CN102661169A - 一种用于无煤柱开采的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法 - Google Patents

一种用于无煤柱开采的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法 Download PDF

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Abstract

一种用于无煤柱开采的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，包括以下步骤：A、将掘进矸石和/或煤矸分离获取的固体废弃物粉碎至颗粒度小于0.1m，采用塑料编织袋进行袋装，得到矸石袋；B、将步骤A中所得矸石袋通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，固定矸石袋以垒砌巷旁矸石袋墙体，形成沿空留巷；C、矸石袋墙体设置为具有多个不同高度的台阶；D、矸石袋墙体垒砌至设计位置及高度后安装锚栓并铺设金属网，同时铺设垂直防护钢带，进行双向锚固或大托盘巷内单侧预紧，矸石袋墙体中的矸石袋充填体保持三向应力状态，起到增加矸石袋充填体侧压，提高充填体强度及刚度的作用。

Description

一种用于无煤柱开采的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法
技术领域
本发明涉及一种用于无煤柱开采模式的方法，尤其涉及一种用于无煤柱开采模式的沿空留巷技术。
背景技术
沿空留巷技术自20世纪50年代在我国开始使用以来，一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向。无煤柱充填开采模式的推广应用是当前我国煤矿生产建设中探索实现节能减排循环经济思想和贯彻人类生存可持续发展战略的重要组成部分，到目前为止，我国在沿空留巷理论与技术研究方面做了大量的工作，在条件较好的薄及中厚煤层采煤工作面的沿空留巷技术已日趋完善，巷旁支护、巷内支护、加强支护及煤帮加固技术已趋成熟，国内外沿空留巷的巷旁支护方式有很多，主要有木垛、密集和墙体。墙体根据材料和结构又有很多种，比如矸石块垒墙、矸石煤块混凝土墙、混凝土充填墙、高水材料墙以及其它各种材料的墙体。矸石充填砌墙沿空留巷可减少矸石排放量，降低巷道掘进量，提高煤炭采出率，实现矿井绿色开采，但矸石块状残余空间大，过大的压缩特性及较低的抗轴压及侧压能力导致沿空留巷围岩产生大变形，严重影响沿空留巷的重复利用，导致矸石袋装充填沿空留巷技术不能广泛推广应用。
由此可见，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
本发明为解决上述现有技术中的缺陷提供一种用于无煤柱开采模式的锚栓网矸石袋墙沿空留巷方法，解决现有技术不能实现巷旁支护材料成本高、成墙早强、大刚度支护、横向抗侧压、纵向抗压和适当让压以及留巷工艺简约化的技术问题，降低了煤矿充填成本，提高了无煤柱开采模式的作业效率。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种用于无煤柱开采模式的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，包括以下步骤：
A、将掘进矸石和/或煤矸分离获取的固体废弃物粉碎至颗粒度小于0.1m，采用塑料编织袋进行袋装，得到矸石袋；
B、将步骤A中所得矸石袋通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，随工作面的推进在单体铰接顶梁封闭支护下，固定矸石袋以垒砌矸石袋墙体，形成沿空留巷，上下相邻矸石袋压茬不少于0.15m；
C、在保证顶板稳定及充填空间安全的情况下，矸石袋墙体设置为具有多个不同高度的台阶，矸石袋的垒砌按照由下而上、由老塘侧向煤壁侧的顺序进行；
D、矸石袋墙体垒砌至设计位置及高度后安装锚栓并铺设金属网，同时铺设垂直防护钢带，进行双向锚固或大托盘巷内单侧预紧，矸石袋墙体中的矸石袋充保持三向应力状态，起到增加矸石袋充填体侧压，提高充填体强度及刚度的作用。
