一種控制沿空留巷充填牆體內移的方法

2023-05-07 13:15:21

專利名稱：一種控制沿空留巷充填牆體內移的方法
技術領域：
本發明涉及礦井下用於煤礦沿空留巷的支護工程，尤其是一種沿空留巷充填牆體內移的控制方法。
背景技術：
沿空留巷實質是工作面採煤後沿採空區邊緣維護原回採巷道，是一種較為先進的採煤巷道布置方法，可以減少巷道掘進、緩和採掘關係、提高煤炭資源的回收、延長礦井壽命和改善巷道圍巖應力。近年來，針對高瓦斯、高地壓、低透氣性煤層群開採過程中瓦斯治理難題，有關學者提出留巷鑽孔法煤與瓦斯共採技術，即採用沿空留巷首採關鍵卸壓層，形成無煤柱連續開採，同時在沿空留巷內布置上下向高低位抽採鑽孔直達卸壓瓦斯富集區域，實現連續抽採卸壓瓦斯與綜採工作面採煤同步推進，實現高效的工業化煤與瓦斯共採，極大地改善煤炭企業安全條件和技術經濟指標。因此，沿空留巷的應用和發展較為迅速。隨著科學技術即採礦機械化的不斷發展，可以實現沿採空區邊緣快速機械化構築高強的混凝土充填牆體，在整個留巷期間完整性好，承載力高，能夠形成足夠的切頂強度，安全可靠，現在已經被廣泛接受。沿空留巷充填牆體除了承受破斷的直接頂和老頂的自重載荷外，更要抵抗砌體梁結構中的弧形三角塊迴轉變形下沉過程中產生的附加力。但是附加力存在一個水平分量，形成較高的水平推力，使充填牆體發生向巷道的強烈滑移，最大內移量超過lm，並擠壓底板，導致底鼓量急劇增大，甚至超過頂底板移近量的75%，又加劇充填牆體向巷道滑移，形成反覆惡性循環，巷道斷面急劇收縮，給瓦斯抽採鑽孔施工以及工作面通風帶來極大的困難，嚴重威脅礦山的安全生產。目前，限制充填牆體向巷道的強烈滑移方法不多，僅見通過設置連接頂底板的多根抗剪錨杆來限制充填牆體與頂板發生錯動措施，但錨杆抗剪能力差，實際控制效果並不理想，難以有效控制充填牆體位移。因此，如何控制充填牆體滑移是沿空留巷亟待解決的難題。

發明內容
為了解決沿空留巷充填牆體內移難題，本發明提供了一種控制沿空留巷充填牆體滑移的方法。該方法支護強度高、安全可靠、工藝簡單、操作簡便，對其他工序影響小，是一種能有效控制沿空留巷充填牆體內移的方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種控制沿空留巷充填牆體滑移的方法，該方法包括以下步驟:A、在採煤工作面後方IOm以外的沿空留巷底板的中部均勻布置控底連接裝置，並將控底連接裝置的長槽鋼與巷道走向平行擺放；B、緊貼充填牆體和實體煤幫底角均勻布置走向槽鋼；C、將控幫單體液壓支柱的底座抵在控底連接裝置中的長槽鋼中部，頂蓋頂住走向槽鋼，緊貼底板垂直兩幫安裝控幫單體液壓支柱，並提供初撐力升起控幫單體液壓支柱，將高支護阻力通過控幫單體液壓支柱傳遞給充填牆體和實體煤幫，達到控制充填牆體滑移的目的；D、在控底連接裝置中方形開口處，控底單體液壓支柱的上端按照常規方法掛鉸接頂梁，給予初撐力升起控底單體液壓支柱，以增加控幫單體液壓支柱穩定性，進一步提高控制充填牆體滑移的效果；E、隨著採煤工作面的不斷推進，將工作面後方60m以外的控底連接裝置、控幫單體液壓支柱、走向槽鋼、控底單體液壓支柱以及鉸接頂梁不斷地撤掉，並重複以上步驟。進一步，所述充填牆體滑移的控制範圍為工作面後方l(T60m ;單體液壓支柱排距取值 O. 8m"1. 2mο進一步，所述控底連接裝置是由方形鐵板、兩個平行布置的長槽鋼和兩個垂直於長槽鋼的短槽鋼構成的整體結構，所述兩個長槽鋼和兩個短槽鋼布置在方形鐵板上表面，該兩個長槽鋼和兩個短槽鋼圍成一方形開口位於方形鐵板中部；方形鐵板的長度大於400mm，厚度大於IOmm ;長槽鋼和短槽鋼槽鋼型號相同，槽鋼寬度介於20(T250mm ;方形開口的寬度介於20(T250mm。進一步，所述走向槽鋼的槽鋼型號與長槽鋼一致，槽鋼寬度介於20(T250mm ;走向槽鋼長度為單體液壓支柱排距的2. 5^2. 8倍。進一步，所述控幫單體液壓支柱和控底單體液壓支柱的初撐力均大於100kN。本發明提供技術方案的有益效果是
