沿空留巷巷旁高強防漏充填結構及其施工方法

2023-10-05 05:52:29

專利名稱：沿空留巷巷旁高強防漏充填結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及應用在煤礦井下的一種充填技術，具體涉及沿空留巷巷旁充填結構及施工方法。
背景技術：
巷旁充填沿空留巷是煤礦開採技術的一項重大改革，此項技術不僅可提高煤炭資源採出率、延長礦井服務年限、減少巷道掘進量、緩解採掘接替矛盾、取消孤島工作面及縮短搬家時間，而且它也是礦山進行採煤方法改革最有效的途徑。沿空留巷要求的是具有高強度同時高密閉性好的巷旁充填結構。目前，國內外常用的沿空留巷充填方式主要有矸石帶充填、膏體充填、高水速凝材料充填等，矸石帶充填提 供的支護阻力較小，密閉性差，造成採空區漏風嚴重，膏體充填和高水速凝材料初期強度低，可縮性較差，容易在頂板來壓下發生破壞，給沿空留巷防漏風防火和維護工作帶來很大困難。中國專利公開號CN101922292A(申請號201010105609. 7)公開了一種煤礦沿空留
巷巷旁分段承載不等強支護原理及應用，一種適於煤礦沿空留巷分段承載巷旁支護的支護機理及應用方法，它的運輸巷巷旁支護分為上下兩層充填材料組合支護。上層採用強度低變形量大的充填材料，下層採用採用強度較高的充填材料。該技術雖然在一定程度上達到了支護的效果，但還存在以下缺陷一是由於充填結構採用上下兩層充填材料組合支護，在實際應用過程中，導致支護時密閉性差，還是無法解決採空區漏風嚴重的技術問題；二是由於只給出了一個籠統的支護理念，缺乏可行的操作手段，無法很好實施，不能大面積推廣。為了解決沿空留巷的漏風問題，有人嘗試著在充填體結構外面噴塗防漏風較好的高級材料，比如瑪麗散、羅克休,但是由於成本較高,噴漿每平方米達到500-700元，根本無法在煤礦大面積推廣。

發明內容
為了克服現有沿空留巷充填技術密閉性差、漏風嚴重和操作性差的技術缺陷，本發明提供一種新型簡易的操作性強的充填結構，這是一種在頂板強烈來壓下，能保持沿空留巷穩定的高強度充填結構，同時還具有很好的密閉性，徹底解決了巷旁支護的技術缺陷。為了實現上述任務，本發明的充填結構是由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋寬0. 4-0. 6米、長I. 2-1. 5米，矸石袋內部均勻橫向打入間排距為700mm*700mm的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋後端部從留巷內部側露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8 1-10 1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴塗有2. Ocm厚的水泥砂漿；其中所述的充填材料是指由質量比為I : 1.7 : 5的水、普通矽酸鹽水泥、碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間約30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝後矸石袋抗壓強度可達2-3MPa ；28天後矸石袋抗壓強度可達10_20MPa。
所述的水泥砂漿是指由質量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通矽酸鹽水泥和沙子組成的混合物。所述鋼筋優先選用HRB335的鋼筋；所述的鐵絲優先選用規格為4號-10號的鋼絲。本發明同傳統充填結構相比有如下優勢I、本發明通過調整充填材料的成分和配比，並在矸石袋內打入鋼筋，露出部分用鐵絲固定，不僅使矸石袋具有更高的強度，還能使矸石袋連成一個整體，防止矸石袋上面噴漿材料的脫落，表面噴漿增強了矸石袋的密閉性，防止留巷漏風，不但克服了單純使用較低的缺點(矸石袋充填強度一般為10_20MPa);而且克服了採用上下兩層充填材料組合支護 時密閉性較差的缺陷。2、本發明鋼筋矸石袋28d後的抗壓強度可達35_45MPa，而頂板下沉時產生的抗壓強度一般為20-30MPa，這說明本發明充填結構是完全可以抵擋住頂板的下沉，並且結構簡單。3、本發明充填結構結構簡單，成本低，每平方米噴漿只需50-70元，可在煤礦大面積推廣。總之，本發明採用簡易的充填結構，使沿空留巷達到了防漏風和高強支護的雙重效果，具有突出的實質性特點和顯著的進步，符合專利法第22條第3款有關創造性的規定。


