CN110130978B - 一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法 - Google Patents

一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法 Download PDF

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Abstract

一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，属于采煤技术领域。包括以下步骤：在破碎区段架棚外侧打设单体液压支柱向里背上钢筋网和废旧的风筒布形成一个充填空间；在充填空间内充填高分子发泡材料形成下止浆墙；采用注浆材料充填小窑破坏区直至架棚上方漏浆；在小窑破坏段从巷道肩窝处钻倾向孔充填高分子发泡材料固结形成上止浆墙；采用注浆材料充填直至将小窑破坏区端头充填满为止。该发明能有效能防止充填浆液渗漏，节省充填材料用量，提高充填效率，能最大限度地回收小窑破坏区煤炭资源，提高矿井服务年限。

Description

一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法
技术领域
本发明涉及一种厚煤层破碎煤帮封堵方法，尤其适用于煤矿井下巷道使用的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法。
背景技术
在我国山西、内蒙古和陕西等省份存在许多小窑开采对大型井田优质煤炭资源的破坏。小窑开采时煤炭资源回收率很率，一般回收率在20％以下。据统计仅山西省被小窑破坏的残留煤炭资源就高达220亿吨，且80％为150m以浅资源，该类资源煤质普遍较好，地质构造简单，且为低瓦斯、无承压水威胁的煤层，开采条件十分优越。经过小窑破坏后的煤层复采对我国煤炭工业可持续发展具有重要的意义。
复采时通常采用长壁机械化综采(放)开采方法，采用该方法时进风巷或回风巷不同程度会遇到小窑破坏区。当工作面与小窑破坏区巷道平行时，对回采面的影响最大，目前主要采用充填的方式处理小窑破坏区。通常，小窑破坏区与进风巷或回风巷的交叉段破碎，通常采用小间距工钢梯形棚支护，但回采时，容易发生顶板超前破断、支架压架等安全事故。为防止事故发生，通常采用注浆充填的办法将交叉破碎带及小窑破坏区充填空巷充填材料或(超)高水材料，但该类充填材料凝固需要一定的时间，注浆充填时浆液会沿破碎煤壁渗漏，严重影响充填注浆效果。前人也采用过在工字钢棚喷射混凝土的方式，对巷道范围内的密闭效果很好，但对巷道上方空区和冒落的煤矸石封闭处理也无能为力，并且工字钢喷射高强度的混凝土后对回采和工字钢复用都有影响。
发明内容
针对上述技术的不足之处，提供一种施工快速，能够保证连续注浆，提高充填效率的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法。
为实现上述目的，本发明的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于步骤为：
步骤一：使用锚网索在巷道正常掘进时进行支护，当巷道掘进遇到小窑破坏区时，针对小窑破坏区的破碎区段内的巷道位置设置架棚进行支护，防止小窑区冒落煤矸石继续垮塌，并在架棚的左右两侧和顶板上设置木板；
步骤二：在破碎区段架棚靠工作面侧间隔打设单体液压支柱，单体液压支柱的上部距架棚的棚腿100-300mm，在单体液压支柱和架棚围成的小空间内沿单体液压支柱整个面背上钢筋网和废旧的风筒布，从而形成由钢筋网和废旧的风筒布构成的墙面，墙面与正常巷道支护段的煤壁形成一个充填空间；
步骤三：在架棚巷道内将废旧的风筒布扎破向充填空间内充填高分子发泡材料，直待高分子发泡材料凝固后在架棚下形成下止浆墙；
步骤四：从下止浆墙同侧的正常段锚杆支护的煤壁倾斜向上或从止浆墙顶往小窑破坏区施工一个或多个钻孔，利用钻孔向小窑破坏区中充填注浆材料直至架棚上方漏浆后停止充填；
