CN105937401B - 一种u型通风一次掘进留设双巷的支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，包括掌子面掘进；∏型充填灌注可移动式模板(21)前移；安装抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置；灌注砼人工煤柱；步进；移架；跟随掘进掌子面掘进机(33)的推进这几个步骤。本U型通风一次掘进留设双巷的支护方法易于施工、安全可靠、节约成本，将一条巷道开掘后采用一分二的巷道留设方式，对掘进期间改善通风极为有利，少开掘一条回采巷道，节省大量人力资源，减少采煤工作面准备时间，缓解采掘工作接续紧张问题，取消区段煤柱、采用人工构筑砼墙结构，实现无煤柱开采、提高回采率，充分开发煤炭资源，可满足超前支承压力和采后峰值压力的多重采动影响的要求。

Description

一种U型通风一次掘进留设双巷的支护方法

技术领域

本发明涉及一种一次掘进留设双巷的方法，具体是一种适用于矿山井下开采回采巷道、上下山巷道等采区巷道砼浇注和充填墙体的支护方法以及沿空留巷工艺和方法，属于煤矿井下开采技术领域。

背景技术

沿着采空区边缘在原顺槽位置留巷的做法称为沿空留巷，沿空留巷具有回采率高、减少冲击地压、降低巷道掘进率、巷道后期维护费用少等优点，沿空留巷包括留设宽煤柱、窄煤柱和无煤柱开采技术，为了减少煤层开采区域的轨道巷和运输巷之间的煤柱损失，提高煤炭资源回采率可采用无煤柱开采技术，即在采煤过程中不留护巷煤柱而用其他方式维护巷道的开采技术。

目前沿空留巷包括钢筋混凝土支座维护巷道、充填带维护巷道、密集支护维护巷道、垛维护巷道、柔模充填体等，其实质是将已开采工作面的后方回采巷道采用木垛、砌筑矸石带、充填混凝土等方法使其巷道留设下来，作为下一个采面的回采巷道使用，但这些传统的沿空留巷技术存在以下不足：①成本高、适用性差、工艺复杂、切顶效果不佳、墙体片帮严重、稳定性差，坑木消耗量大；②在回采巷道掘进期间巷道通风差，影响施工接续、工作人员煤尘吸入量大、炮眼不易排出等；③采用紧随回采面充填巷旁混凝土墙体的方法，给回采工作面正常生产带来影响，相互干扰；④浇注混凝土人工充填墙体往往需要架模和拆模工作，增加工人劳动强度，无可移动式浇注模板；⑤在煤层开采期间，采煤面受到超前支承压力的影响，巷道发生片帮和严重变形，导致巷道被压垮或者充填墙体向采空区或巷道内严重挤压变形甚至剧烈地滑移现象，巷道净断面缩小，影响巷道正常使用，返修工作艰难，且影响辅助运输和通风。

为解决以上问题，现有加固和砌筑充填墙体主要方法有：采用高标号高强度的水泥、改进充填墙体材料配置、充填墙体外侧增设单体液压支护(砼支护、木支柱)等手段，这些手段虽然可以部分改善充填墙体的变形和滑移，但是不能从根本上解决问题，均属于被动支撑技术方法；另外，在通风问题上，现有技术仍采用传统局扇通风方式，即风筒进风、巷道出污风，无法解决通风问题，因此，如何有效控制和保证充填砼墙体的安全稳定性和减少墙体的变形、提高其自身自承能力、实质上解决巷道通风难等问题是目前需继续解决的重大安全生产技术难题。

总之，现有采用的沿空留巷技术，无论从墙体构筑支护设计思路还是从通风问题上依然存在不合理性，大多巷道施工要么将沿空留巷和顺槽分开掘进不能合理利用一条运输皮带排矸石、要么将回采采面采前巷道掘进与采后留巷互相独立，没有沿空留巷和顺槽施工视为一项整体系统工程、无法全盘考虑，导致沿空留巷墙体在超前支承压力和采后峰值压力的多重采动影响下，巷道无法正常使用，致使沿空留巷效果达不到预期的效果，甚至返修成本远高于掘进和留设煤柱的成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，采用主动支撑砼人工煤柱方法，方法便捷，能够实现易于施工、安全可靠、节约成本，不仅统筹设计将沿空留巷和回采顺槽一次采掘和支护施工完成，提供了较大的沿空留巷巷旁支护的整体支护强度、很好地解决了薄砼人工煤柱容易发生滑移和严重变形等难题，并且采用U型通风解决了巷道通风难的问题，可满足超前支承压力和采后峰值压力的多重采动影响的要求。

