CN110578532A - 一种沿空留巷的布置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沿空留巷的布置方法,步骤为:设计巷中砼墩柱隔离墙;将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进;对巷中砼墩柱隔离墙进行施工;在巷道掘进期间,边掘进边浇筑砼墩柱隔离墙,并配合锚网索支护,隔离墙完成后,及时在其上肩角处喷射混凝土;待砼墩柱隔离墙凝固之后,开始掘进尾巷,控制回风巷和尾巷掘进速度,使两巷的掘进面距离在一定的范围内。本发明的沿空留巷的布置方法把沿空留巷中巷道掘进与回采后的留巷视为一项系统工程统筹考虑,提高了回采率,节约了大量的煤炭资源,并简化了回采工艺,有效缓解了采掘接替紧张关系,使回风巷和尾巷的掘进面距离在一定的范围内,保证安全生产。
Description
技术领域
本发明属于沿空留巷的技术领域,尤其涉及一种沿空留巷的布置方法。
背景技术
在全球能源日趋紧张,国家对煤炭采出率要求不断提高和煤矿企业在考虑自身经济效益的前提下,沿空留巷是无煤柱开采的一个主要发展方向。而目前普遍的无煤柱回采工作面巷道布置是将回采前的巷道掘进与回采后的沿空留巷独立设计,这种方法巷道掘进量大、工作面准备时间长、回采工艺复杂及回采率降低。但是对于高瓦斯矿井回采工作面布置的回风巷、运输巷和瓦斯尾巷还缺乏系统可靠的沿空留巷方法。
现有技术一的技术方案是针对无煤柱回采,工作面巷道布置将回采前的巷道掘进与回采后的沿空留巷独立设计。这种技术方案巷道掘进量大、工作面准备时间长、导致采掘接替紧张;后期巷修工作量较大,回采工艺复杂;浪费了大量的煤炭资源,降低了回采率。
现有技术二的技术方案是在回采工作面顺槽掘进阶段即将顺槽与沿空留巷合二为一、作为一条巷道掘进,巷道宽度分别满足两条巷道宽度要求,然后在二者之间构筑“砼墩柱隔离墙”支护。这种技术方案支护不及时,空顶面积大且空顶时间长,导致顶板压力增加,巷道两侧支承压力也逐渐变大,随时有冒顶的风险,威胁着矿工人身性命及矿井生产安全。
发明内容
基于以上现有技术的不足,本发明所解决的技术问题在于提供一种新的沿空留巷的布置方法,把沿空留巷中巷道掘进与回采后的留巷视为一项系统工程统筹考虑,提高了回采率,节约了大量的煤炭资源,并简化了回采工艺,有效缓解了采掘接替紧张关系。
为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案来实现:
本发明提供一种沿空留巷的布置方法,包括以下步骤:
S1:设计巷中砼墩柱隔离墙;
S2:将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进;
S3:对巷中砼墩柱隔离墙进行施工;
S4:在巷道掘进期间,边掘进边浇筑砼墩柱隔离墙,并配合锚网索支护;隔离墙完成后,及时在其上肩角处喷射混凝土;
S5:待砼墩柱隔离墙凝固之后,开始掘进尾巷,控制回风巷和尾巷掘进速度,使两巷的掘进面距离在一定的范围内,砼墩柱隔离墙将巷道一分为二,形成双巷掘进的通风效果。
由上,先将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进,巷道宽度满足两者要求,边掘进边浇筑,配合锚网索及时支护,隔离墙完成后,在上肩角处喷射混凝土,防止漏风。待砼墩柱隔离墙凝固之后,开始掘进尾巷,控制两巷掘进速度,使回风巷和尾巷的掘进面距离在一定的范围内,保证安全生产。
可选的,在步骤S3中,巷中砼墩柱隔离墙的施工方法包括以下步骤:
S31:确定巷中隔离墙施工顺序,在巷道掘进期间边掘进边浇注,在一个砼墩柱隔离墙浇注凝固后,进行下一个巷中砼墩柱隔离墙的施工,由外向里顺序进行;
