CN111485942A - 一种新型巷旁充填体的构筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种新型巷旁充填体的构筑方法，通过在充填袋内先泵入混凝土浆液、后泵送高水充填材料浆液，形成包括下部为混凝土凝结体、上部为高水充填材料凝结体的巷旁充填体。本发明中，由于高水充填材料浆液凝结过程中可以将混凝土浆液析出的水固化，因此避免了影响下部混凝土料凝固效果，也避免了充填体的体积缩小、接顶困难现象。因此，该充填体可实现完全接顶，即可实现与采空区密闭，沿空巷道和采空区之间的完全隔绝。此外，高水充填材料凝结体具有较好的塑性性能，充填区域顶板来压时能够让压。因此，该充填体塑性性能好，可主动承载，从而避免充填体变形发生破坏现象。
Description
技术领域
本发明属于沿空留巷充填技术领域，尤其涉及一种新型巷旁充填体的构筑方法。
背景技术
沿空留巷作为无煤柱开采的重要技术手段，其原理是将上区段工作面回采巷道通过留设窄煤柱或构筑人工墙体，将其保留下来，以供下区段工作面回采使用。现有技术中，通常将巷道布置在工作面侧向固定支承压力的应力降低区内，这样有利于巷道维护，同时可以具备减少巷道掘进量、改善采掘接替紧张、减小煤柱留设宽度、减少煤炭资源的损失、延长矿井服务年限、提高矿井开采效益等优点。其中，巷旁充填体作为沿空留巷的重要人工做成部分，其主要作用如下：1）控制直接顶的离层和弯曲下沉，以减少巷内支护所受的载荷和巷道围岩的变形，保持巷道围岩的稳定性；2）为了生产安全，及时封闭采空区，防止漏风和煤的自燃，以避免采空区中有害气体进入工作空间。由此可见巷旁充填体对沿空留巷的稳定性起着重要作用。
近年来无煤柱开采工艺在煤矿生产活动中得到广泛应用，巷旁充填沿空留巷是无煤柱开采的一大发展方向。以混凝土为主要材料、沿着采空区边缘现浇混凝土墙将回采巷道保留下来的留巷方式便是其中一种重要方式，混凝土因其广泛的材料来源，使得此种留巷技术得到了一定的发展和应用，但其存在以下明显弊端：1）混凝土浆液较粘稠，泵送困难，充填过程中自身较难充分接顶；混凝土浆液凝固过程中容易析水，充填体体积缩小，混凝土墙高度进一步下降，距离沿空巷道顶板一般有200~300mm的间隙，无法实现沿空巷道和采空区之间的隔离，即无法实现采空区的密闭。而采空区的无法密闭，势必存在采空区防灭火性能差的缺陷以及存在采空区瓦斯涌入沿空巷道引起瓦斯超限的危险因素；2）混凝土墙是被动承载沿空巷道顶板，无法实现主动支撑，沿空巷道顶板产生较大变形后作用在该混凝土墙体上，不利于沿空巷道围岩的变形控制；3）混凝土为刚性材料，采动应力影响下，混凝土墙易发生不可逆变形破坏；当煤层直接顶板为软弱岩层时，容易在沿空巷道内沿墙体边缘产生切顶，沿空巷道内顶板剧烈下沉，甚至发生冒顶事故，导致沿空留巷失败。4）沿空留巷中的巷旁充填体模板均为六面体式，在生产的实际过程中会发生充填体模板顶面的受力不均匀、充填体模板顶面下沉不均匀现象。因此，现有技术中，亟需一种接顶效果好、不易发生变形破坏的巷旁充填体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型巷旁充填体的构筑方法，其接顶效果好、且不易发生变形破坏。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型巷旁充填体的构筑方法，包括以下步骤：
（1）吊挂内部中空的充填袋：将充填袋吊挂在充填区域的沿空巷道顶板上，使得充填袋垂直下沉并完全接触到沿空巷道底板且四周完全展开；吊挂状态及充填状态下，主灌注孔的高度小于辅助灌注孔的高度；
（2）插入并固定混凝土浆液管：将混凝土浆液管插入充填袋顶面的主灌注孔中并捆扎牢靠；
（3）进行巷旁混凝土充填：泵入混凝土浆液至混凝土浆液管，混凝土浆液经混凝土浆液管进入充填袋内，当混凝土浆液充填至距离沿空巷道顶板的距离为第一预设高度时，停止泵送混凝土浆液；
（4）取下混凝土浆液管并安装高水充填材料输送管：取下混凝土浆液管后，将高水充填材料输送管插入主灌注孔中并捆扎牢靠；
（5）进行巷旁高水充填材料充填：充填泵泵送高水充填材料浆液至高水充填材料输送管，高水充填材料浆液经高水充填材料输送管进入充填袋内，当高水充填材料浆液的液面逐渐增高，判断充填区域顶板是否有高差、不平整；
若是，将高水充填材料输送管更换到辅助灌注孔内；
若否，将辅助灌注孔及其中一个出气孔用塑料扎条扎紧，然后执行步骤（6）；
（6）利用充填泵的泵送压力，泵压将充填袋鼓起，直至充填袋完全接顶，然后执行步骤（7）；
（7）停止泵送高水充填材料浆液，之后取下高水充填材料输送管并扎紧所有灌注孔和出气孔，至此形成新型巷旁充填体。
优选地，在步骤（1）中，充填袋的展开高度比充填区域高度高200mm~400m。
优选地，在步骤（1）中，充填袋的顶面固定在沿空巷道顶板的最高处。