为实现上述目的，本U型通风一次掘进留设双巷的支护方法所采用的采掘作业生产线是在回采工作面巷道掘进时单巷开掘后紧跟掌子面后部由灌筑砼人工煤柱支护的中隔墙将单巷分成一侧为顺槽、另一侧为沿空留巷两个巷道，两个巷道内设置掘进机、胶带排矸运输机；所述的掌子面后部设有连通顺槽和沿空留巷的连通巷，顺槽、沿空留巷和连通巷共同构成U型通风，连通巷内设置超前支护自移式模板液压拉架支护装置，超前支护自移式模板液压拉架支护装置后端与中隔墙对接；所述的超前支护自移式模板液压拉架支护装置包括∏型充填灌注可移动式模板、中隔墙超前支护自移式液压支架和可移动式刮板机；∏型充填灌注可移动式模板包括位于侧面的模板侧面和位于前面的模板正面，模板侧面上设有具有单向进浆挡板的注浆孔，模板正面上设有模板门；所述的∏型充填灌注可移动式模板内置中隔墙内加固网，并由吊挂铁丝悬吊于巷道顶板的锚网或锚杆上；所述的中隔墙内设置抵抗墙体位移变形的滑动装置和水平方向设置的预应力锚固装置；所述的抵抗墙体位移变形滑动装置包括顶板抗滑加固锚杆、底板抗滑加固锚杆、顶板抗滑加固锚杆钻孔、底板抗滑加固锚杆钻孔、顶板扩孔、底板扩孔、顶底对接套管、型加强筋、绑扎铁丝和横向加强拉筋；板抗滑加固锚杆、顶板抗滑加固锚杆钻孔、顶板扩孔对应中隔墙设置在顶板上；底板抗滑加固锚杆、底板抗滑加固锚杆钻孔、底板扩孔对应中隔墙设置在底板上；型加强筋设置为多件，多件型加强筋对称竖直设置并通过绑扎铁丝进行固定，且多件型加强筋通过顶底对接套管与顶板抗滑加固锚杆和底板抗滑加固锚杆连接；横向加强拉筋横向钩挂固定设置在型加强筋之间；所述的水平方向设置的预应力锚固装置是先张法预应力锚固装置，包括先张螺纹拉筋、先张拉筋套管、先张拉筋锚具或螺母、止浆垫片和对接短锚杆；先张螺纹拉筋水平设置，先张螺纹拉筋的两端通过先张拉筋套管与穿过模板侧面的对接短锚杆连接，对接短锚杆通过止浆垫片和先张拉筋锚具或螺母固定安装在模板侧面上；

a)掌子面掘进：掘进掌子面采用掘进机施工，边掘边排矸石，排矸工作由胶带运输机辅助运输，同时对其顶板进行锚网索支护；

b)∏型充填灌注可移动式模板前移：将∏型充填灌注可移动式模板由中隔墙超前支护自移式液压支架牵引至指定位置；

c)安装抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置：施工人员开启模板门进入∏型充填灌注可移动式模板内部安装抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置后撤离；

d)灌注砼人工煤柱：混凝土灌注设备包括混凝土搅拌站、砼输送泵、砼输送管路，该套设备位于沿空留巷内，由沿空留巷超前支护自移式液压支架牵引，紧随∏型充填灌注可移动式模板移动施工，泵送混凝土通过∏型充填灌注可移动式模板的注浆孔灌注砼中隔墙；

