煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體的製作方法

2023-10-29 10:16:47

專利名稱：煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦井下沿空留巷巷旁充填技術，尤其涉及把膏體膠結材料與矸石帶 組合而成的巷旁充填體。
背景技術：
沿空留巷是無煤柱護巷的一種形式，其中無煤柱護巷是採煤技術的一項重大的改 革，沿空留巷技術是回採巷道支護技術改革的主要方面。它以其有利於合理開發煤炭資源， 提高煤炭資源回收率，減少巷道掘進量，從根本上改善礦井採掘接替的緊張局面，改善巷道 維護狀況，提高礦井開採效益等優點而被廣泛重視。在煤炭開採的環境保護方面，人們試圖 通過沿空留巷支護技術的發展和完善來實現煤礦綠色開採，保護環境。沿空留巷既可以少 掘一條回採巷道，降低掘進率、減少掘進排矸量，又可以將矸石為集料製作膏體材料進行巷 幫充填及採空區充填。在井下製作膏體材料、直接消耗大量矸石，實現矸石不出井，膏體材 料充填沿空留巷是煤礦綠色開採的一個重要組成部分。目前，國內外應用較廣的巷旁支護方式主要有木垛支護、密集支柱支護、矸石帶 支護、人造砌塊以及用巷旁泵矸石充填支護等。根據圍巖與支護共同作用原理，只能通過支 護抵制壓力、釋放壓力，通過巷旁充填材料的讓壓變形，減緩巷道其他部位的壓力，控制巷 道整體變形，使其滿足生產需要。上述巷旁支護方式滿足不了共同作用原理的要求。所以，很有必要發明一種既有一定支護阻力還允許讓壓變形的巷旁支護體。

發明內容
本發明的目的是克服上述技術的不足，提出一種煤礦井下沿空留巷不等強承載巷 旁充填體。要求這種巷旁充填體增阻速度快，並具有合理的支護阻力，能切落一定高度的頂 板，具有較大的變形量適應沿空留巷劇烈變形，同時主要材料來自井下的矸石。一種煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體，其特徵在於，它由1. 5-2. 0米寬 的矸石袋堆砌而成的矸石牆和1. 5-2. 0米寬的膏體充填體緊密結合在一起，形成一個不等 強材料耦合而成的巷旁充填體。所述的矸石袋是在編織袋中裝有碎矸石。所述的矸石牆是在支架和單體支柱的有效支護下，從採空區到支架尾梁由裡向外 用矸石袋堆砌而成。要求矸石袋壓縫堆砌，層與層之間縱橫交錯堆砌，以確保矸石牆的穩定 性；矸石牆內側掛防水布後，作為膏體充填體下邦的固定模板。所述的膏體充填體，是再另行支設膏體充填體上邦的臨時模板後，向模板內灌注 膏體充填材料後凝固而成。所述的膏體充填材料採用425#普通矽酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠 凝性能的活性混合材料，粒徑> 5mm的石子作為粗骨料，粒徑< 5mm的矸石粉和砂子作為細 骨料，並加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料最優配比為粉煤灰矸石粉改 性材料石子(％)=27 13 1.2 38. 8，水灰比為1.45 ；該膏體充填體齡期14天時，強度達到最大12MPa，塌落度為22cm。此種混合巷旁支護體既能有效地提供工作阻力，也能有一定的可縮量，能夠讓壓。 適用於開採緩傾斜和傾斜的薄及中厚煤層。本發明的積極效果是利用工作面在生產過程中產生的矸石，在巷旁充填體外側附加寬度為1.5-2m與 充填體等高的矸石帶，形成不等強耦合巷旁充填體，較單純地使用膏體膠結料充填體，能夠 明顯降低原巷旁充填體承擔的壓力，減輕頂板的沉降和底板鼓起，更好地適應巷道圍巖的 運動，獲得更好的沿空留巷效果，並且能夠就地消化產生的矸石，減少了矸石運輸產生的費 用和升井後對環境的汙染，獲得經濟效益和環境效益。