S32:构筑巷中墩柱隔离墙,按设计在巷道指定位置安放钢筋笼、安设模具,用泵输送砼至墩柱模具内浇注砼,构筑巷中墩柱隔离墙;
S33:准备隔离墙施工设备,隔离墙施工设备包括上料输送机、搅拌机、混凝土输送泵及输送管路;
S34:确定浇注材料的配比,按体积配比:水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.08∶2.41∶0.43;
S35:确定巷中隔离墙施工步骤。
在步骤S35中,巷中隔离墙施工步骤包括:
S351:清理:在确定构筑墩柱的位置,在混凝土墙所在位置的底板处卧底200mm,同时清理顶板上的浮矸;
S352:安装墩柱模具:将钢模具置于清理出的柱窝,把钢筋笼放入模具内并调整好钢筋笼与模具的高度,用铁丝把上端模具与巷道顶网固定,将浇注管口与模具的注浆口连接牢固,在模具旁临时支设摩擦支柱或单体支柱并用细钢丝绳或铁丝固定;
S353:砼搅拌:开启搅拌机、上料输送机,按配比将砂、石、水泥及水均匀连续加到搅拌机内搅拌后送入混凝土输送泵料斗;
S354:砼充填:开启煤矿用混凝土泵进行砼充填,同时使用风动振动棒振动,使砼料浇注均匀、密实;
S355:清洗设备:充填间断或完成时,需及时用水清洗管道及混凝土泵,防止堵塞。
可选的,每段隔离墙的设计长度为21.5m,墙体高度3.35m,其中包括6根钢筋混凝土支柱和5段素混凝土墙体,素混凝土墙体上方共布置8根钢筋,钢筋两端深入两相邻混凝土支柱内;在隔离墙施工过程中,首先布置好每根混凝土支柱内的纵向钢筋和螺旋筋,然后安设好混凝土浇筑模具,对整段砼墩柱隔离墙进行整体浇筑;形成墙体之后,根据混凝土养护规则,对隔离墙进行养护。
由上,本发明的沿空留巷的布置方法至少具有如下有益效果:
1.通过沿空留巷工作面的瓦斯尾巷保留下来作为下一工作面的进风与出煤巷道,与传统的每个工作面“U+尾巷”巷道布置相比,每个工作面减少了一条巷道并多回收了一个20m煤柱,这种掘巷与留巷方法能大大缓解采掘接替紧张关系。加之其他不可预期的间接经济效益,这种无煤柱工作面巷道布置方法将创造出巨大的经济价值。
2.本发明的沿空留巷方法随着工作面准备巷道的掘进构筑巷中砼墩柱隔离墙,既隔离两条巷道,也充当留巷时的巷旁充填体,及时地支护了直接顶不破碎,避免其与上部老顶离层,能有效减小巷旁充填体所承受的压力,保证留巷期间巷道的稳定性,同时实现了对采空区的封闭,防止漏风和煤的自燃,确保井下安全生产。
3.本发明的沿空留巷巷道布置方法极大地简化了留巷的技术难度,降低了巷道掘进量,大大减少了工作面的准备时间,由于本方法在巷道掘进期间就完成了留巷支护,巷道围岩变形可以控制在较小的范围内,能保证巷道的有效断面,避免了现有沿空留巷所必须的后期巷修工作。
4.本发明的沿空留巷巷道布置方法不仅可以最大限度的回收资源,减少煤炭损失,而且减少了工作面准备时间,能很大程度上缓解现在普遍面临的采掘接替紧张问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明的沿空留巷的布置方法的流程图;
图2为本发明的10409工作面布置示意图;
图3为本发明的沿空留巷巷道设计及支护示意图;
图4为图3中的I-I剖面图;
图5为本发明的砼墩柱隔离墙的三视图,其中(a)为砼墩柱隔离墙的主视图;(b)为砼墩柱隔离墙的侧视图;(c)为砼墩柱隔离墙的俯视图。
图6为本发明的沿空留巷的布置方法的施工顺序示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中,不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