e)步进：待混凝土强度达到规定要求后，拉架∏型充填灌注可移动式模板至下一灌注位置即完成一次灌注已浇筑中隔墙的充填工作面；

f)移架：移动沿空留巷超前支护自移式液压支架至下一工序位置；

g)跟随掘进掌子面掘进机的推进：重复上述步聚，完成一垛接一垛的已浇筑中隔墙的充填灌注工作。

作为本发明的一种实施方式，步骤c)安装水平方向先张法预应力锚固装置的具体步骤如下：在∏型充填灌注可移动式模板拉架至指定位置后，穿过模板侧面对穿孔将先张螺纹拉筋通过先张拉筋套管与对接短锚杆相互连接，并在对接短锚杆外端安装止浆垫片和先张拉筋锚具或螺母，并对先张拉筋锚具或螺母施加预应力，然后进行内部抵抗墙体位移变形滑动装置的安装，施工人员撤离后灌注混凝土，待混凝土强度达到规定要求后，保证先张螺纹拉筋与混凝土间有足够的粘结力时，拆卸对接短锚杆、先张拉筋锚具或螺母和止浆垫片，待移动∏型充填灌注可移动式模板至下一阶段后，再重新安装对接短锚杆、先张拉筋锚具或螺母和止浆垫片。

作为本发明的一种实施方式，步骤c)安装抵抗墙体位移变形滑动装置的具体步骤如下：在一次掘进巷道对顶板进行锚网索支护的同时在顶板和底板的指定位置钻取顶板抗滑加固锚杆钻孔和顶板扩孔以及底板抗滑加固锚杆钻孔和底板扩孔，清孔后连带树脂锚固剂一并安装顶板抗滑加固锚杆和底板抗滑加固锚杆，且保证顶板抗滑加固锚杆和底板抗滑加固锚杆的锚杆末端不外露出顶板和底板；当∏型充填灌注可移动式模板移动至该位置，采用顶底对接套管将型加强筋与顶板抗滑加固锚杆和底板抗滑加固锚杆连接，并采用绑扎铁丝将对称设置的型加强筋进行绑扎固定；且采用横向加强拉筋水平方向搭接固定在型加强筋上。

作为本发明的进一步改进方案，步骤c)中增加隔墙内加固网安装步骤：先将沿模板侧面的内侧铺设中隔墙内加固网，并采用吊挂铁丝将中隔墙内加固网的顶端捆绑着顶板顶锚杆或顶板网固定。

作为本发明的一种实施方式，所述的掌子面掘进包括顺槽掌子面掘进和沿空留巷掌子面掘进，掘进掌子面采用两台掘进机施工；顺槽掌子面掘进采用顺槽掘进机掘进对应可移动式刮板机前方掌子面，边掘边排矸石；沿空留巷掌子面掘进采用沿空留巷一侧的掘进机掘进端头煤岩体，掘进机后方将煤矸石直接落至下方对应的可移动式刮板机转载至顺槽端头位置，由胶带运输机辅助运输完成。

与现有技术相比，本一次掘进留设双巷采掘作业生产线①将一条巷道开掘后采用一分二的巷道留设方式，对掘进期间改善通风极为有利；

②少开掘一条回采巷道，节省大量人力资源，减少采煤工作面准备时间，缓解了采掘工作接续紧张问题；

③取消了区段煤柱，采用人工构筑砼墙结构，完全实现无煤柱开采，提高了煤炭回采率，充分开发了宝贵的煤炭资源；

④砼人工墙体的中隔墙采用中隔墙内设置抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置两大系统，提供了中隔墙体更高的刚度和密实度，很好地支撑和维护顶底板的稳定性能，较好地抵抗超前支承压力和采后峰值压力的多重采动影响仍保持墙体稳定，减少自然发火；

