CN105089680B - 一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺，公开了一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护。与现有技术相比，具有支撑效果好、易于实现等优点。

Description

一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺

技术领域

本发明涉及一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺。

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。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，但在条件困难的中厚煤层或厚煤层较大断面巷道中，特别是推进速度较快的工作面采用沿空留巷技术仍存在着一些技术难题，使得一些矿井在应用沿空留巷技术时没有取得预期的效果，甚至留巷失败，从而限制了沿空留巷技术在我国更广泛地推广应用。

到目前为止，我国在沿空留巷技术的应用方面进行了许多的探索，积累了丰富的经验，从薄煤层到厚煤层，从缓倾斜煤层到急倾斜煤层，都已有沿空留巷的成功经验。但是，由于我国煤矿地质条件多样，沿空留巷围岩控制机理研究复杂、巷旁支护技术还不十分完善，在沿空留巷技术研究与应用中仍存在着不足之处，目前在支护设计思路、巷内支护、巷旁支护及理论研究方面还存在一定问题。

1）支护设计思路问题。以往采用沿空留巷技术，支护设计思路不合理，大多将工作面回采前的巷道掘进与回采后的留巷相互独立，没有统筹考虑，没有将沿空留巷视为一项系统工程，如在对需要保留的巷道掘进前，进行巷道支护形式选择和支护参数设计时，没有预先考虑后期沿空留巷技术的需要，从而导致沿空留巷后巷内支护体强度不能满足两次采动影响的要求、巷内支护与巷旁支护不匹配，使留巷效果达不到预期目标，甚至失败。

2）巷内支护问题。大量理论研究和生产实践表明，如何提高巷道围岩强度，并正确选择合适的巷内支护方式是保证所留巷道在留巷后巷道稳定的关键。随着综采、综放采煤技术的发展，工作面采高逐渐加大，由于工作面一次采出的煤层厚度增大，上覆岩层活动程度及波及的范围相应增加，回采巷道压力随采高的增加而增加，以及已采区和工作面采动引起的支承压力的叠加作用，使巷道围岩应力增加，使得工作面超前支承压力影响距离加大，矿压显现剧烈，沿空留巷的顶板下沉量随开采厚度增加而增大，在工作面前方附近，巷道断面收缩率较大，若不采取合理的巷内支护方式将所留巷道的变形控制在一定的范围内，则很难保证所留巷道在下区段回采时能正常使用。以前国内沿空留巷巷内支护多采用金属支架，属被动支护，即使加大型钢重量、减小棚距仍难以维护所留巷道的稳定，因此有必要采用一种能主动提供支护阻力的巷内支护方式。

3）巷旁支护问题。巷旁支护作为沿空留巷的一个技术难点，在我国一直没有得到很好地解决。传统的巷旁支护存在支护阻力、可缩性等力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应、密闭性能差和机械化程度低等缺点，不利于巷道维护和防止采空区漏风与自燃发火。所以，长期以来我国沿空留巷基本上只是应用在条件较好的薄及中厚煤层，条件困难或厚煤层中采用这种方式留巷成功率不高，大部分留巷需要翻修方可复用。传统的巷旁支护方式只适用于中厚以下煤层的低瓦斯矿井和无自然发火倾向的煤层。高水速凝材料与高水灰渣材料巷旁充填、硬石膏等风力充填，都需要建立一套较为复杂的充填系统，而且充填设备性能不佳、充填材料成本较高。

4）沿空留巷理论研究问题。沿空留巷与一般的回采巷道不同，其巷道的一侧帮为煤体，另一侧帮为巷旁支护体，属大变形围岩，同时，还必须承受掘进和两次强烈的采动产生的叠加应力的影响，矿压显现剧烈，它是一项极其复杂的工程技术，但到目前为止，对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入，对沿空留巷所处的应力环境及其矿压显现规律掌握不够，构建的沿空留巷受力模型还不完善，还没有一套行之有效的沿空留巷支护参数设计方法，不能很好的指导沿空留巷工程实践，从而带来以下两种后果：一是因缺乏理论上的正确指导，在沿空留巷支护设计时，认为安全系数越高越好，造成不必要的经济损失；二是在沿空留巷设计时，常因巷内支护和巷旁支护参数选择不合理而导致留巷失败，影响正常生产和煤矿安全，并造成重大的经济损失。