本发明主要针对高瓦斯矿井回采工作面布置的回风巷、运输巷和瓦斯尾巷还缺乏系统可靠的沿空留巷方法,因布置不合理,回采工艺复杂及回采率降低,本发明提出了一种沿空留巷的布置方法,把沿空留巷中巷道掘进与回采后的留巷视为一项系统工程统筹考虑,提高了回采率,节约了大量的煤炭资源,并简化了回采工艺,有效缓解了采掘接替紧张关系。
如图1至图6所示,本发明的沿空留巷的布置方法的具体步骤如下:
步骤一:巷中砼墩柱隔离墙的设计:每段隔离墙的设计长度为21.5m,墙体高度3.35m,其中包括6根钢筋混凝土支柱(1.5m×1.5m×3.35m)和5段素混凝土墙体(1.50m×2.5m×3.35m),素混凝土墙体上方共布置8根(直径为20mm,长为3510mm)的钢筋,钢筋两端深入两相邻混凝土支柱内。在隔离墙施工过程中,首先布置好每根混凝土支柱内的纵向钢筋和螺旋筋,然后安设好混凝土浇筑模具,对整段砼墩柱隔离墙进行整体浇筑。形成墙体之后,根据混凝土养护规则,对隔离墙进行养护。
步骤二:将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进,结合具体实施例的10409工作面各个条件,通过工程类比法确定回风巷断面为3600mm×3150mm(净宽×净高),净断面为11.34m2;巷中砼墩柱隔离墙断面设计为1500mm×3150mm(净宽×净高),净断面为4.73m2。为满足回风巷和隔离墙断面设计要求,一次掘进矩形巷道断面5100mm×3150mm。
步骤三:巷中砼墩柱隔离墙的施工方法:
(1)巷中隔离墙施工顺序。在巷道掘进期间边掘进边浇注,在一个砼墩柱隔离墙浇注凝固后,进行下一个巷中砼墩柱隔离墙的施工,由外向里顺序进行。
(2)巷中隔离墙构筑方法。按设计在巷道指定位置安放钢筋笼、安设模具,用泵输送砼至墩柱模具内浇注砼,构筑巷中墩柱隔离墙。
(3)隔离墙施工设备,包括上料输送机、搅拌机、混凝土输送泵及输送管路四部分。
(4)浇注材料的配比。浇注混凝土强度要达到C20,按体积配比:水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.08∶2.41∶0.43。
(5)巷中隔离墙施工步骤。①清理:在确定构筑墩柱的位置,为保证砼墩柱隔离墙的稳定性,在混凝土墙所在位置的底板处需卧底200mm,同时清理顶板上的浮矸;②安装墩柱模具:将钢模具置于清理出的柱窝,把钢筋笼放入模具内并调整好钢筋笼与模具的高度,用铁丝把上端模具与巷道顶网固定,将浇注管口与模具的注浆口连接牢固。在模具旁临时支设摩擦支柱或单体支柱并用细钢丝绳或铁丝固定,防止浇筑时对模具冲击错位;③砼搅拌:开启搅拌机、上料输送机,按配比将砂、石、水泥及水均匀连续加到搅拌机内搅拌后送入混凝土输送泵料斗;④砼充填:开启煤矿用混凝土泵进行砼充填,同时使用风动振动棒振动,使砼料浇注均匀、密实;⑤清洗设备:充填间断或完成时,需及时用水清洗管道及混凝土泵,防止堵塞。
步骤四:在巷道掘进期间,边掘进边浇筑砼墩柱隔离墙,配合锚网索支护,隔离墙完成后,要及时在其上肩角处喷射混凝土,防止漏风。为保证砼墩柱隔离墙的稳定性,砼墩柱隔离墙所在位置底板处需卧底200mm,故砼墩柱隔离墙浇筑高度为3350mm。
步骤五:待砼墩柱隔离墙凝固之后,开始掘进尾巷,尾巷断面为4900mm×3150mm(净宽×净高),净断面为15.44m2,控制两巷掘进速度,使回风巷和尾巷的掘进面距离在一定的范围内,砼墩柱隔离墙将巷道一分为二,形成类似双巷掘进的通风效果。