步骤五：在小窑破碎段从巷道肩窝处以50-90°角度向小窑区冒落煤矸石施工多个倾向钻孔，钻孔深度直至冒落煤矸石与顶板的空隙，钻孔间距为0.6-1.0m，然后向倾向钻孔中塞入花管，超过冒落煤矸石与顶板的空隙即可，利用花管向倾向钻孔内充填高分子发泡材料将架棚上方的空洞及破碎煤岩体固结，形成上止浆墙，从而在小窑破坏区的冒落煤矸石与顶板的空隙两端头处形成一道完整的止浆墙防止渗漏；
步骤六：从止浆墙同侧的正常巷道支护段的煤壁向小窑破坏区上方或从止浆墙上方向冒落煤矸石与顶板的空隙施工一个或多个钻孔，并通过钻孔对小窑破坏区端头的冒落煤矸石与顶板的空隙进行注浆充填，直至将上止浆墙间的冒落煤矸石与顶板的空隙充填满形成充填材料与煤矸石的凝固体从而完成充填。
架棚为小间距架棚，架棚的棚间距在250～500mm之间，架棚的棚腿采用拉杆相连，以防发生倾倒。
间隔打设的架棚单体液压支柱设置间距为500～900mm，与煤壁形成的充填空间顶部距架棚水平距离为100～300mm之间，单体液压支柱垂直打设。
所述的高分子发泡材料可为发泡倍数为10～25倍之间，强度不大于2MPa，包括罗克休、瑞斯夫，注浆材料为空巷充填材料或(超)高水充填材料，其凝固后强度不大于20MPa。
所述的注浆材料充填范围超过巷道水平距离15m以上，以保证工作面的安全回采。
有益效果：
本发明工艺简单、快速方便施工，工人易掌握；充填材料用料少，节省充填成本；增加可采储量，能最大限度地回收小窑破坏区煤炭资源；增加矿井服务年限，提高矿井生产效益和可持续发展。在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法的断面示意图。
图2是本发明的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法的下部止浆墙断面示意图。
图3是本发明的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法的上部止浆墙断面示意图。
1-巷道，2-架棚，3-木板，4-小窑区冒落煤矸石，5-冒落煤矸石与顶板的空隙，6-钢筋网及废旧风筒布，7-高分子发泡材料，8-单体液压支柱，9-花管，10-充填材料与煤矸石的凝固体，11-下止浆墙，12-上止浆墙
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步说明：
本发明的充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其步骤为：
如图1所示，步骤一：使用锚网索在巷道正常掘进时进行支护，当巷道1掘进遇到小窑破坏区时，针对小窑破坏区的破碎区段内的巷道1位置设置架棚2进行支护，防止小窑区冒落煤矸石4继续垮塌，并在架棚2的左右两侧和顶板上设置木板3；架棚2为小间距架棚，架棚的棚间距在250～500mm之间，架棚的棚腿采用拉杆相连，以防发生倾倒；间隔打设的架棚单体液压支柱8设置间距为500～900mm，与煤壁形成的充填空间顶部距架棚水平距离为100～300mm之间，单体液压支柱垂直打设；
如图2所示，步骤二：在破碎区段架棚2靠工作面侧间隔打设单体液压支柱8，单体液压支柱8的上部距架棚2的棚腿100-300mm，在单体液压支柱8和架棚2围成的小空间内沿单体液压支柱8整个面背上钢筋网和废旧的风筒布6，从而形成由钢筋网和废旧的风筒布6构成的墙面，墙面与正常巷道支护段的煤壁形成一个充填空间；
步骤三：在架棚巷道内将废旧的风筒布扎破向充填空间内充填高分子发泡材料，直待高分子发泡材料凝固后在架棚2下形成下止浆墙11；
步骤四：从下止浆墙11同侧的正常段锚杆支护的煤壁倾斜向上或从止浆墙顶往小窑破坏区施工一个或多个钻孔，利用钻孔向小窑破坏区中充填注浆材料直至架棚2上方漏浆后停止充填；