采用普通或专用塑料编织袋进行袋装操作，矸石袋长0.8m，矸石装填长度不大于0.6m。
为确保留巷顶板完整及墙体垒砌工作空间，在进行步骤A之前，工作面液压支架的前方挂双层菱形网，排头架前移时沿工作面架设4排一字梁临时支撑，而后在充填空间顶板进行锚杆补强，在充填体采空区的两侧架设长度不超过6m的两道走向梁，走向梁采用金属铰接顶梁加单体液压支柱构成。
矸石袋墙体的上方用木块或木楔接顶封闭空区，同时对顶板适当让压。
金属网封底封帮，锚栓和垂直防护钢带均匀布置在金属网上并将金属网紧固在矸石袋墙体上。
沿空留巷超前工作面前方的巷道进行超前加固，沿空留巷后方的巷道采用单体支护配钢梁进行加强支护。
本发明提供了一种用于无煤柱开采模式的锚栓网矸石袋墙沿空留巷方法，将掘进矸石或煤矸分离获取的固体废弃物(主要成分为矸石)粉碎至颗粒度小于0.1m，采用普通或专用塑料编织袋进行标准矸石袋装操作，优选编织袋的长度为0.8m，装填后具有矸石的部分的长度不大于0.6m；将矸石袋充填体通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，对预保留巷道进行超前锚索加固及充填体上方顶板锚杆加固，在保证移架前后及过程中顶板稳定及安全充填空间的情况下，为减少工人劳动强度与便于码墙，进行三个不同高度的台阶砌墙，矸石袋上下压茬不少于0.15m，矸石袋垒砌采用“由下而上”、“由老塘侧向煤壁侧”顺序进行，充填袋装矸石墙体垒砌至设计位置及高度后安装锚栓铺设金属网，铺设垂直防护钢带，进行双向锚固或大托盘巷内单侧预紧，矸石袋充填体由单向受力、双向受力转化为三向应力状态，增加矸石袋充填体侧压，提高充填体强度及刚度；为确保留巷顶板完整及墙体垒砌工作空间，架前挂双层菱形网，排头架前移时沿工作面架设4排一字梁临时支撑，而后在充填空间顶板进行锚杆补强，在充填体采空区侧架设长度不超过6m的两道走向梁，留巷内滞后50～60m加强支护，采用金属铰接顶梁加单体液压支柱，墙体上方用木块或木楔接顶封闭空区，同时对顶板适当让压。采用锚栓网矸石袋墙沿空留巷技术，垒砌巷旁矸石袋墙体，实现了留巷墙体整体稳定抗压、让压、横向抗侧压，留巷砌筑工艺简约，降低了巷道掘进率，提高了回采率，并且在高瓦斯矿井中，可预抽瓦斯，实现了节能减排，降低了瓦斯爆炸事故，降低了煤矿留巷成本，提高了无煤柱开采模式的作业效率。
附图说明
图1是本发明中矸石袋墙体的侧视图；
图2是本发明中矸石袋墙体的俯视图；
图3是本发明中矸石袋墙体与巷道及锚栓网的平面图；
图4是附图3的A-A向剖视图；
图5是本发明中矸石袋多台阶(三台阶)码墙示意图。
附图标记如下：
1-矸石袋；2-锚栓；3-垂直防护钢带；4-金属网；5-液压支架；6-加强支护；7-超前加固；8-锚杆；9-锚索；10-矸石袋墙体；11-上区段采空区；12-单体铰接顶梁。
具体实施方式
本发明提供了一种用于无煤柱开采模式的锚栓网矸石袋墙沿空留巷方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明将掘进矸石或煤矸分离获取的固体废弃物粉碎至一定颗粒度，采用普通或专用塑料编织袋进行标准矸石袋装，再将矸石袋充填体通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，随工作面推进在单体铰接顶梁封闭支护条件下，采用锚栓网矸石袋墙沿空留巷技术，垒砌巷旁矸石袋墙体，矸石袋充填体由单向受力、双向受力转化为三向应力状态。
如图1-5所示的，本发明提供的支护方法主要包括以下步骤：
a、将掘进矸石和/或煤矸分离获取的固体废弃物粉碎至颗粒度小于0.1m，采用普通或专用塑料编织袋进行标准矸石袋装操作，矸石袋长0.8m，矸石装填长度(袋中具有矸石部分的长度)不大于0.6m，以保证可以稳固的封闭矸石袋的袋口；
b、将步骤a中所得矸石袋通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，随工作面的推进在单体铰接顶梁封闭支护下，采用任何可行的方式固定矸石袋(预先使用锚栓、粘结剂等，也可不用任何其它辅助装备，直接依靠矸石袋的自重固定)以垒砌巷旁矸石袋墙体，形成沿空留巷，墙体中矸石袋必然有多层，为了保证墙头的稳定，相邻层之间上下矸石袋压茬不少于0.15m；
