伸的側(cè)部；支撐構(gòu)件，其可動地接收在所述容器構(gòu)件內(nèi)；以及孔，其限定在所述支撐構(gòu)件內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述容器構(gòu)件的形狀大致為圓柱形。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述支撐構(gòu)件限定接收填料的外殼。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述填料是發(fā)泡水泥、混凝土或碎尾礦。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述孔包括第一開口，其沿著所述支撐構(gòu)件的側(cè)部限定；以及第二開口，其沿著所述支撐構(gòu)件的底部限定。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述孔的尺寸設(shè)置成用于接收材料通過。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的可伸長礦井頂板支護，其中，所述材料是沙子、聚氨酯泡沫或豆礫石。
41.一種支撐礦井頂板的方法，所述方法包括以下步驟將容器構(gòu)件設(shè)置在礦井頂板下方；提供尺寸被設(shè)置成接收在所述容器構(gòu)件內(nèi)的支撐構(gòu)件，其中，所述支撐構(gòu)件包括具有第一開口和第二開口的孔；將所述支撐構(gòu)件插入所述容器構(gòu)件中；以及通過所述第一開口輸送材料，其中所述材料經(jīng)由所述第二開口沉積在所述容器構(gòu)件中，使得沉積的所述材料促使所述支撐構(gòu)件接觸所述礦井頂板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于礦井和其他地下礦坑的支護，包括設(shè)置為接收可泵送承重材料的柔性可膨脹袋。增強材料設(shè)置為在將所述承重材料填充入所述袋時支撐所述袋。所述增強材料可包括安置在所述袋的外部周緣周圍的加強板、環(huán)、帶或桶。或者，所述支護可以由填充有所述承重材料的多個可堆疊桶構(gòu)成，而沒有所述可膨脹袋。所述桶可包括內(nèi)部增強或包層材料，其沿著所述桶間隔布置來限定受控偏轉(zhuǎn)區(qū)。根據(jù)另一個設(shè)計，所述支護可設(shè)計為可伸長的。所述支護運輸成本低，可在現(xiàn)場架設(shè)，包括具有殘余屈服強度的加強結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開了一種支撐礦井或其他地下礦坑的方法。
文檔編號E21D15/00GK103026000SQ201180030566
公開日2013年4月3日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者D·A·赫西, S·G·索耶, G·A·沃森 申請人:美康公司