如图3所示，步骤五：在小窑破碎段从巷道肩窝处以50-90°角度向小窑区冒落煤矸石4施工多个倾向钻孔，钻孔深度直至冒落煤矸石与顶板的空隙5，钻孔间距为0.6-1.0m，然后向倾向钻孔中塞入花管9，超过冒落煤矸石与顶板的空隙5即可，利用花管9向倾向钻孔内充填高分子发泡材料7将架棚上方的空洞及破碎煤岩体固结，形成上止浆墙12，从而在小窑破坏区的冒落煤矸石与顶板的空隙5端头处形成一道完整的止浆墙防止渗漏；所述的高分子发泡材料可为发泡倍数为10～25倍之间，强度不大于2MPa，包括罗克休、瑞斯夫，注浆材料为空巷充填材料或超高水充填材料，其凝固后强度不大于20MPa，所述的注浆材料充填范围超过巷道水平距离15m以上，以保证工作面的安全回采；
步骤六：从下止浆墙11同侧的正常巷道支护段的煤壁向小窑破坏区上方或从止浆墙上方向冒落煤矸石与顶板的空隙5施工钻孔，并通过钻孔对小窑破坏区端头的冒落煤矸石与顶板的空隙5进行注浆充填，直至将两止浆墙间的冒落煤矸石与顶板的空隙5充填满形成充填材料与煤矸石的凝固体10从而完成充填。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于步骤为：
步骤一：使用锚网索在巷道正常掘进时进行支护，当巷道(1)掘进遇到小窑破坏区时，针对小窑破坏区的破碎区段内的巷道(1)位置设置架棚(2)进行支护，防止小窑区冒落煤矸石(4)继续垮塌，并在架棚(2)的左右两侧和顶板上设置木板(3)；
步骤二：在破碎区段架棚(2)靠工作面侧间隔打设单体液压支柱(8)，单体液压支柱(8)的上部距架棚(2)的棚腿100-300mm，在单体液压支柱(8)和架棚(2)围成的小空间内沿单体液压支柱(8)整个面背上钢筋网和废旧的风筒布(6)，从而形成由钢筋网和废旧的风筒布(6)构成的墙面，墙面与正常巷道支护段的煤壁形成一个充填空间；
步骤三：在架棚巷道内将废旧的风筒布扎破向充填空间内充填高分子发泡材料(7)，直待高分子发泡材料凝固后在架棚(2)下形成下止浆墙(11)；
步骤四：从下止浆墙(11)同侧的正常段锚杆支护的煤壁倾斜向上或从下止浆墙顶往小窑破坏区施工一个或多个钻孔，利用钻孔向小窑破坏区中充填注浆材料直至架棚(2)上方漏浆后停止充填；
步骤五：在小窑破碎段从巷道肩窝处以50-90°角度向小窑区冒落煤矸石(4)施工多个倾向钻孔，钻孔深度直至冒落煤矸石与顶板的空隙(5)，钻孔间距为0.6-1.0m，然后向倾向钻孔中塞入花管(9)，超过冒落煤矸石与顶板的空隙(5)即可，利用花管(9)向倾向钻孔内充填发泡高分子发泡材料(7)将架棚上方的空洞及破碎煤岩体固结形成上止浆墙(12)，从而在小窑破坏区的冒落煤矸石与顶板的空隙(5)两端头处形成一道完整的上止浆墙防止渗漏；
步骤六：从下止浆墙(11)同侧的正常巷道支护段的煤壁向小窑破坏区上方或从下止浆墙(11)上方向冒落煤矸石与顶板的空隙(5)施工一个或多个钻孔，并通过钻孔对小窑破坏区端头的冒落煤矸石与顶板的空隙(5)进行注浆充填，直至将上止浆墙(12)间的冒落煤矸石与顶板的空隙(5)充填满形成充填材料与煤矸石的凝固体(10)从而完成充填。
2.根据权利要求1所述的一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于：架棚(2)为小间距架棚，架棚的棚间距在250～500mm之间，架棚的棚腿采用拉杆相连，以防发生倾倒。
3.根据权利要求1或2所述的一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于：间隔打设的架棚单体液压支柱(8)设置间距为500～900mm，与煤壁形成的充填空间顶部距架棚水平距离为100～300mm之间，单体液压支柱垂直打设。
4.根据权利要求1所述的一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于：所述的高分子发泡材料(7)的发泡倍数为10～25倍之间，强度不大于2MPa，包括罗克休、瑞斯夫，注浆材料为空巷充填材料或(超)高水充填材料，其凝固后强度不大于20MPa。
5.根据权利要求1所述的一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法，其特征在于：所述的注浆材料充填范围超过巷道水平距离15m以上，以保证工作面的安全回采。
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