沿空留巷技术是一项先进、绿色的煤矿开采技术。取消了维护巷道的煤柱，提高了煤炭资源采出率、充分利用合理开发煤炭资源、延长矿井服务年限、有利于矿山可持续发展；变掘巷为留巷，减少巷道掘进量、降低了冲击地压和瓦斯突出的危险性、有利于矿山的安全生产；缩短了准备时间，缓解采掘接替矛盾、提高了矿山的生产效率；不留煤柱，取消孤岛工作面及缩短搬家时间、减少了集中应力的影响、有利于防止发火，实现矿井安全生产和提高矿井技术经济效益，其社会效益也十分显著。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺，与现有技术相比，具有支撑效果好、易于实现等优点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护；

将墙体设置于采空区内工作面下缺口0.6m处，即墙体距离原巷道壁0.6m，墙宽0.5m，保留巷道宽度3.8m；墙高砌筑到下缺口顶板处；墙体上方用粉煤灰袋接顶；

墙体工艺流程：基底抄平→墙体放线→制备砂浆→立皮数杆、挂线→砌块排列→铺砂浆→砌块就位→校正→竖缝灌砂浆→勾缝；

墙体放线：砌体施工前，将地基面层按标高找平，放出第一皮砌块的轴线、砌体边线；

砌块排列：在墙体线范围内分块定尺、划线；排列砌块的方法和要求如下：

A、 砌块排列上、下皮应错缝搭砌，搭砌长度不得小于砌块高的1/3，也不应小于100mm。

B、砌体水平灰缝厚度一般为15mm，垂直灰缝宽度为20mm。大于30mm的垂直缝，应用C30的细石混凝土灌实；；

C、制配砂浆：砂浆配合比： 水：水泥：砂=350：460：1590；计量精度为水泥±1%，砂、水±3%以内，采用机械搅拌，搅拌时间不少于1.5min；

D、铺砂浆：将搅拌好的砂浆，通过灰车运至砌筑地点，在砌块就位前，用大铲、灰勺进行分块铺灰，铺灰长度不得超过2500mm；

E、立皮数杆、挂线：通过挂线保证砌块水平；立皮数杆前先在皮数杆上划出每皮砌块和灰缝的厚度，立皮数杆时应确保垂直度，挂线应拉紧；

F、砌块就位与较正：砌块砌筑前一天进行浇水湿润，冲去浮尘，清除砌块表面的杂物后方可搬运就位；砌筑就位应先远后近、先下后上、先外后内；每层开始时，应从定位砌块处开始；应吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉线控制砌体标高和墙面平整度；

砌块安装时，砌块底面要水平下落，对准位置，缓慢地下放，经小撬棒微撬，用托线板挂直、核正为止；

G、竖缝灌砂浆：每砌一皮砌块，就位校正后，用砂浆灌垂直缝，随后进行灰缝的原浆勾缝，深度一般为3～5mm；

H、沉降缝

为了避免基底不均匀沉降造成墙体破坏，每隔50m设沉降缝一道；

墙体稳定

1）沿空留巷墙体厚度为500mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开；

2）在沿空留巷巷道侧每隔1000mm紧靠墙体支设一根旧工字钢，也可用半圆木或圆木支柱代替，并在工字钢内侧挂荆芭或竹芭；

采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体；

掘进期间：顶板采用锚网索联合支护顶板；

留巷期间顶板补强支护

1）顶板补强

在工作面开缺口之前对原巷道顶板进行补强，主要以补打锚索为主，局部构造、断裂带附近加打锚杆，加强密度需根据具体情况确定；在巷道的两肩分别加打一根锚索；巷道中部加打一根锚索；

2）帮补强

在实体煤侧的下帮加挂塑料或金属网并加打两排排锚杆，分别打在巷帮高度为800mm和1600mm处，排拒为900mm；

回采影响期间顶板

加强临时支护:

工作面从端头架向前、向后加强支护，支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护，一字梁沿巷道走向布置，在此范围内使用4路梁进行支护；每梁一柱，每棵单体均穿铁鞋，单体液压支柱全部使用硬连接联锁生根；

端头支架下方及后方支护：

将下缺口高度控制在1.3m以下，采煤机在此处割端头煤时留1.5m长顶煤和夹矸护顶，需要将留下的夹矸和外链煤层托住，做为砌体墙的顶板支点；

砌墙施工地点设置在端头架后下方，使用4路型钢抬棚支护，即型钢配合单体液压支柱进行支护，一梁两柱，棚距1.0m，下端第一路距离巷道内侧巷帮0.6m，第二路距离第一路0.7m，第三路距离第二路0.6m，第四路距离第三路0.4m；第三路和第四路在采煤机割煤时替换成高柱单体，以确保π型钢梁接顶；

护巷方式

砌筑“砌体墙”护巷，利用倾斜煤层顶板活动规律在采空区下方固定一排“L”型金属网并用单体支柱和工字钢做辅助支护和挡矸；并在“L”型金属网外支设一排工字钢点柱和两排单体液压支柱；待采空区冒落的矸石将采空区下部充填满实，利用矸石承受顶板压力。

进一步的，如果留巷压力大，墙体有压裂漏风现象，并且伴有严重侧压，对墙体采取加强稳定支柱支护措施，待顶板压力稳定后，在墙体外侧喷射50mm的混凝土封闭墙体，防止漏风。

进一步的，回采影响期间顶板控制时，当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时，及时采取加强支护措施，在顶板破碎处采用Л型钢配合单体液压支柱支护，Л型钢沿巷道倾向布置，棚距0.8m，一梁3柱或4柱支设，每处支设的Л型钢棚不少于3棚。

进一步的，PⅡ硅酸盐水泥80%、50目标准砂20%、外加剂0.2%、固化剂0.2%、激发剂0.6%、发泡剂4.5%、聚丙烯纤维0.5%、水料比0.3。

一种回空巷道轻质混凝土砌块墙观测方式，

采用矿压无线传输在线监测系统；矿压无线监测系统包括带无线收发的液压支架压力传感器，数字式自动报警顶板离层仪，数字式墙体压力盒，数字式锚杆应力计，电源、线接收器、一个基站；

工作面液压支架上安装无线数字压力计，支架之间不用走线，位于工作面一端的压力监测子站用于收发各台无线压力计数据；无线数字压力计接力传输，无线信号从离收发机最远的那一台压力计依次向前递传，直至传至离收发机最近的那台压力计，所有数据最后从这台压力计传至无线接收机，然后通过通信电缆传至基站处理后再传至井上服务器进行数据处理；顺槽中安装的离层仪、墙体应力计、锚杆应力计均通过无线监测系统在线传输到地面；

(1) 沿空留巷矿压观测

①巷道变形监测和支柱受力监测

在沿空留巷中每隔100m布置一个巷道变形观测断面；

巷道变形监测内容包括顶、底板相对移近、两帮相对移近、顶板下沉以及底臌；根据监测结果，分析巷道周边围岩相对位移变化速度、变化量以及它们与回采工作面位置的关系，判断支护效果和围岩的稳定状况，为完善支护参数提供依据，同时了解回采巷道受采动影响的程度；

②巷旁支护墙体受力监测

在墙体中布置多个压力盒；压力盒布置在墙体的底部，通过预开地沟往外引线，使用无线检测系统在线采集自动传输到地面，或者使用机械式压力盒人工采集数据；

③顶板离层监测

在上、下顺槽中每隔30米布置一个顶板离层监测测点，测点的设置分两种情况，一种是对锚索锚固范围内顶板离层的监测，深部基点深约8m，浅部基点深部约3m；另一种情况是对锚杆锚固范围内顶板离层的监测，深部基点深约3m，浅部基点深部约2m位于锚杆锚固端部。