(O能對充填牆體提供較高的支撐力，有效控制充填牆體滑移錯動。目前單體液壓支柱的初撐力普遍可以達到IOOkN,工作阻力能達到150kN，甚至超過300kN。高支撐力通過單體液壓支柱以及配套裝置傳遞給巷道充填牆體與實體煤幫，能有效控制充填牆體滑移和底鼓;
(2)控制系統安全可靠。底鼓會影響底板安裝的單體液壓支柱與控底裝置的穩定性，為了保證底板裝置的穩定性，特在控底連接裝置與頂板之間安裝單體液壓支柱，利用該單體液壓支柱本身所具有的高支護阻力，能夠有效控制底鼓，實現充填牆體控制裝置的安全性與可靠性。(3)設備材料可循環利用，成本低。單體液壓支柱具有支護阻力高、支設方便和移動靈活等特點，在採煤工作面被廣泛採用，只需加工相應的控底連接裝置，本方法採用的設備及材料均可以循環利用，綜合成本較低；
(4)施工工藝簡單，操作容易。將加工好的控底連接裝置布置沿空留巷底板的中間，然後安裝單體液壓支柱，使充填牆體控制裝置進入工作狀態，則標誌著整個安裝工作已完成。施工工藝簡單，操作方便，且對留巷瓦斯鑽孔施工等其他工序影響小。


圖1是本發明的結構布置方法俯視圖。圖2是本發明的結構布置方法截面圖。圖3是控底連接結構的加工示意圖。附圖標記說明 1-沿空留巷，2-控底連接裝置，201-方形鐵板，202-長槽鋼，203-短槽鋼，204-方形開口，3-控幫單體液壓支柱，4-走向槽鋼，5-控底單體液壓支柱，6-鉸接頂梁，7-充填牆體，8-實體煤幫。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。如圖1、圖2、圖3所示，本發明提供一種控制沿空留巷充填牆體內移的方法，該方法包括以下步驟A、在採煤工作面後方IOm以外的沿空留巷底板的中部均勻布置控底連接裝置2，該控底連接裝置2是由方形鐵板201、兩個平行布置的長槽鋼202和兩個垂直於長槽鋼202的短槽鋼203構成的整體結構，所述兩個長槽鋼和兩個短槽鋼布置在方形鐵板上表面，該兩個長槽鋼和兩個短槽鋼圍成一方形開口 204位於方形鐵板中部；方形鐵板201的長度大於400mm，厚度大於IOmm ;長槽鋼202和短槽鋼203槽鋼型號相同，槽鋼寬度介於20(T250mm ;方形開口 204的寬度介於20(T250mm ;並將控底連接裝置2的長槽鋼202與巷道走向平行擺放；B、緊貼充填牆體7和實體煤幫8底角均勻布置走向槽鋼4，走向槽鋼4的槽鋼型號與長槽鋼202 —致，槽鋼寬度介於20(T250mm ;走向槽鋼4長度為單體液壓支柱排距的2. 5 2. 8倍；C、將控幫單體液壓支柱3的底座抵在控底連接裝置中的長槽鋼202中部，頂蓋頂住走向槽鋼4，緊貼底板垂直兩幫安裝控幫單體液壓支柱3，並提供初撐力升起控幫單體液壓支柱3，控幫單體液壓支柱3排距取值O. SnTl. 2m，控幫單體液壓支柱3的初撐力均大於IOOkN ;將高支護阻力通過控幫單體液壓支柱3傳遞給充填牆體7和實體煤幫8，達到控制充填牆體滑移的目的；D、在控底連接裝置2中方形開口 204處，控底單體液壓支柱5的上端按照常規方法掛鉸接頂梁6，給予初撐力升起控底單體液壓支柱5，控底單體液壓支柱5的初撐力均大於100kN，以增加控幫單體液壓支柱3穩定性，進一步提高控制充填牆體滑移的效果；E、隨著採煤工作面的不斷推進，將工作面後方60m以外的控底連接裝置2、控幫單體液壓支柱3、走向槽鋼4、控底單體液壓支柱5以及鉸接頂梁6不斷地撤掉，並重複以上步驟，充填牆體滑移的控制範圍為工作面後方l(T60m。