⑤中隔墙内灌注混凝土采用∏型充填灌注可移动式模板，取消了架模板和拆模板环节，减少工人劳动强度，节省工序衔接时间；

⑥混凝土泵送站可位于沿空留巷内，由沿空留巷超前支护自移式液压支架牵引，无需人工通过倒链等手段移动，降低劳动强度、提高功效，操作简单方便，安全可靠。

⑦通过本发明的实施，把整个墙体和顶底板结合成整体，有效地控制巷道围岩的变形，提高砼人工墙体整体稳定性，保障工作面采后沿空留巷成功留设，安全实用。

附图说明

图1是本发明采用掘进方式一时的平面布置结构示意图；

图2是本发明采用掘进方式二时的平面布置结构示意图；

图3是本发明的待充填砼段的正面示意图、图1和图2的C-C断面示意图；

图4是本发明的已充填砼段的正面示意图、图1和图2的D-D断面示意图；

图5是图3的A-A断面示意图；

图6是图3的B-B断面示意图；

图7是本发明∏型充填灌注可移动式模板的三维结构示意图。

图中：1、锚索，2、顶锚杆，3、顶板网，4、帮锚杆，5、帮部网，6、顶板抗滑加固锚杆，7、底板抗滑加固锚杆，8、顶板抗滑加固锚杆钻孔，9、底板抗滑加固锚杆钻孔，10、顶板扩孔，11、底板扩孔，12、顶底对接套管，13、型加强筋，14、绑扎铁丝，15、横向加强拉筋，16、先张螺纹拉筋，17、先张拉筋套管，18、先张拉筋锚具或螺母，19、止浆垫片，20、中隔墙内加固网，21、∏型充填灌注可移动式模板，21-1、模板侧面，21-2、模板正面，22、注浆孔，23、单向进浆挡板，24、模板侧面对穿孔，25、吊挂铁丝，26、已浇筑中隔墙，27、沿空留巷超前支护自移式液压支架，28、中隔墙超前支护自移式液压支架，28-1、顶底板支撑千斤，28-2、底部支撑板，28-3、模板横向拉伸千斤，28-4、顶推，28-5、顶部支撑板，29、可移动式刮板机，30、排矸胶带运输机，31、横向拉筋肋，32、纵向拉筋肋，33、掘进机，34、对接短锚杆，35、沿空留巷，36、顺槽，37、中隔墙，38、接续采面，39、待采工作面，40、模板门。

具体实施方式

无煤柱开采的沿空巷道留设要要经历开掘巷道、掘后巷道稳定、回采超前支承压力扰动影响、回采后支承压力峰值、采后压力恢复等五个阶段，本发明U型通风中“沿空留巷+中隔墙+顺槽”一次掘进留设双巷及支护方法，将沿空留巷、巷旁砼人工煤柱、回采顺槽视为一个整体一并开掘，在采面顺槽掘进期间将沿空留巷作为掘进期间排污风巷道使用，回采期间亦作为邻近顺槽的辅助运输巷道使用，在下一区段采煤阶段保留为沿空留巷，做为回采顺槽使用。

本发明U型通风中“沿空留巷+中隔墙+顺槽”一次掘进留设双巷及支护方法的具体作法是，在回采工作面巷道掘进阶段，对巷道掘进的具体安排：将一条巷道开掘后采用一分二的巷道留设方式，一侧为顺槽、另一侧为沿空留巷，沿空留巷和顺槽统称为双巷，紧跟掌子面其后由中隔墙将单巷分成双巷，双巷间灌筑砼人工煤柱支护，1～3台掘进机掘进、一条胶带运输机排矸、U型通风方式、中隔墙内设置抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置两大系统，既可限制中隔墙体与顶底板间发生位移和错动、提高墙体整体强度、改善墙体的抗滑移变形的能力、强化墙体的稳固性能，特别是在回采期间的采动支承压力影响和顶板不均匀受力作用下有效地防止墙体两侧发生的挠曲变形和错位滑移，大大控制顶底板和帮部变形，保证巷道有效断面；在双巷掘进期间，顺槽和沿空留巷由掌子面的连通道构成了U型通风方式，克服了独头通风的弊端。双巷间构筑中隔墙体作为砼人工煤柱，沿空留巷在上一个采面开采期间可作为辅助运输巷道使用，在下一个面开采时可作为顺槽使用，中隔墙构成了沿空留巷的巷旁支护墙体。

本发明在实施例中的关键问题取决于砼人工煤柱选取的支护方法和支护工艺，沿空留巷在多重矿山压力扰动影响下，要保证沿空留巷能抵抗巷道采动压力，而无需维修仍可继续使用，保证工作面正常接续生产。