观测仪器采用无线系统的自动数字离层监测仪，由KJ24系统自动在线采集和传输；

④锚杆、锚索受力监测

在上、下顺槽中每隔30m布置一组监测断面，每个断面布置3台锚杆压力计，顶板和两帮各一个数字式锚杆、锚)应力，由KJ24无线监测系统在线采集并传输。

本发明的工作原理以及有益效果表现在：

制定了预制混凝土块砌墙巷旁支护的沿空留巷方式，提出沿空留巷顶板控制方法；进行沿空留巷顶板锚网索支护设计；

开发了大断面巷道多规格混凝土砌块错缝纵码成墙技术。解决沿空留巷的施工和巷旁支护难以适应综采高效、快速、大断面的矛盾。

1）取消了区段煤柱，提高了回采率，充分挖掘利用煤炭资源，实现可持续发展。

2）少掘了一条巷道，缩短了回采工作面的准备时间，缓解了采掘接续紧张的矛盾。

3）推动无煤柱开采的发展，探索了无煤柱开采的新思路，有利于防火和煤矿安全生产。

具体实施方式

下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面结合本实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种用于沿空留巷轻质高强混凝土砌块，其包括以下组分：PⅡ硅酸盐水泥、标准砂（50目）、外加剂（固含物40%）、固化剂、激发剂、发泡剂、聚丙烯纤维。

1）组分质量比如下：PⅡ硅酸盐水泥80质量份、标准砂（50目）20质量份、外加剂（固含物40%）0.2质量份、固化剂0.2质量份、激发剂0.6质量份、发泡剂4.5质量份、聚丙烯纤维0.5质量份。

水料比0.3。

混凝土砌块的制作、堆放和运输

砌块规格

长度（mm）×宽度（mm）× 厚度（mm）=500×200×200mm。

2）混凝土砌块制作

(1) 混凝土配制：按要求的强度制配混凝土，计量精度为水泥±1%，砂、水±3%以内，应采用机械搅拌，搅拌时间不少于3.0min。

(2) 混凝土砌块制作：采用钢板定制模具，内配上下两层Φ6@140双向钢筋网片，混凝土振动台振实以确保混凝土砌块的质量。

3) 混凝土砌块堆放养护

混凝土砌块脱模后用草帘覆盖洒水养护至少14天。

4）混凝土砌块搬运

混凝土砌块搬运堆放砌筑必须28天后，混凝土砌块达100%设计强度才可以搬运、堆放、砌筑。

墙体施工时，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施

墙体位置

为保护墙体下的稳定基础，将墙体设置于采空区内工作面下缺口0.6m处，即墙体距离原巷道壁0.6m，墙宽0.5m，保留巷道宽度3.8m。墙高砌筑到下缺口顶板（内链、外链夹矸）处，平均高度约1.3m。

墙体尺寸

巷旁支护墙体除了具有一定的强度外，还必须具备一定的宽度，使之能承受较大的压力和具有较高的稳定性，通常要求墙的宽高比大于0.5。由于工作面下端头留有较厚的顶煤（以及内链、外链夹矸），下缺口高度仅为1.3m，因此施工时墙宽可取0.5m能满足要求的。