优选地，在步骤（3）中，第一预设高度为400mm~600mm。
优选地，在步骤（1）中，充填袋上设置沿空巷道侧扎带、采空区侧扎带以及顶部扎带。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1）该充填体包括该充填袋和充填袋内的组合凝结体。该组合凝结体包括位于下部的混凝土凝结体、位于上部的高水充填材料凝结体。高水充填材料浆液凝结过程中可以将混凝土浆液析出的水固化，以免影响下部混凝土料凝固效果 ，避免了充填体的体积缩小现象。因此，该充填体可完全接顶，即可实现密闭采空区，沿空巷道和采空区之间的完全隔绝。
2）高水充填材料凝结体具有较好的塑性性能，充填区域顶板来压时均能够让压，因此，该充填体塑性性能好，可主动承载，从而避免发生充填体变形破坏现象。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种新型巷旁充填体的构筑方法的流程图；
图2为图1中充填袋的结构图；
图3为图1中充填体的结构图。
其中，1-充填袋，2-扎带，3-主灌注孔，4-混凝土凝结体；5-高水充填材料凝结体，6-辅灌注孔，7-出气孔。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1所示，一种新型巷旁充填体的构筑方法，包括以下步骤（1）~（7），以形成接顶效果好、且不易发生变形破坏的充填体。该充填体包括该充填袋1和充填袋1内的组合凝结体，该组合凝结体包括位于下部的混凝土凝结体4、位于上部的高水充填材料凝结体5。该充填体的构筑方法具体如下：
（1）吊挂内部中空的充填袋1。
该充填袋1的结构如图2所示，充填袋1包括扎带2、灌注孔和出气孔7；充填袋1上设置沿空巷道侧扎带2、采空区侧扎带2以及顶部扎带2。其中，扎带2为两根布条，用于将充填袋1吊挂及固定，便于充填时充填体固结成型；灌注孔及出气孔7的数量视井下具体地质条件变化灵活调整；灌注孔用于插管以进行充填；出气孔7用于排出充填袋1内空气，以免充填过程中扎破充填袋1。
充填袋1为中空六面体结构，采用风筒涂覆布缝制。
在本实施例中，充填袋1的尺寸根据具体生产地质条件确定，充填袋1的展开高度比充填区域空间高度大200mm~400m；如300mm，即充填袋1留有一定富余量便于接顶。
在本实施例中，灌注孔包括主灌注孔3和辅助灌注孔6；吊挂状态及充填状态下，主灌注孔3的高度小于辅助灌注孔6的高度。优选地，辅助灌注6位于沿空巷道顶板的最高处。
在充填袋1吊挂在沿空巷道顶板之前，主灌注孔3、辅助灌注孔6及出气孔高度一致；由于沿空巷道顶板高度不同，在充填袋1吊挂在沿空巷道顶板以形成吊挂状态，此时辅助灌注孔6位于沿空巷道顶板的较高处下方，主灌注孔3位于沿空巷道顶板的较低处的下方（相对于沿空巷道顶板的较高处而言），即辅助灌注孔6高于主灌注孔3，辅助灌注孔6高于主灌注孔3；充填状态包括步骤（3）~（5），随着浆液（混凝土浆液、高水充填材料浆液）的泵入，辅助灌注孔6仍高于主灌注孔3。设置辅助灌注孔6，目的是在后续步骤（5）中，即充填袋1的上部分充填过程中，当使用主灌注孔3时，若充填区域顶板的起伏较大，捆扎主灌注孔3，改为使用辅助灌注孔6进行充填，即充填袋1最后接顶时，需要将高水充填材料输送管调整至位于沿空巷道顶板最高处下方的灌注孔，即辅助灌注孔6内，以确保充填袋1完全接顶。
同时，辅助灌注孔6、主灌注孔3处于不同的开合状态，即辅助灌注孔6扎紧闭合时，主灌注孔3张开并投入使用，主灌注孔3扎紧闭合时，辅助灌注孔6张开并投入使用。
具体实施该步骤时，将充填袋1吊挂在预充填区域的沿空巷道顶板上，使得充填袋1垂直下沉并完全接触到沿空巷道底板且四周完全展开；吊挂状态及充填状态下，主灌注孔3的高度小于辅助灌注孔6的高度。具体的，吊挂时，可通过将沿空巷道侧扎带2捆扎在沿空巷道侧单体液压柱上，将采空区侧扎带2和顶部扎带2沿空巷道顶板上的金属网或者锚杆端头上以实现该充填袋1的固定。
优选地，将充填袋1的顶面固定在沿空巷道顶板的最高处，此时辅助灌注6位于沿空巷道顶板的最高处。即固定充填袋1前，充填袋1按预设位置摆放，之后将充填袋1的顶部扎带2捆扎在沿空巷道顶板的最高处。
（2）安装混凝土浆液管，即插入并固定混凝土浆液管。
将混凝土浆液管插入充填袋顶面的主灌注孔3中并捆扎。此时，辅助灌注孔6扎紧闭合。
（3）进行巷旁混凝土充填。
泵入混凝土浆液至混凝土浆液管，混凝土浆液经混凝土浆液管进入充填袋内。即通过混凝土输送泵、混凝土浆液管泵入混凝土浆液至充填袋内。当混凝土浆液充填至距离沿空巷道顶板的距离为第一预设高度时，停止泵送混凝土浆液，然后冲洗混凝土泵及管路。其中，第一预设高度为400 mm ~600mm，如500mm。该第一预设高度可保证充填袋1的上部留有充足空间充填高水充填材料，可保证高水充填材料消耗充填袋1下部的混凝土浆液析出的水，也保证了让压效果）。
