CN108590655B - 垒砌墙体实现沿空留巷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种料袋垒砌墙体实现沿空留巷的方法，它是利用装有水袋和硬化材料的料袋，按照墙体垒砌的方式沿工作面推进方向，在端头支架之后紧跟工作面一定的安全距离，用料袋垒砌墙体至顶板，边推进边垒砌，每铺设一袋应立即使水袋打开溢水，使水硬化材料湿润直至硬化凝固，保证能在最短时间内，达到有效的初始支撑强度；同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架作为临时补充支护。本发明袋式墙体的强度刚柔适宜，袋与袋之间形成良好的柔韧性，在膨胀剂与自重力的综合作用下，产生挤压效应，墙体及时产生弹性应变能力、形成理想的墙体强度与密实效果，不属于刚性支撑顶板，对顶板没有剪切破坏作用，顶板压应力分散，墙体支撑稳定。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采，尤其涉及无煤柱开采技术。
背景技术
无煤柱开采技术(沿空留巷技术)如图1所示，它是在煤矿开采工作面端头支架的后方，跟进工作面的推进方向上，通过人工方法建造人造巷帮，取代传统留设煤柱的方式，借助人造巷帮代替传统煤柱支撑顶板和隔离采空区；通过人造巷帮还留出可供下一个工作面使用的巷道(顺槽)，即沿空留巷(或旁巷)，形成符合通风安全与生产要求的工作面巷道；能够保证承受二次覆岩动力冲击作用。因此，无煤柱开采技术具有十分显著的减少煤炭资源损失、高产高效、提高井工投资效益、延长矿井开采寿命等直接价值效果。
目前，极具代表性的人造巷帮主要有注浆混凝土墙体法(柔模施工法)、膏体充填法(模板法)。注浆混凝土墙体法属于刚性支撑顶板，对顶板具有剪切破坏作用，因而导至顶板压应力集中，造成墙体支撑不稳定，持续发生不稳定变化效应，因此常需要不断地使用单体柱进行补强支护，形成安全隐患。膏体充填法虽然不属于刚性支撑顶板，但施工时需要大量膏体材料，而且工艺复杂。
由于上述方法都存不足，因此生产矿井尚不能或难以规模化普及与广泛推广应用。
发明内容
为了使无煤柱开采技术容易规模化普及与广泛推广应用，发明人结合长时间的跟踪研究，提出采用一种新的无煤柱开采人造墙体沿空留巷方法，该方法为垒砌墙体实现沿空留巷的方法。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种垒砌墙体实现沿空留巷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
一，料袋准备
在矿井地面建设配料搅拌站和料袋封装生产线，将混合均匀的水硬化材料与水袋封装在袋子中制成料袋备用；要求水袋封装在袋子中间位置，水袋的盛水量应满足浸润一袋水硬化材料的要求，水袋上设有破水口和伸到袋子外的破水拉绳；
水硬化材料包括基料100份、配料100份和速凝剂3-6份；其中：
基料为水泥和腻子粉，水泥和腻子粉的重量比为1:1；
配料为沙或粉煤灰或矸石灰其中一种或它们的混合物，视当地的配料资源而定；
要求料袋的尺寸和重量一致，尺寸和重量大小以方便搬动和垒砌为宜；
二，墙体垒砌
将地面制作备用的料袋运至井下，按照设计的留巷位置和人造巷帮的厚度，沿工作面推进方向，在端头支架之后随着工作面开采，用料袋垒砌墙体至顶板，边推进边垒砌；垒砌方式采用一般建筑垒砌方式，将料袋紧凑压茬叠放，层层压紧；垒砌时，每铺设一袋应立即使水袋打开溢水，每垒砌一层即刻洒水，使水硬化材料湿润直至硬化凝固，保证能在最短时间内，达到有效的初始支撑强度，待墙体完全固化后，以承受采空区上覆岩层沉陷压力与顶板垮落产生的冲击动力；
由于人造墙体完全达到设计支护强度需要一定时间，为防止留巷顶板变形破坏及留巷失败，在垒砌墙体施工过程中，同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架作为临时补充支护，待墙体硬化凝固后再将液压支架向前移动，顺序进行，直至施工完毕。
进一步，当顶底板条件差，煤层倾角大等情况时，为防止对墙体稳定性产生影响，应采用锚杆和钢带进行墙体支护。
进一步，当采空区上覆岩层沉陷作用对墙体产生的动力冲击作用较大时，采用以下措施之一：
1、在端头支架后方，沿人造墙体内侧斜向采空区，顺着工作面推向布置切顶钻孔，人为促使采空区覆岩层适时垮落卸压，主动降低覆岩沉陷时的动力冲击作用。
2、在墙体垒砌之前，在端头支架后方或在墙体部位的顶板上安装锚索，强化顶板与上覆岩层的稳固性。
本发明的优点
1、便于搬运、周转与仓储，垒砌墙体工艺简单，从物料的地面准备到井下施工，可以组成单一的施工管理组织，便于质量管理和运作；技术措施与管理容易，可操作性强。
2、袋式墙体的强度刚柔适宜，料袋与料袋之间形成良好的柔韧性，在自重力的综合作用下，产生挤压效应，墙体及时产生弹性应变能力、形成理想的墙体强度与密实效果，不属于刚性支撑顶板，对顶板没有剪切破坏作用，顶板压应力分散，墙体支撑稳定。墙体固化快，很快达强支护强度，保证了墙体的稳定性和生产跟进速度，以及相关安全技术要求。具有满足各种支护强度的条件要求。
附图说明
图1是本发明无煤柱开采技术平面布置示意图；
图2是本发明实施例的构造图；
图3是本发明实施例的垒砌墙体主视图示意图；
图4是本发明实施例的垒砌墙体支护主视图示意图；
图5是本发明实施例的垒砌墙体支护侧视图示意图；