巷旁支护墙体强度

巷旁支护墙体的整体抗压强度为20Mpa；随着工作面的推进，当发现墙体支护强度不够时，应及时调整巷旁支护设计参数。

墙体材料：采用上述的C30普通混凝土预制砌块。

支护方式：砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护墙。

墙体结构形式

采用加长、加厚混凝土块，错缝纵码砌筑矩形直墙，墙体宽度0.5m，高度1.2m。

砌筑用砂浆

1）砂浆等级： M20水泥砂浆。

2）砂浆配合比： 水：水泥：砂=350kg：460kg：1590kg。

其中：水泥为42.5普通硅酸盐水泥，砂为本地砂。

砌墙操作工艺

1） 工艺流程：基底抄平→墙体放线→制备砂浆→立皮数杆、挂线→砌块排列→铺砂浆→砌块就位→校正→竖缝灌砂浆→勾缝。

2）墙体放线：砌体施工前，应将地基面层按标高找平，依据砌筑图放出第一皮砌块的轴线、砌体边线。

3）砌块排列：按砌块排列图在墙体线范围内分块定尺、划线。排列砌块的方法和要求如下：

(1) 砌块砌体在砌筑前，应根据工程设计施工图，结合砌块的品种、规格、绘制砌体砌块的排列图，经审核无误，按图排列砌块。

(2) 砌块排列应从地基面排列，排列时尽可能采用主规格的砌块。

(3) 砌块排列上、下皮应错缝搭砌，搭砌长度不得小于砌块高的1/3，也不应小于100mm。

(4) 砌体水平灰缝厚度一般为15mm，垂直灰缝宽度为20mm。大于30mm的垂直缝，应用C30的细石混凝土灌实。

4）制配砂浆：按要求的强度制配砂浆，计量精度为水泥±1%，砂、水±3%以内，应采用机械搅拌，搅拌时间不少于1.5min。

5）铺砂浆：将搅拌好的砂浆，通过灰车运至砌筑地点，在砌块就位前，用大铲、灰勺进行分块铺灰，铺灰长度不得超过2500mm。

6）立皮数杆、挂线：皮数杆可以控制每皮砌块的竖向尺寸，保证铺灰厚度均匀，通过挂线保证砌块水平。立皮数杆前先在皮数杆上划出每皮砌块和灰缝的厚度，立皮数杆时应确保垂直度，挂线应拉紧。

7）砌块就位与较正：砌块砌筑前一天应进行浇水湿润，冲去浮尘，清除砌块表面的杂物后方可搬运就位。砌筑就位应先远后近、先下后上、先外后内；每层开始时，应从定位砌块处开始；应吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉线控制砌体标高和墙面平整度。

砌块安装时，砌块底面要水平下落，对准位置，缓慢地下放，经小撬棒微撬，用托线板挂直、核正为止。

8）竖缝灌砂浆：每砌一皮砌块，就位校正后，用砂浆灌垂直缝，随后进行灰缝的原浆勾缝，深度一般为3～5mm。

9）沉降缝

为了避免基底不均匀沉降造成墙体破坏，建议每隔50m设沉降缝一道。

墙体稳定措施

1）沿空留巷墙体厚度为500mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开，保证墙体呈连续的整体。

2）为保证墙体的稳定性，在沿空留巷巷道侧每隔1000mm紧靠墙体支设一根旧工字钢，也可用半圆木或圆木支柱代替，并在工字钢内侧挂荆芭或竹芭。

3）如果留巷压力大，墙体有压裂漏风现象，并且伴有严重侧压，对墙体采取加强稳定支柱支护措施。待顶板压力稳定后，在墙体外侧喷射50mm的混凝土封闭墙体，防止漏风。

4）墙体上方用粉煤灰袋接顶。

沿空留巷顶板控制主要包括掘进期间、回采影响期间及留巷期间的顶板的控制。

顶板控制的目的是使顶板在留巷前后都保持完整稳定，使巷旁墙体均匀承载。控制的关键是墙体上方的顶板控制。传统的沿空留巷对巷旁墙体上方的顶板没有任何控制措施。墙体施工结束后，在采掘过程中本来就已经被弱化的顶板在支承压力作用下很快变形破坏，造成墙体受力不均，巷道变形严重。

因此，为了控制和强化墙体上方的顶板，采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体。根据金刚煤矿的具体情况，提出预控留巷顶板的方案，在留巷前墙体上方顶板加强支护，留巷时不需再进行支护，工艺十分简单。

掘进期间顶板控制

掘进时巷道支护：顶板采用锚网索联合支护，锚杆间排距均为0.9m，锚杆长为2.3m，直径为18mm，托板规格为120×120×8 mm3。锚索间距3.6m，排距1.5m。锚索长度为5.25m，直径为15.24mm，锚索托板规格为400×200×20 mm3。巷道上帮自轨面上1m采用管缝式锚杆加锚网进行支护，管缝式锚杆长度为1.5m，直径35mm，间距为0.8m，排距0.9m。若遇顶板破碎，锚杆间排距缩小为0.8m。