圖1是不等強承載巷旁充填體沿空留巷的平面示意圖。圖例說明，1-膏體充填體，2-矸石牆，3-木支柱，4-鋼帶支護，5-臨時模板，，6_單 體支柱，7-防水編織袋。
具體實施例方式參照圖1對本發明的沿空留巷巷旁支護體的具體施工方法描述如下1、施工矸石牆2①在編織袋中裝入碎矸石備用；②自充填體下幫到採空區1.5米的鋼帶支護範圍內，由採空區到支架尾梁依次堆 砌矸石袋形成矸石牆2 ；堆砌矸袋時，在支架後的臨時支柱的保護下進行，隨移架隨堆砌，支架以後未堆砌 空間不得大於1. 2m。要求a矸石袋壓縫充填，不得中空，矸石袋之間未充實空間，可用碎浮矸充實； b矸石袋層與層之間，縱橫交錯堆砌，以確保矸石牆的穩定性；c矸石牆外側必須齊直一條 線，以便充填時，掛防水布後當充填模板用；d矸石牆必須接頂嚴密，不得留有空隙，最上一 層不能堆砌矸石袋時，可採用板批接頂；e矸石袋寬度不小於1.5米，矸石牆以裡至採空區 之間用矸石充填，充填牆以下傾斜距離大於1.5米時，必須支木點柱穩固矸石袋；f預留瓦 斯抽放管處，矸石袋不能一次充填到頂板，上方需留有1. 2米寬的瓦斯氣流通道，矸石袋充 填至埋管以下即可，待埋管敷設後，靠充填牆側使用單排矸石袋接頂。堆砌矸石牆2後，支設一排木支柱3，木支柱間距1. 6m，木支柱支設於頂板鋼帶支 護4下面。2、施工膏體充填體1①隨工作面推進和矸石牆2的形成，達到充填步距後，清理巷道底板浮矸，以堆砌 的矸石牆作為膏體充填體下邦的固定模板，再支設膏體充填體上邦的臨時模板5。②臨時模板5採用木板(或鋼板、竹笆等)裝訂而成，模板規格長X寬X厚= 3.0X0.4(0. 2,0. 1) X0. 04m，模板旁支設單體支柱6作掩體，防止充填料將模板衝開，模板 內採用防水編織袋7封嚴，防止充填時漏漿。③準備膏體充填材料，採用425#普通矽酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠凝性能的活性混合材料，粒徑> 5mm的石子作為粗骨料，粒徑< 5mm的矸石粉和砂子作為細 骨料，並加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料最優配比為粉煤灰矸石粉改 性材料石子(％)=27 13 1.2 38. 8，水灰比為1.45 ；該膏體充填體齡期14天時， 強度達到最大12MPa，塌落度為22cm。④攪拌輸送攪拌機攪拌均勻後，檢查確定混凝土輸送機工作狀況正常，管路暢通 後，即可進行材料的輸送。a、進料要均勻連續，要嚴格控制膏體的水灰比，掌握設備的工作壓力，防止管路堵 塞；b、要觀察材料的平流堆積狀況，材料要充滿模板並充分與頂板接接；C、充填5小時以後，經檢測達到初凝強度要求時，隨工作面推進撤除臨時模板5， 支設的木支柱3不再回撤；同時，隨工作面推進繼續上述循環。
權利要求
一種煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體，其特徵在於，它由1.5 2.0米寬的矸石袋堆砌而成的矸石牆和1.5 2.0米寬的膏體充填體緊密結合在一起，形成一個不等強材料耦合而成的巷旁充填體；所述的矸石袋是在編織袋中裝有碎矸石；所述的矸石牆是從採空區到支架尾梁由裡向外依次由矸石袋堆砌而成；矸石牆內側掛防水布後，作為膏體充填體下邦的固定模板；所述的膏體充填體，是再另行支設膏體充填體上邦的臨時模板後，向模板內灌注膏體充填材料後凝固而成；所述的膏體充填材料，採用425#普通矽酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠凝性能的活性混合材料，粒徑＞5mm的石子作為粗骨料，粒徑＜5mm的矸石粉和砂子作為細骨料，並加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料重量百分配比為粉煤灰∶矸石粉∶改性材料∶石子(％)＝27∶13∶1.2∶38.8，水灰比為1.45；該膏體充填體齡期14天時，強度達到最大12MPa，塌落度為22cm。
2.如權利要求1所述一種煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體的施工方法，其特 徵在於，步驟如下(1)施工矸石牆①在編織袋中裝入碎矸石備用；②自充填體下幫到採空區1.5米的鋼帶支護範圍內，由採空區到支架尾梁依次堆砌矸 石袋形成矸石牆；堆砌矸袋時，在支架後的臨時支柱的保護下進行，隨移架隨堆砌，支架以後未堆砌空間 不得大於1. 2m ；要求矸石袋壓縫充填，不得中空，矸石袋之間未充實空間用碎浮矸充實；矸石袋層與層 之間，縱橫交錯堆砌；矸石牆必須接頂嚴密；矸石牆寬度不小於1. 5米；牆體上預留瓦斯抽 放管，頂部需留有1. 2米寬的瓦斯氣流通道；堆砌矸石牆後，支設一排間距1. 6m的木支柱；(2)施工膏體充填體隨工作面推進和矸石牆的形成，達到充填步距後，以矸石牆作為膏體充填體下邦的固 定模板，再支設膏體充填體上邦的臨時模板；模板旁支設單體支柱作掩體；準備膏體充填材料，攪拌機攪拌均勻後用混凝土輸送機灌注到模板內，充填5小時後， 達到初凝強度時，隨工作面推進撤除臨時模板；同時，隨工作面推進繼續上述循環。
全文摘要
本發明提出一種煤礦井下沿空留巷不等強承載巷旁充填體，它由1.5-2.0米寬的矸石袋堆砌而成的矸石牆和1.5-2.0米寬的膏體充填體緊密結合在一起，形成一個不等強材料耦合而成的巷旁充填體；矸石牆內側掛防水布後，作為膏體充填體下邦的固定模板，再另行支設膏體充填體上邦的臨時模板後，向模板內灌注膏體充填材料後凝固而成；本發明利用工作面在生產過程中產生的矸石和巷旁充填體形成不等強耦合巷旁充填體，較單純地使用膏體膠結料充填體，能夠明顯降低原巷旁充填體承擔的壓力，減輕頂板的沉降和底板鼓起，更好地適應巷道圍巖的運動，獲得更好的沿空留巷效果，並且能夠就地消化產生的矸石，獲得經濟效益和環境效益。
文檔編號E21F15/00GK101949301SQ20101027025
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者何希霖, 劉德春, 劉永祿, 郭忠平, 高明濤 申請人:山東新礦趙官能源有限責任公司