（4）取下混凝土浆液管并安装高水充填材料输送管。
拆下混凝土浆液管后，将高水充填材料输送管插入主灌注孔3中并捆扎。此时，辅助灌注孔6扎紧牢靠闭合。
（5）进行巷旁高水充填材料充填。
充填泵泵送高水充填材料浆液至高水充填材料输送管，高水充填材料浆液经高水充填材料输送管进入充填袋1内，当高水充填材料浆液的液面逐渐增高，判断充填区域顶板是否有高差、不平整；
若是，将高水充填材料输送管从主灌注孔3处取下并更换到沿空巷道顶板最高处的灌注孔内，即辅助灌溉孔6内；
若否，将沿空巷道顶板最高处的灌注孔（辅助灌溉孔6）及其中一个出气孔7用塑料扎条扎紧，然后执行步骤（6）。
（6）利用充填泵的泵送压力，泵压将充填袋1鼓起直至充填袋1完全接顶，然后执行步骤（7）。
（7）停止泵送高水充填材料浆液，之后取下高水充填材料输送管并扎紧所有灌注孔、所有出气孔7，至此形成新型巷旁充填体。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新型巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）吊挂内部中空的充填袋：将充填袋吊挂在充填区域的沿空巷道顶板上，使得充填袋垂直下沉并完全接触到沿空巷道底板且四周完全展开；吊挂状态及充填状态下，主灌注孔的高度小于辅助灌注孔的高度；
（2）插入并固定混凝土浆液管：将混凝土浆液管插入充填袋顶面的主灌注孔中并捆扎牢靠；
（3）进行巷旁混凝土充填：泵入混凝土浆液至混凝土浆液管，混凝土浆液经混凝土浆液管进入充填袋内，当混凝土浆液充填至距离沿空巷道顶板的距离为第一预设高度时，停止泵送混凝土浆液；
（4）取下混凝土浆液管并安装高水充填材料输送管：取下混凝土浆液管后，将高水充填材料输送管插入主灌注孔中并捆扎牢靠；
（5）进行巷旁高水充填材料充填：充填泵泵送高水充填材料浆液至高水充填材料输送管，高水充填材料浆液经高水充填材料输送管进入充填袋内，当高水充填材料浆液的液面逐渐增高，判断充填区域顶板是否有高差、不平整；
若是，将高水充填材料输送管更换到辅助灌注孔内；
若否，将辅助灌注孔及其中一个出气孔用塑料扎条扎紧，然后执行步骤（6）；
（6）利用充填泵的泵送压力，泵压将充填袋鼓起，直至充填袋完全接顶，然后执行步骤（7）；
（7）停止泵送高水充填材料浆液，之后取下高水充填材料输送管并扎紧所有灌注孔和出气孔，至此形成新型巷旁充填体。
2.根据权利要求1的新型巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，在步骤（1）中，充填袋的展开高度比充填区域高度高200mm~400m。
3.根据权利要求1的新型巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，在步骤（1）中，充填袋的顶面固定在沿空巷道顶板的最高处。
4.根据权利要求1的新型巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，在步骤（3）中，第一预设高度为400mm~600mm。
5.根据权利要求1的新型巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，在步骤（1）中，充填袋上设置沿空巷道侧扎带、采空区侧扎带以及顶部扎带。
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| CN112832854A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 河海大学 | 一种尾矿充填辅助接顶装置及其施工方法 |
| CN112832854B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-05-03 | 河海大学 | 一种尾矿充填辅助接顶装置及其施工方法 |
| CN113958347A (zh) * | 2021-08-30 | 2022-01-21 | 新疆大学 | 一种frp约束砂基胶凝材料柱构筑巷旁支护体的方法 |
| CN113958347B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-09-01 | 新疆大学 | 一种frp约束砂基胶凝材料柱构筑巷旁支护体的方法 |
| CN114233379A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-25 | 中国矿业大学 | 一种大采高沿空留巷巷旁充填结构及充填体构筑方法 |
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