圖I為本發明的充填結構的立體圖。圖2為本發明充填結構的具體施工示意圖。圖中標號分別表示1_矸石袋，2-鋼筋打入部分，3-鋼筋露出部分，4-水泥砂漿層，5-鐵絲，6-噴漿機，7-噴漿管道，8-超前支護，9-工作面單體液壓支柱，10-工作面，11-採空區，12-留巷，13-鋼筋噴漿矸石袋，14-木支柱，15-臨時支護，16-滯後支護。
具體實施例方式下面參照附圖對本發明具體施工方式進行說明。第一步井下巷道開挖後進行錨、索、網、帶支護和工作面單體液壓支柱9支護，同時布置工作面10，井下工作面10布置之後開始正常割煤、回柱，形成採空區11。第二步在留巷12內進行超前支護8加鉸接頂梁支護，在留巷側充填寬度內再用木支柱14進行支護加固，隨著工作面的推進，在超前支護8處增加單體液壓支柱9，加強為滯後支護16，滯後支護16和木支柱14共同承擔了充填材料凝結前頂板的初期來壓。第三步支護同時，在地面開始準備圖I所示矸石袋I中的填充填料以及噴漿用的水泥砂漿材料，運至留巷12內。第三步在工作面10後方臨時支護15下堆砌排緊裝有充填材料的矸石袋1，矸石袋I寬0.4-0. 6米、長I. 2-1. 5米；在矸石袋I內部均勻橫向打入HRB335鋼筋，鋼筋穿過矸石袋I後端部從留巷內部側露出在外，鋼筋打入部分2和露出部分3長度之比為8 1-10 1，所有露出部分3由四號至十號鐵絲5相互交纏固定成一個整體(見圖I);其中
所述的充填材料是由質量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通矽酸鹽水泥和碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間約30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝後矸石袋抗壓強度可達2_3MPa ；28天後砰石袋抗壓強度可達10_20MPa ;而鋼筋砰石袋28d後的抗壓強度可達35-45Mpa。第四步經過10天之後，使用噴漿機6和噴漿管道7對充填體巷道內側噴有2. Ocm厚的水泥砂漿層4 ;也就是說，在鋼筋矸石袋I有鐵絲交纏的面上噴塗有2. Ocm厚的水泥砂漿層4，水泥砂漿層4與打有鋼筋的矸石袋I 一起形成如圖2所示的鋼筋噴漿矸石袋13 ；所述的水泥砂漿是由質量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通矽酸鹽水泥和沙子組成的混合物。第五步待鋼筋噴漿矸石袋13凝固2-3天之後，撤去臨時支護15，同時回收工作面後方200米範圍之外的除巷旁兩側的滯後支護16。
第六步隨著工作面推進重複上述循環第二至第五步驟。
權利要求
1.一種沿空留巷巷旁高強防漏充填結構，其特徵在於，它由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋寬0. 4-0. 6米、長I. 2-1. 5米，矸石袋內部均勻橫向打入間排距為700_*700_的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋後端部從留巷內部側露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8 1-10 1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴塗有2. Ocm厚的水泥砂漿；其中 所述的充填材料是指由質量比為I : 1.7 : 5的水、普通矽酸鹽水泥、碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝後矸石袋抗壓強度達到2-3MPa ；28天後矸石袋抗壓強度達到10_20MPa。
所述的水泥砂漿是指由質量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通矽酸鹽水泥和沙子組成的混合物。
2.如權利要求I所述的沿空留巷巷旁高強防漏充填結構，其特徵在於，所述鋼筋選用HRB335的鋼筋。
3.如權利要求I所述的沿空留巷巷旁高強防漏充填結構，其特徵在於，所述的鐵絲選用規格為4號-10號的鋼絲。
4.如權利要求1-3任一所述的高強防漏充填結構的施工方法，其特徵在於，步驟如下 第一步井下巷道開挖後進行錨、索、網、帶支護和工作面單體液壓支柱(9)支護，同時布置工作面(10)，井下工作面(10)布置之後開始正常割煤、回柱，形成採空區(11)； 第二步在留巷(12)內進行超前支護(8)加鉸接頂梁支護，在留巷側充填寬度內再用木支柱(14)進行支護加固，隨著工作面的推進，在超前支護(8)處增加單體液壓支柱(9)，加強為滯後支護(16)，滯後支護(16)和木支柱(14)共同承擔了充填材料凝結前頂板的初期來壓； 第三步支護同時，在地面開始準備圖I所示矸石袋(I)中的填充填料以及噴漿用的水泥砂漿材料，運至留巷(12)內； 第三步在工作面(10)後方臨時支護(15)下堆砌排緊裝有充填材料的矸石袋(1)，矸石袋(I)寬0.4-0. 6米、長I. 2-1. 5米；在矸石袋(I)內部均勻橫向打入HRB335鋼筋，鋼筋穿過矸石袋I後端部從留巷內部側露出在外，鋼筋打入部分(2)和露出部分(3)長度之比為8 1-10 1，所有露出部分(3)由四號至十號鐵絲(5)相互交纏固定成一個整體； 第四步經過10天之後，使用噴漿機(6)和噴漿管道(7)對充填體巷道內側噴有2. Ocm厚的水泥砂漿層(4)，水泥砂漿層(4)與打有鋼筋的矸石袋(I) 一起形成鋼筋噴漿矸石袋(13)； 第五步待鋼筋噴漿矸石袋(13)凝固2-3天之後，撤去臨時支護(15)，同時回收工作面後方200米範圍之外的除巷旁兩側的滯後支護(16)； 第六步隨著工作面推進重複上述循環第二至第五步驟。
全文摘要
本發明公開了一種沿空留巷巷旁高強防漏充填結構及其施工方法，它由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋內部均勻橫向打入間排距為700mm*700mm的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋後端部從留巷內部側露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8∶1-10∶1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴塗有2.0cm厚的水泥砂漿。本發明不但克服了單純使用較低的缺點，而且克服了採用上下兩層充填材料組合支護時密閉性較差的缺陷。
文檔編號E21F15/00GK102678173SQ20121015828
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月12日 優先權日2012年5月12日
發明者劉 文, 吳笛, 寧建國, 趙軍, 馬鵬飛 申請人:山東科技大學