以下结合附图对本发明的一个实施例做进一步的描述：

如图3、图4中示出本发明一次掘进留设双巷及支护方法中的“沿空留巷+中隔墙+顺槽”待充填砼段和已充填砼段的正面布置情况，图5、图6中示出本发明一次掘进留设双巷中“超前支护段、待充填砼段和已充填砼段”各组件结构装配的侧面布置情况，图1、图2中示出本发明“沿空留巷+中隔墙+顺槽”在一次掘进留设双巷中平面布置结构布置情况。

图中所示巷道掘进断面为矩形断面，从停采线至开切眼之间沿着巷道掘进方向全长布置，将一次开掘巷道从巷中采用“一分二”形式，在掘进巷道的中间设置中隔墙体37，左侧为回采顺槽36，右侧为沿空留巷35即下一区段回采工作面的顺槽，一侧开掘巷道顶板按照锚网索布置，即锚索1+顶锚杆2+顶板网3，巷道两帮布设锚网形式，即帮锚杆4+帮部网5。

巷道中部中隔墙37作为回采顺槽36和沿空留巷35一侧巷帮支护结构，共同支撑顶板来压。

断面C-C和断面D-D的指向是从停采线指向开切眼，断面A-A和断面B-B的指向是从沿空留巷35指向顺槽36。

如图1至图7所示，本发明的U型通风中“沿空留巷+中隔墙+顺槽”一次掘进留设双巷支护结构，包括沿空留巷35和顺槽36的锚网索支护外，主要为中隔墙体结构，中隔墙体37结构包括布抵抗墙体位移变形滑动装置系统、水平方向先张法预应力锚固装置系统、中隔墙内加固网20和灌注的混凝土，其中抵抗墙体位移变形滑动装置系统由顶板抗滑加固锚杆6、底板抗滑加固锚杆7、顶板抗滑加固锚杆钻孔8、底板抗滑加固锚杆钻孔9、顶板扩孔10、底板扩孔11、顶底对接套管12、型加强筋13、绑扎铁丝14和横向加强拉筋15构成；水平方向先张法预应力锚固装置系统包括先先张螺纹拉筋16、先张拉筋套管17、先张拉筋锚具或螺母18、止浆垫片19和对接短锚杆34构成。

抵抗墙体位移变形滑动装置系统可有效地起到限制中隔墙发生水平方向开裂和变形及中隔墙体与顶底板间发生位移和错动，提高中隔墙整体强度，改善墙体抗滑移变形能力。

通常采用的充填墙体极限抗拉应变能力有限，在覆岩采动压力下受拉区域易发生混凝土开裂和“起包”现象整体构件的刚度小而挠度大，导致充填帮部变形增大、甚至破坏加深，为了克服普通充填墙体过早裂缝与其内部钢筋变形协调不一致、无法发挥作用的弊端，本发明采用先张法预应力锚固装置系统，使中隔墙整体砼内部结构受拉，通过对先张螺纹拉筋事先给予水平方向张拉力，将钢筋的反向收缩弹力施加给混凝土，使得中隔墙体内的混凝土受到一个预紧压应力作用，使其产生一定的挤压变形，当中隔墙体受到采动压力作用后，受压力区域产生的拉伸应变首先与压缩应变相互抵消，然后在伴随采动压力的增加，中隔墙砼才逐渐被拉伸，极大地控制了中隔墙体帮部变形，有效地提高中隔墙体整体构件刚度、开裂性能和耐久性能，与常见的充填墙体相比，本发明的中隔墙墙体具有厚度薄、界面小、省材料等优点。

本发明的U型通风中“沿空留巷+中隔墙+顺槽”一次掘进留设双巷支护结构的施工方法具体如下：

a)顺槽36掌子面掘进：待上一个循环工序完成后，掘进掌子面采用两台掘进机施工，如图1所示，先采用顺槽36掘进机掘进可移动式刮板机29前方掌子面，边掘边排矸石，排矸工作由胶带运输机30辅助运输，同时为保证端头不发生冒顶事故对其顶板进行锚网索支护，并钻进顶、底板抗滑加固锚杆钻孔8和顶板扩孔10以及底板抗滑加固锚杆钻孔9和底板扩孔11，如图3所示，清孔后连带树脂锚固剂一并安装顶板抗滑加固锚杆6和底板抗滑加固锚杆7，保证6和7的锚杆末端不外漏出顶底板，避免拉架设备破坏锚杆螺纹，保证锚杆螺纹正常使用，便于后期顶底对接套管12的顺利安装；