图6是本发明实施例的移动组合式液压支架平面布置示意图；
图7是本发明实施例的布置切顶钻孔平面布置示意图；
图8是本发明实施例的墙体部位的顶板上锚索布置示意图；
图9是图8的A-A视图。
图例说明，1-料袋，2-水硬化材料，3-水袋，4-破水拉绳，5-锚杆，6-钢带，7-切顶钻孔，8-锚索，9-移动组合式液压支架，10-墙体。
具体实施方式
一种垒砌墙体实现沿空留巷的方法，按照如下步骤进行：
一、准备
在矿井地面建设配料搅拌站和封装生产线，如图2所示，将按一定重量比例混合搅拌均匀、称量一致的水硬化材料2与水袋3封装在袋子中制成料带1备用，要求水袋3封装在袋中间位置，水袋3上设有破水口和伸到袋外的破水拉绳4，水袋3的盛水量应满足浸润一袋水硬化材料2的要求，如图2所示；
水硬化材料2包括基料100份、配料100份和速凝剂3-6份；其中，基料为水泥和腻子粉，水泥和腻子粉的重量比为1:1；配料为沙或粉煤灰或矸石灰其中一种或混合物，视当地的配料资源而定；
要求料袋1的尺寸大小一致，长宽比为2:1，的重量一致，重量大小以方便搬动和垒砌为宜。
二，墙体垒砌
如图1所示，将地面制作备用的运至井下，按照设计的留巷位置和人造巷帮的厚度，沿工作面推进方向，在端头支架之后随着工作面开采用垒砌如图3所示墙体10，一直垒砌墙体至顶板，边推进边垒砌；垒砌方式采用一般建筑垒砌方式，紧凑压茬叠放；垒砌时，每铺设一料袋1应立即拉动破水拉绳4使水袋3打开溢水，每垒砌一层即刻洒水，使水硬化材料湿润直至硬化凝固，保证能在最短时间内，达到有效的初始支撑强度，墙体10完全固化后，以承受采空区上覆岩层沉陷压力与顶板垮落产生的冲击动力。
由于墙体10完全达到设计支护强度需要一定时间，为防止留巷顶板变形破坏及留巷失败，在垒砌墙体施工过程中，同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架9作为临时补充支护，待墙体10达到硬化凝固后再将液压支架向前移动，顺序进行，直至施工完毕，如图6所示。
进一步，当顶底板条件差，煤层倾角大等情况时，为防止对墙体10稳定性产生影响，应采用锚杆5和钢带6进行对墙体10加固稳定，如图4图5所示。
进一步，当采空区上覆岩层沉陷作用对墙体产生的动力冲击作用较大时，采用以下措施之一：
1、在端头支架后方，沿工作面推向、墙体10内侧斜向采空区布置切顶钻孔7，人为促使采空区覆岩层垮落卸压，主动降低覆岩沉陷时的动力冲击作用，如图7所示。
2、在墙体垒砌之前，在端头支架后方或在墙体10部位的顶板上方安装锚索8，强化顶板与上覆岩层的稳固性，如图8、图9所示。
Claims (3)
1.一种料袋垒砌墙体实现沿空留巷的方法，其特征在于，步骤如下：
第一步、料袋准备
在矿井地面建设配料搅拌站和料袋封装生产线，将混合均匀的水硬化材料与水袋封装在袋子中制成料袋备用；要求水袋封装在袋子中间位置，水袋的盛水量应满足浸润一袋水硬化材料的要求，水袋上设有破水口和伸到袋子外的破水拉绳；
水硬化材料包括基料100份、配料100份和速凝剂3-6份；其中：
基料为水泥和腻子粉，水泥和腻子粉的重量比为 1:1；
配料为沙或粉煤灰或矸石灰其中一种或它们的混合物；
要求料袋的尺寸一致、重量一致；
第二步、墙体垒砌
将地面制作备用的料袋运至井下，按照设计的留巷位置和人造巷帮的厚度，沿工作面推进方向，在端头支架之后随着工作面开采，用料袋垒砌墙体至顶板，边推进边垒砌；垒砌方式采用建筑垒砌方式，将料袋紧凑压茬叠放，层层压紧；垒砌时，每铺设一料袋应立即使水袋打开溢水，每垒砌一层即刻洒水，使水硬化材料湿润直至硬化凝固，保证能在最短时间内，达到有效的初始支撑强度，待墙体完全固化后，以承受采空区上覆岩层沉陷压力与顶板垮落产生的冲击动力；
在垒砌墙体施工过程中，同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架作为临时补充支护，待墙体达到初始支撑强度后再将液压支架向前移动，顺序进行，直至施工完毕。
2.如权利要求1所述的料袋垒砌墙体实现沿空留巷的方法，其特征在于，当顶底板破碎，煤层倾角大于30° 的情况时，采用锚杆和钢带进行墙体支护。
3.如权利要求1所述的料袋垒砌墙体实现沿空留巷的方法，其特征在于，当采空区上覆岩层沉陷作用对墙体产生动力冲击时，采用以下措施之一：
（1）、在端头支架后方，沿人造墙体内侧斜向采空区，顺着工作面推向布置切顶钻孔，人为促使采空区覆岩层适时垮落卸压；
（2）、在墙体垒砌之前，在端头支架后方或在墙体部位的顶板上安装锚索。
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Non-Patent Citations (2)
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| 关于人工超前回采与留巷充填流程优化的研究;马建荣;《第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集》;20090820;第93-101页 |
| 矿用新型无机固化膨胀充填材料特性试验研究;金永飞 等;《煤炭技术》;20140731;第33卷(第7期);第255-257页 |
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