锚杆锚固长度为0.5m，树脂锚固剂型号为MSK2350，锚固力不小于120KN；锚索锚固长度为1m，初预紧力不小于100KN，不大于120KN。

留巷期间顶板补强支护控制

1）顶板补强

由于巷掘进时在巷道顶板中部只打了两排锚索，且锚杆、锚索的间排距都比较大，考虑到沿空留巷时巷道顶板下沉量比较大，巷道变形较大，同时存在不均匀现象，因此，有必要在工作面开缺口之前对原巷道顶板进行补强，主要以补打锚索为主，局部构造、断裂带附近加打锚杆，加强密度需根据具体情况确定。在巷道的两肩分别加打一根锚索，规格为φ17.84000(mm)，间距与原锚索相距900mm，排拒为1800mm。巷道中部加打一根锚索规格为φ17.86000(mm)，排拒1800mm。

2）帮补强

由于留巷后巷道压力增加，为了增加煤帮的稳定性并防止片帮，在实体煤侧的巷帮（下帮）加挂塑料或金属网并加打两排排锚杆，分别打在巷帮高度为800mm和1600mm处，排拒为900mm。，但如遇断层或破碎地段，支护效果变差则需根据情况加密锚杆支护。

回采影响期间顶板控制

加强临时支护

根据-4111工作面顶板性质及矿压显现特征，工作面出口端头支架后砌墙施工处前后采用 “一字梁”配单体支护方式进行加强支护，具体如下：

(1) 工作面从端头架向前20m、向后100m加强支护，支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护，一字梁沿巷道走向布置，一字梁型号为DJB1200型。在此范围内使用4路DJB1200一字梁进行支护，第一路距巷道内侧巷帮500mm支设，中间靠墙体的一路（第二路）距内侧一字梁800mm支设，距中间另一路（第三路）1000mm，最外侧即第四路距第三路1000mm，距轨顺外帮700mm。每梁一柱，每棵单体均穿铁鞋，单体液压支柱全部使用硬连接联锁生根。

(2) 当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时，及时采取加强支护措施，在顶板破碎处采用Л型钢配合单体液压支柱支护，Л型钢沿巷道倾向布置，棚距0.8m，一梁3柱或4柱支设，每处支设的Л型钢棚不少于3棚。

3）端头支架下方及后方支护

为了确保支架下方及后方砌墙施工工作空间的安全，保证砌体墙的支撑效果，同时减少砌体墙施工的劳动强度和难度，在开工作面下缺口时需要控制缺口的高度。根据-4111工作面的具体条件将下缺口高度控制在1.3m以下，采煤机在此处割端头煤时留1.5m长顶煤和夹矸护顶，需要将留下的夹矸和外链煤层托住，做为砌体墙的顶板支点。

砌墙施工地点设置在端头架后下方，使用4路π型钢抬棚支护，即π型钢配合单体液压支柱进行支护，一梁两柱，棚距1.0m，下端第一路距离巷道内侧巷帮0.6m，第二路距离第一路0.7m，第三路距离第二路0.6m，第四路距离第三路0.4m。第三路和第四路在采煤机割煤时替换成高柱单体，以确保π型钢梁接顶。为保护砌筑施工现场，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护。

运输机巷沿空护巷设计

护巷方式

砌筑“砌体墙”护巷，利用倾斜煤层顶板活动规律在采空区下方固定一排“L”型金属网并用单体支柱和工字钢做辅助支护和挡矸。并在“L”型金属网外支设一排工字钢点柱和两排单体液压支柱。待采空区冒落的矸石将采空区下部充填满实，利用矸石承受顶板压力，从而减轻对“砌体墙”的矿压显现。

观测方式

采用KJ24矿压无线传输在线监测系统。KJ24矿压无线监测系统包括10个带无线收发的液压支架压力传感器，5个数字式自动报警顶板离层仪，5个数字式墙体压力盒，15个数字式锚杆应力计（5个断面），一个电源、一个无线接收器、一个基站（光端机）。

工作面液压支架上安装12台无线数字压力计，支架之间不用走线，位于工作面一端的压力监测子站用于收发各台无线压力计数据。无线数字压力计接力传输，无线信号从离收发机最远的那一台压力计依次向前递传，直至传至离收发机最近的那台压力计，所有数据最后从这台压力计传至无线接收机，然后通过通信电缆传至基站处理后再传至井上服务器进行数据处理。顺槽中安装的离层仪、墙体应力计、锚杆应力计均通过KJ24无线监测系统在线传输到地面。