b)将∏型充填灌注可移动式模板21由中隔墙超前支护自移式液压支架28牵引至指定位置：施工人员开启模板门40进入∏型充填灌注可移动式模板21内部，待中隔墙超前架28前方锚网索支护和顶板抗滑加固锚杆6和底板抗滑加固锚杆7安装完毕及上一阶段∏型充填灌注可移动式模板21内混凝土达到预设强度后，先采用扳手或人工卸下先张拉筋锚具或螺母18、止浆垫片19和对接短锚杆34，然后泄压顶底板支撑千斤28-1，并依靠模板横向拉伸千斤28-3顶住模板正面21-2推动中隔墙超前支护自移式液压支架28整体向前推移，待达到指定位置后，重新撑起顶底板支撑千斤28-1，使其顶部支撑板28-5底部支撑板底部支撑板28-2完全接触顶底板且受力，然后回拉模板横向拉伸千斤28-3一同牵引∏型充填灌注可移动式模板21达到下一阶段灌注位置，最后由顶推横向千斤28-4调整可移动式刮板机29至合适位置；

c)沿空留巷35掌子面掘进：采用沿空留巷35一侧的掘进机掘进端头煤岩体，掘进机后方可将煤矸石直接落至下方对应的可移动式刮板机29转载至顺槽36端头位置，由胶带运输机30辅助运输完成；

d)中隔墙内布置抵抗墙体位移变形滑动装置系统安装：当∏型充填灌注可移动式模板21移动至对应位置(如图6所示)，采用顶底对接套管12将型加强筋13与顶板抗滑加固锚杆6和底板抗滑加固锚杆7连接，并采用绑扎铁丝14将对称设置的型加强筋13绑扎一起；且采用带弯钩的横向加强拉筋15水平方向搭接型加强筋13，抵抗墙体位移变形滑动装置系统可有效地提高中隔墙整体强度，改善墙体抗滑移变形能力；

e)中隔墙内加固网20安装：先将沿模板侧面21-1的内侧铺设中隔墙内加固网20，并采用吊挂铁丝25将中隔墙内加固网20的顶端捆绑着顶板顶锚杆2或顶板网3固定，中隔墙内加固网20采用Φ6钢筋网焊接而成；

f)水平方向先张法预应力锚固装置两大系统安装：在∏型充填灌注可移动式模板21内部，穿过模板侧面对穿孔24将先张螺纹拉筋16通过先张拉筋套管17与对接短锚杆34相互连接，并在对接短锚杆34外端安装止浆垫片19和先张拉筋锚具或螺母18；

g)先张拉筋锚具或螺母18预应力施加：中隔墙37内部抵抗墙体位移变形滑动装置钢筋的绑扎和安装工作准备就绪后，人员经由模板门40撤出，关闭模板门40门锁；然后准备对先张螺纹拉筋16施加预应力，由于模板侧面21-1受到模板正面21-2和已灌注好的中隔墙体的限制作用，对先张拉筋锚具或螺母18施加预应力；

h)灌注砼人工煤柱：混凝土灌注设备由混凝土搅拌站、砼输送泵、砼输送管路等一套设备完成，设备砼输送泵选用HBMG30/9-45S防爆混凝土泵，管路公称直径为DN100mm，混凝土搅拌站选用MJZC150矿用混凝土搅拌机，该套设备位于沿空留巷内，由沿空留巷超前支护自移式液压支架27牵引，紧随∏型充填灌注可移动式模板21移动施工，泵送混凝土通过∏型充填灌注可移动式模板21的注浆孔22灌注砼中隔墙，灌注期间防止浆液倒灌回混凝土输送管，在其注浆孔22处安设单向进浆挡板23，可使砼浆液“只进不出”；待混凝土强度达到规定要求后，保证先张螺纹拉筋16与混凝土间有足够的粘结力时，拆卸对接短锚杆34、先张拉筋锚具或螺母18和止浆垫片19，待移动∏型充填灌注可移动式模板21至下一阶段后，再重新安装先张拉筋锚具或螺母18及托板等，该安装方法不影响∏型充填灌注可移动式模板21的正常移架，拉架∏型充填灌注可移动式模板21至下一灌注位置即完成一次灌注已浇筑中隔墙26的充填工作面；移动沿空留巷超前支护自移式液压支架27至下一工序位置；