本发明的沿空留巷的布置方法取消了保护煤柱,可以节约大量煤炭资源,提高了回采率,又简化了回采工艺,其关键一,把沿空留巷中巷道掘进与回采后的留巷视为一项系统工程统筹考虑,先将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进,巷道宽度满足两者要求,边掘进边浇筑,配合锚网索及时支护,每隔20m留设一个宽度为1.5m的联络通道,供通风和人员通行使用。其关键二,隔离墙完成后,在上肩角处喷射混凝土,防止漏风,为保证砼墩柱隔离墙的稳定性,砼墩柱隔离墙所在位置底板处需卧底200mm,待混凝土凝固之后,开始掘进尾巷,控制两巷掘进速度,使回风巷和尾巷的掘进面的距离在一定范围内,砼墩柱隔离墙将巷道一分为二,形成类似双巷掘进的通风效果,改善了掘进条件。
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种沿空留巷的布置方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:设计巷中砼墩柱隔离墙;
S2:将回风巷及砼墩柱隔离墙作为一条巷道掘进;
S3:对巷中砼墩柱隔离墙进行施工;
S4:在巷道掘进期间,边掘进边浇筑砼墩柱隔离墙,并配合锚网索支护;隔离墙完成后,及时在其上肩角处喷射混凝土;
S5:待砼墩柱隔离墙凝固之后,开始掘进尾巷,控制回风巷和尾巷掘进速度,使两巷的掘进面距离在一定的范围内,砼墩柱隔离墙将巷道一分为二,形成双巷掘进的通风效果。
2.如权利要求1所述的沿空留巷的布置方法,其特征在于,在步骤S3中,巷中砼墩柱隔离墙的施工方法包括以下步骤:
S31:确定巷中隔离墙施工顺序,在巷道掘进期间边掘进边浇注,在一个砼墩柱隔离墙浇注凝固后,进行下一个巷中砼墩柱隔离墙的施工,由外向里顺序进行;
S32:构筑巷中墩柱隔离墙,按设计在巷道指定位置安放钢筋笼、安设模具,用泵输送砼至墩柱模具内浇注砼,构筑巷中墩柱隔离墙;
S33:准备隔离墙施工设备,隔离墙施工设备包括上料输送机、搅拌机、混凝土输送泵及输送管路;
S34:确定浇注材料的配比,按体积配比:水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.08∶2.41∶0.43;
S35:确定巷中隔离墙施工步骤。
3.如权利要求2所述的沿空留巷的布置方法,其特征在于,在步骤S35中,巷中隔离墙施工步骤包括:
S351:清理:在确定构筑墩柱的位置,在混凝土墙所在位置的底板处卧底200mm,同时清理顶板上的浮矸;
S352:安装墩柱模具:将钢模具置于清理出的柱窝,把钢筋笼放入模具内并调整好钢筋笼与模具的高度,用铁丝把上端模具与巷道顶网固定,将浇注管口与模具的注浆口连接牢固,在模具旁临时支设摩擦支柱或单体支柱并用细钢丝绳或铁丝固定;
S353:砼搅拌:开启搅拌机、上料输送机,按配比将砂、石、水泥及水均匀连续加到搅拌机内搅拌后送入混凝土输送泵料斗;
S354:砼充填:开启煤矿用混凝土泵进行砼充填,同时使用风动振动棒振动,使砼料浇注均匀、密实;
S355:清洗设备:充填间断或完成时,需及时用水清洗管道及混凝土泵,防止堵塞。
4.如权利要求1所述的沿空留巷的布置方法,其特征在于,在步骤S1中:每段隔离墙的设计长度为21.5m,墙体高度3.35m,其中包括6根钢筋混凝土支柱和5段素混凝土墙体,素混凝土墙体上方共布置8根钢筋,钢筋两端深入两相邻混凝土支柱内;
在隔离墙施工过程中,首先布置好每根混凝土支柱内的纵向钢筋和螺旋筋,然后安设好混凝土浇筑模具,对整段砼墩柱隔离墙进行整体浇筑;
形成墙体之后,根据混凝土养护规则,对隔离墙进行养护。
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