观测内容

(1) 沿空留巷矿压观测

①巷道变形监测和支柱受力监测

为了掌握沿空留巷在采前、采动过程中及采后的变形情况，以及采动支承压力分布及采动影响程度，在沿空留巷中每隔100m布置一个巷道变形观测断面。

巷道变形监测内容包括顶、底板相对移近、两帮相对移近、顶板下沉以及底臌等。根据监测结果，可以分析巷道周边围岩相对位移变化速度、变化量以及它们与回采工作面位置的关系，判断支护效果和围岩的稳定状况，为完善支护参数提供依据，同时了解回采巷道受采动影响的程度。

②巷旁支护墙体受力监测

为了掌握墙体的受力与变形，在墙体中每隔30m布置一个压力盒。压力盒布置在墙体的底部，通过预开地沟往外引线，使用KJ24系统在线采集自动传输到地面，或者使用机械式压力盒人工采集数据。

③顶板离层监测

在上（下）顺槽中每隔30米布置一个顶板离层监测测点，测点的设置分两种情况，一种是对锚索锚固范围内顶板离层的监测，深部基点深约8m，浅部基点深部约3m；另一种情况是对锚杆锚固范围内顶板离层的监测，深部基点深约3m，浅部基点深部约2m位于锚杆锚固端部。

观测仪器采用KJ24系统的自动数字离层监测仪，由KJ24系统自动在线采集和传输。或都使用机械式离层仪人工观测。

④锚杆（锚索）受力监测

为了分析回采巷道采前和采动过程中锚杆(索)荷载的变化情况，监测锚杆(索)工作状态，为调整和修改支护参数提供实测数据。

在上（下）顺槽中每隔30m布置一组监测断面，每个断面布置3台锚杆压力计，顶板和两帮各一个数字式锚杆(锚索)应力，由KJ24无线监测系统在线采集并传输，或者安装液压式锚杆(锚索)应力测力计人工观测数据。

(2) 工作面矿压观测研究

采用仪器为KJ24监测系统的支架无线压力计，无线信号从离收发机最远的那一台压力计依次向前递传，直至传至离收发机最近的那台压力计，所有数据最后从这台压力计传至无线接收机，然后通过通信电缆传至基站处理后再传至井上服务器进行数据处理。

该仪器在整个工作面布置12台。

工作面也可以使用YHY-60本安型数字压力计，该仪器自动定期（通常5分钟）监测、自动存储，仪器中自带的存储器可保存7天的数据，可连续完整的自动监测支架的运行状况。在存储容量范围期间人工用红外线采集器自动采集综采支架测力仪保存的压力数据。采集器采集到的数据通过红外线接口传输到计算机，由矿压处理专用软件进行处理分析。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护；

将墙体设置于采空区内工作面下缺口0.6m 处，即墙体距离原巷道壁0.6m，墙宽 0.5m，保留巷道宽度3.8m；墙高砌筑到下缺口顶板处；墙体上方用粉煤灰袋接顶；

墙体工艺流程：基底抄平→墙体放线→制备砂浆→立皮数杆、挂线→砌块排列→铺砂浆→砌块就位→校正→竖缝灌砂浆→勾缝；

墙体放线 ：砌体施工前，将地基面层按标高找平，放出第一皮砌块的轴线、砌体边线；

砌块排列：在墙体线范围内分块定尺、划线；排列砌块的方法和要求如下：

A、 砌块排列上、下皮应错缝搭砌，搭砌长度不得小于砌块高的 1/3，也不应小于100mm ；

B、砌体水平灰缝厚度一般为 15mm，垂直灰缝宽度为 20mm ；大于 30mm 的垂直缝，应用 C30 的细石混凝土灌实 ；

C、制配砂浆 ：砂浆配合比 ： 水 ：水泥 ：砂 =350 ：460 ：1590 ；计量精度为水泥 ±1%，砂、 水 ±3% 以内，采用机械搅拌，搅拌时间不少于 1.5min ；