i)跟随掘进掌子面掘进机33的推进：重复上述步聚，完成一垛接一垛的已浇筑中隔墙26的充填灌注工作，通过中隔墙内布置抵抗墙体位移变形滑动装置系统将顶底板围岩体与中隔墙体完整地结合形成一个整体结构，并通过水平方向先张法预应力锚固装置系统有效地约束和限制围岩的剪切、拉伸破坏与变形。

Claims (5)

1.一种U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，其特征在于，所采用的采掘作业生产线是在回采工作面巷道掘进时单巷开掘后紧跟掌子面后部由灌筑砼人工煤柱支护的中隔墙(37)将单巷分成一侧为顺槽(36)、另一侧为沿空留巷(35)两个巷道，两个巷道内设置掘进机、胶带排矸运输机；所述的掌子面后部设有连通顺槽和沿空留巷的连通巷，顺槽(36)、沿空留巷(35)和连通巷共同构成U型通风，连通巷内设置超前支护自移式模板液压拉架支护装置，超前支护自移式模板液压拉架支护装置后端与中隔墙对接；所述的超前支护自移式模板液压拉架支护装置包括∏型充填灌注可移动式模板(21)、中隔墙超前支护自移式液压支架(28)和可移动式刮板机(29)；∏型充填灌注可移动式模板(21)包括位于侧面的模板侧面(21-1)和位于前面的模板正面(21-2)，模板侧面(21-1)上设有具有单向进浆挡板(23)的注浆孔(22)，模板正面(21-2)上设有模板门(40)；所述的∏型充填灌注可移动式模板(21)内置中隔墙内加固网(20)，并由吊挂铁丝(25)悬吊于巷道顶板的锚网或锚杆上；所述的中隔墙(37)内设置抵抗墙体位移变形的滑动装置和水平方向设置的预应力锚固装置；所述的抵抗墙体位移变形滑动装置包括顶板抗滑加固锚杆(6)、底板抗滑加固锚杆(7)、顶板抗滑加固锚杆钻孔(8)、底板抗滑加固锚杆钻孔(9)、顶板扩孔(10)、底板扩孔(11)、顶底对接套管(12)、型加强筋(13)、绑扎铁丝(14)和横向加强拉筋(15)；顶板抗滑加固锚杆(6)、顶板抗滑加固锚杆钻孔(8)、顶板扩孔(10)对应中隔墙(37)设置在顶板上；底板抗滑加固锚杆(7)、底板抗滑加固锚杆钻孔(9)、底板扩孔(11)对应中隔墙设置在底板上；型加强筋(13)设置为多件，多件型加强筋(13)对称竖直设置并通过绑扎铁丝(14)进行固定，且多件型加强筋(13)通过顶底对接套管(12)与顶板抗滑加固锚杆(6)和底板抗滑加固锚杆(7)连接；横向加强拉筋(15)横向钩挂固定设置在型加强筋(13)之间；所述的水平方向设置的预应力锚固装置是先张法预应力锚固装置，包括先张螺纹拉筋(16)、先张拉筋套管(17)、先张拉筋锚具或螺母(18)、止浆垫片(19)和对接短锚杆(34)；先张螺纹拉筋(16)水平设置，先张螺纹拉筋(16)的两端通过先张拉筋套管(17)与穿过模板侧面(21-1)的对接短锚杆(34)连接，对接短锚杆(34)通过止浆垫片(19)和先张拉筋锚具或螺母(18)固定安装在模板侧面(21-1)上；