c、为减少工人劳动强度并便于码墙，可以按多个不同高度的台阶砌墙，台阶各层上小下大，上窄下宽，如图5中进行三个不同高度的台阶砌墙，采用“由下而上”、“由老塘侧向煤壁侧”顺序垒砌巷旁矸石袋墙体，矸石袋上下重叠设置；
d、在保证顶板稳定及安全充填空间的情况下，尤其是移架前后及移架过程中，充填袋装矸石墙体垒砌至设计位置及高度后安装锚栓并铺设金属网或高强度塑料网，形成锚栓网，同时在锚栓网上铺设垂直防护钢带，进行双向锚固或大托盘巷内单侧预紧，增加矸石袋充填体侧压，提高充填体强度及刚度。
更进一步的，为确保留巷顶板完整及墙体垒砌工作空间，垒砌前工作面液压支架前需要挂双层菱形网，液压支架的排头架前移时沿工作面架设4排一字梁临时支撑，而后在充填空间顶板进行锚杆补强及巷内锚索加强，在充填体采空区侧架设长度不超过6m的两道走向梁，走向梁采用金属铰接顶梁加单体液压支柱，墙体上方用木块或木楔接顶封闭空区，同时可以在墙体内侧使用点柱加强支护，并对顶板适当让压，让压程度以能保证留巷顶板的完整为宜。
更进一步的，矸石袋墙体整体抗变形的能力较差，在标准实验室试验条件下，变形量可达20％以上，充填体的横向变形能力需要提高，在实际应用中在矸石墙体中横向置入的锚栓可以有效约束充填体的横向变形，矸石袋充填体由单向受力、双向受力转化为三向应力状态，以提高充填体的抗压能力和整体支护性能。
更进一步的，在沿空留巷巷内采用锚网索+钢带支护顶板及两帮的同时，留巷前超前工作面30m对巷道进行超前加固，留巷后方一定滞后距离内如60m，采用单体支护配钢梁进行加强支护，保证一定支护强度的同时进行适度让压控制留巷围岩的整体稳定。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种用于无煤柱开采的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将掘进矸石和/或煤矸分离获取的固体废弃物粉碎至颗粒度小于0.1m，采用塑料编织袋进行袋装，得到矸石袋；
B、将步骤A中所得矸石袋通过井下运输系统送至工作面垒筑留巷位置，随工作面的推进在单体铰接顶梁封闭支护下，固定矸石袋以垒砌矸石袋墙体，形成沿空留巷，上下相邻矸石袋压茬不少于0.15m；
C、在保证顶板稳定及充填空间安全的情况下，矸石袋墙体设置为具有多个不同高度的台阶，矸石袋的垒砌按照由下而上、由老塘侧向煤壁侧的顺序进行；
D、矸石袋墙体垒砌至设计位置及高度后安装锚栓并铺设金属网，同时铺设垂直防护钢带，进行双向锚固或大托盘巷内单侧预紧，使矸石袋墙体中的矸石袋保持三向应力状态，起到增加矸石袋充填体侧压，提高充填体强度及刚度的作用。
2.根据权利要求1所述的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于：采用普通或专用塑料编织袋进行袋装操作，矸石袋长0.8m，矸石装填长度不大于0.6m。
3.根据权利要求1或2所述的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于：为确保留巷顶板完整及墙体垒砌工作空间，在进行步骤A之前，工作面液压支架的前方挂双层菱形网，排头架前移时沿工作面架设4排一字梁临时支撑，而后在充填空间顶板进行锚杆和锚索补强，在充填体采空区的两侧架设长度不超过6m的两道走向梁，走向梁采用金属铰接顶梁加单体液压支柱构成。
4.如权利要求1所述的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于：矸石袋墙体的上方用木块或木楔接顶封闭空区，同时对留巷顶板适当让压。
5.根据权利要求4所述的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于：金属网封底封帮，锚栓和垂直防护钢带均匀布置在金属网上并将金属网紧固在矸石袋墙体上。
6.根据权利要求4所述的锚栓网矸石袋墙体沿空留巷方法，其特征在于：沿空留巷超前工作面前方的巷道进行超前加固，沿空留巷后方的巷道采用单体支护配钢梁进行加强支护。
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