D、铺砂浆 ：将搅拌好的砂浆，通过灰车运至砌筑地点，在砌块就位前，用大铲、灰勺进行 分块铺灰，铺灰长度不得超过 2500mm ；

E、立皮数杆、挂线 ：通过挂线保证砌块水平 ；立皮数杆前先在皮数杆上划出每皮砌块和灰缝的厚度，立皮数杆时应确保垂直度，挂线应拉紧 ；

F、砌块就位与较正 ：砌块砌筑前一天进行浇水湿润，冲去浮尘，清除砌块表面的杂物后 方可搬运就位 ；砌筑就位应先远后近、先下后上、先外后内 ；每层开始时，应从定位砌块处 开始 ；应吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉线控制砌体标高和墙面平整度 ； 砌块安装时，砌块底面要水平下落，对准位置，缓慢地下放，经小撬棒微撬，用托线板挂 直、核正为止 ；

G、竖缝灌砂浆 ：每砌一皮砌块，就位校正后，用砂浆灌垂直缝，随后进行灰缝的原浆勾缝，深度一般为 3 ～ 5mm ；

H、沉降缝 为了避免基底不均匀沉降造成墙体破坏，每隔 50m 设沉降缝一道；

墙体稳定

1）沿空留巷墙体厚度为 500mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开；

2）在沿空留巷巷道侧每隔 1000mm 紧靠墙体支设一根旧工字钢，也可用半圆木或圆木支柱代替，并在工字钢内侧挂荆芭或竹芭； 采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体；

掘进期间：顶板采用锚网索联合支护顶板；

留巷期间顶板补强支护

1）顶板补强

在工作面开缺口之前对原巷道顶板进行补强，主要以补打锚索为主，局部构造、断裂带附近加打锚杆，加强密度需根据具体情况确定 ；在巷道的两肩分别加打一根锚索 ；巷道中部加打一根锚索 ；

2）帮补强

在实体煤侧的下帮加挂塑料或金属网并加打两排排锚杆，分别打在巷帮高度为 800mm和 1600mm 处，排拒为 900mm ；

回采影响期间顶板

加强临时支护 :

工作面从端头架向前、向后加强支护，支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护，一字梁沿巷道走向布置，在此范围内使用 4 路梁进行支护 ；每梁一柱，每棵单体均穿铁鞋，单体 液压支柱全部使用硬连接联锁生根 ；

端头支架下方及后方支护 ：

将下缺口高度控制在 1.3m 以下，采煤机在此处割端头煤时留 1.5m 长顶煤和夹矸护顶， 需要将留下的夹矸和外链煤层托住，做为砌体墙的顶板支点 ；

砌墙施工地点设置在端头架后下方，使用 4 路型钢抬棚支护，即型钢配合单体液压支柱进行支护，一梁两柱，棚距 1.0m，下端第一路距离巷道内侧巷帮 0.6m，第二路距离第一路 0.7m，第三路距离第二路 0.6m，第四路距离第三路 0.4m ；第三路和第四路在采煤机割煤时 替换成高柱单体，以确保 π 型钢梁接顶 ；

护巷方式 砌筑“砌体墙”护巷，利用倾斜煤层顶板活动规律在采空区下方固定一排“L”型金属网 并用单体支柱和工字钢做辅助支护和挡矸 ；并在“L”型金属网外支设一排工字钢点柱和两 排单体液压支柱 ；待采空区冒落的矸石将采空区下部充填满实，利用矸石承受顶板压力。

2.根据权利要求 1 所述的回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，如果留巷压力大，墙 体有压裂漏风现象，并且伴有严重侧压，对墙体采取加强稳定支柱支护措施，待顶板压力稳 定后，在墙体外侧喷射 50mm 的混凝土封闭墙体，防止漏风。

3.根据权利要求 1 所述的回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，回采影响期间顶板 控制时，当沿空留巷部分区域顶板破碎或顶底板压力显现较大时，及时采取加强支护措施， 在顶板破碎处采用 Л 型钢配合单体液压支柱支护，Л 型钢沿巷道倾向布置，棚距 0.8m，一 梁 3 柱或 4 柱支设，每处支设的 Л 型钢棚不少于 3 棚。