具体支护方法如下：

a)掌子面掘进：掘进掌子面采用掘进机(33)施工，边掘边排矸石，排矸工作由胶带运输机(30)辅助运输，同时对其顶板进行锚网索支护；

b)∏型充填灌注可移动式模板(21)前移：将∏型充填灌注可移动式模板(21)由中隔墙超前支护自移式液压支架(28)牵引至指定位置；

c)安装抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置：施工人员开启模板门(40)进入∏型充填灌注可移动式模板(21)内部安装抵抗墙体位移变形滑动装置和水平方向先张法预应力锚固装置后撤离；

d)灌注砼人工煤柱：混凝土灌注设备包括混凝土搅拌站、砼输送泵、砼输送管路，该套设备位于沿空留巷内，由沿空留巷超前支护自移式液压支架(27)牵引，紧随∏型充填灌注可移动式模板(21)移动施工，泵送混凝土通过∏型充填灌注可移动式模板(21)的注浆孔(22)灌注砼中隔墙；

e)步进：待混凝土强度达到规定要求后，拉架∏型充填灌注可移动式模板(21)至下一灌注位置即完成一次灌注已浇筑中隔墙(26)的充填工作面；

f)移架：移动沿空留巷超前支护自移式液压支架(27)至下一工序位置；

g)跟随掘进掌子面掘进机(33)的推进：重复上述步聚，完成一垛接一垛的已浇筑中隔墙(26)的充填灌注工作。

2.根据权利要求1所述的U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，其特征在于，步骤c)安装水平方向先张法预应力锚固装置的具体步骤如下：在∏型充填灌注可移动式模板(21)拉架至指定位置后，穿过模板侧面对穿孔(24)将先张螺纹拉筋(16)通过先张拉筋套管(17)与对接短锚杆(34)相互连接，并在对接短锚杆(34)外端安装止浆垫片(19)和先张拉筋锚具或螺母(18)，并对先张拉筋锚具或螺母(18)施加预应力，然后进行内部抵抗墙体位移变形滑动装置的安装，施工人员撤离后灌注混凝土，待混凝土强度达到规定要求后，保证先张螺纹拉筋(16)与混凝土间有足够的粘结力时，拆卸对接短锚杆(34)、先张拉筋锚具或螺母(18)和止浆垫片(19)，待移动∏型充填灌注可移动式模板(21)至下一阶段后，再重新安装对接短锚杆(34)、先张拉筋锚具或螺母(18)和止浆垫片(19)。

3.根据权利要求1所述的U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，其特征在于，步骤c)安装抵抗墙体位移变形滑动装置的具体步骤如下：在一次掘进巷道对顶板进行锚网索支护的同时在顶板和底板的指定位置钻取顶板抗滑加固锚杆钻孔(8)和顶板扩孔(10)以及底板抗滑加固锚杆钻孔(9)和底板扩孔(11)，清孔后连带树脂锚固剂一并安装顶板抗滑加固锚杆(6)和底板抗滑加固锚杆(7)，且保证顶板抗滑加固锚杆(6)和底板抗滑加固锚杆(7)的锚杆末端不外露出顶板和底板；当∏型充填灌注可移动式模板(21)移动至该位置，采用顶底对接套管(12)将型加强筋(13)与顶板抗滑加固锚杆(6)和底板抗滑加固锚杆(7)连接，并采用绑扎铁丝(14)将对称设置的型加强筋(13)进行绑扎固定；且采用横向加强拉筋(15)水平方向搭接固定在型加强筋(13)上。

4.根据权利要求1所述的U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，其特征在于，步骤c)中增加中隔墙内加固网(20)安装步骤：先将沿模板侧面(21-1)的内侧铺设中隔墙内加固网(20)，并采用吊挂铁丝(25)将中隔墙内加固网(20)的顶端捆绑着顶板顶锚杆(2)或顶板网(3)固定。

5.根据权利要求1所述的U型通风一次掘进留设双巷的支护方法，其特征在于，所述的掌子面掘进包括顺槽掌子面掘进和沿空留巷掌子面掘进，掘进掌子面采用两台掘进机施工；顺槽掌子面掘进采用顺槽掘进机掘进对应可移动式刮板机(29)前方掌子面，边掘边排矸石；沿空留巷掌子面掘进采用沿空留巷一侧的掘进机掘进端头煤岩体，掘进机后方将煤矸石直接落至下方对应的可移动式刮板机(29)转载至顺槽(36)端头位置，由胶带运输机(30)辅助运输完成。