本發明保護範圍不限於上述實施例，凡是依據本發明技術原理所作的技術變形，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種控制沿空留巷充填牆體內移的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:A、在採煤工作面後方IOm以外的沿空留巷底板的中部均勻布置控底連接裝置(2)，並將控底連接裝置(2)的長槽鋼(202)與巷道走向平行擺放； B、緊貼充填牆體(7)和實體煤幫(8)底角均勻布置走向槽鋼(4); C、將控幫單體液壓支柱(3)的底座抵在控底連接裝置中的長槽鋼(202)中部，頂蓋頂住走向槽鋼(4)，緊貼底板垂直兩幫安裝控幫單體液壓支柱(3)，並提供初撐力升起控幫單體液壓支柱(3)，將高支護阻力通過控幫單體液壓支柱(3)傳遞給充填牆體(7)和實體煤幫(8)，達到控制充填牆體滑移的目的； D、在控底連接裝置(2)中方形開口(204)處，控底單體液壓支柱(5)的上端按照常規方法掛鉸接頂梁(6)，給予初撐力升起控底單體液壓支柱(5)，以增加控幫單體液壓支柱(3)穩定性，進一步提高控制充填牆體滑移的效果； E、隨著採煤工作面的不斷推進，將工作面後方60m以外的控底連接裝置(2)、控幫單體液壓支柱(3)、走向槽鋼(4)、控底單體液壓支柱(5)以及鉸接頂梁(6)不斷地撤掉，並重複以上步驟。
2.根據權利要求1所述的控制沿空留巷充填牆體內移的方法，其特徵在於，所述充填牆體滑移的控制範圍為工作面後方l(T60m ;單體液壓支柱排距取值O. 8nTl. 2m。
3.根據權利要求1所述的控制沿空留巷充填牆體內移的方法，其特徵在於，所述控底連接裝置(2)是由方形鐵板(201)、兩個平行布置的長槽鋼(202)和兩個垂直於長槽鋼(202)的短槽鋼(203)構成的整體結構，所述兩個長槽鋼和兩個短槽鋼布置在方形鐵板上表面，該兩個長槽鋼和兩個短槽鋼圍成一方形開口(204)位於方形鐵板中部；方形鐵板(201)的長度大於400mm，厚度大於IOmm ;長槽鋼(202)和短槽鋼(203)槽鋼型號相同，槽鋼寬度介於20(T250mm ;方形開口(204)的寬度介於200 250臟。
4.根據權利要求1所述的控制沿空留巷充填牆體內移的方法，其特徵在於，所述走向槽鋼(4)的槽鋼型號與長槽鋼(202) —致，槽鋼寬度介於20(T250mm ;走向槽鋼(4)長度為單體液壓支柱排距的2. 5^2. 8倍。
5.根據權利要求1所述的控制沿空留巷充填牆體內移的方法，其特徵在於，所述控幫單體液壓支柱(3)和控底單體液壓支柱(5)的初撐力均大於100kN。
全文摘要
本發明公開一種用於礦井下控制沿空留巷充填牆體內移的方法，在採煤工作面的後方充填牆體承載滑移的範圍內，將控底連接裝置布置在底板中間，緊貼底板在控底連接裝置與充填牆體和實體煤幫之間分別安裝單體液壓支柱，然後在控底連接裝置與頂板之間安裝單體液壓支柱，利用單體液壓支柱本身所具有的高支護阻力，有效控制充填牆體向巷內移動；該方法支護強度高、安全可靠、工藝簡單、操作簡便，對其他工序影響小，是一種能有效控制沿空留巷充填牆體內移的方法。
文檔編號E21F15/00GK103061805SQ20131001033
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者王成, 陳曉祥, 勾攀峰, 徐匯, 韓學鋒 申請人:河南理工大學