巷帮充填留巷的施工方法
巷帮充填留巷的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种施工方法，尤其是涉及一种巷帮充填留巷的施工方法，属于采煤施工工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]在大倾角煤层的开采过程中，沿着煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为多个水平；在水平范围内，沿煤层走向划分为若干个采区；在采区沿倾斜方向将煤层划分为多个区段，每个区段形成2个开采工作面即两翼，为保证对每个工作面的煤层进行安全有效开采，且满足通风、行人、运料、运煤、排水需要，工作面必须布置两巷即回风巷和运输巷以及开切眼。根据巷道的位置和功能，将工作面主要用于回风、运料的巷道统称为回风巷即上顺槽，将进凤和运出煤炭的巷道统称为运输巷即下顺槽。但是，在同一煤层上下区段两个工作面开采，必须布置以上所述的四条巷道，即每个工作面需要布置上下各一条共计两条巷道方可开采，并保留合理的区段保护煤柱，这样，即浪费煤炭资源、又增加巷道掘进工程量。于是如何将上一个工作面回采后的运输巷通过留巷技术保留下来，做为下一个工作面的回风巷就成为了煤矿开采中的一个技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种能将上一个工作面的运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种巷帮充填留巷的施工方法，包括以下步骤，
[0005]a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用；
[0006]b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作；
[0007]c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体，并在所述充填体与巷道顶板之间预留承压顶隙；
[0008]d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙内充填弹性缓冲材料，封闭所述的承压顶隙后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。
[0009]本发明的有益效果是:通过采用本申请所述的上述方法，即利用矿井废弃矸石作为主要原料，并在其中添加水泥、粉煤灰制作成混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，将所述的混凝土块料沿工作面走向逐渐延伸的砌筑成厚度不低于50 cm的充填体，用以阻挡采空区冒落矸石，从而保证了采空区冒落的矸石不会滚落到当期工作面下侧的运输巷内封闭该巷道，进而将上工作面的运输巷，成功的保留成为下一个工作面的回风巷；而为了保证顶板在缓慢下沉或垮落时，不至于因挤压造成所述的充填体倒塌或垮塌，在沿工作面走向砌筑所述的充填体时，在所述充填体的顶部预留承压顶隙，并用弹性缓冲材料封密闭该承压顶隙，从而保证留巷巷道的可靠、坚固和耐用。由于所述的保留和改造运输巷为回风巷的方法使用的材料为矿井废弃矸石和采煤废料，改造的主要工作为用所述的混凝土块料砌筑起挡墙作用的充填体，从而使本申请所述的施工方法不仅快速、简单，而且施工成本也十分底廉，可以根据工作面开采进度实时跟进，该发明适应性强，应用广泛。
[0010]进一步的是，步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。
[0011]上述方案的优选方式是，步骤c中，采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体为小宽高比充填墙体，所述的小宽高比充填墙体的支护宽度按下式计算，
[0012]al = KF/p，
[0013]式中al为巷旁支护平均宽度，m ；
[0014]F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ；
[0015]P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ；
[0016]K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。
[0017]上述方案的优选方式是，沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛，所述稳定墙垛的宽度为其它部位墙体宽度的2倍。
[0018]进一步的是，步骤c中预留的承压顶隙的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料为软木方。
[0019]进一步的是，步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台完成地基的处理。
[0020]进一步的是，步骤b中，在进行地基处理前，根据采煤进度和开采步距，在端头支架前移后，立即对裸露顶板进行有效支护。
[0021]进一步的是，在端头支架前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为工作面运输巷尾巷40m，对巷道加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱打设排距Im,柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
【附图说明】
[0022]图1为本发明巷帮充填留巷的施工方法改造的回风巷在工作面内的位置示意图；
[0023]图2为本发明的施工方法涉及到的充填体的横向剖视图；
[0024]图3为本发明的施工方法涉及到的充填体主体部分的俯视图。
[0025]图中标记为:采空区1、充填体3、巷道顶板4、承压顶隙5、弹性缓冲材料6、稳定墙垛7、基础平台8、端头支架9、单体液压支柱10。
【具体实施方式】
[0026]如图1、图2以及图3所示是本发明提供的一种能将上一个工作面运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。所述施工方法包括以下步骤，
[0027]a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用；
[0028]b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作；
[0029]c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体3，并在所述充填体3与巷道顶板4之间预留承压顶隙5;
[0030]d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙5内充填弹性缓冲材料6，封闭所述的承压顶隙5后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。通过采用本申请所述的上述方法，即利用矿井废弃矸石作为主要原料，并在其中添加水泥、粉煤灰制作成混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，将所述的混凝土块料沿工作面走向逐渐延伸的砌筑成厚度不低于50cm的充填体3，用以阻挡采空区I冒落矸石，从而保证了采空区I冒落的矸石不会滚落到当期工作面下侧的运输巷内封闭该巷道，进而将上工作面的运输巷，成功的保留成为下一个工作面的回风巷；而为了保证顶板在缓慢下沉或垮落时，不至于因挤压造成所述的充填体倒塌或垮塌，在沿工作面走向砌筑所述的充填体3时，在所述充填体的顶部预留承压顶隙5，并用弹性缓冲材料6封密闭该承压顶隙5，从而保证留巷巷道的可靠、坚固和耐用。由于所述的保留和改造运输巷为回风巷的方法使用的材料为矿井废弃矸石和采煤废料，改造的主要工作为用所述的混凝土块料砌筑起挡墙作用的充填体3，从而使本申请所述的施工方法不仅快速、简单，而且施工成本也十分底廉，可以根据工作面开采进度实时跟进，该发明适应性强，应用广泛。
[0031]为了保证作为充填材料的混凝土块料的强度，同时又最大限度的降低生产成本，提高资源回收率，符合以低能耗、低排放、低污染为基 础的低碳经济环境，本申请的方法，在步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。在保证充填材料的混凝土块料的强度的前提下，为了进一步的保证充填体的强度、稳定性和搞冲击能力，在步骤c中，将采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体3砌筑成小宽高比的充填墙体，并且使所述的小宽高比充填墙体的支护宽度满足以下计算式的要求，
[0032]al = KF/p,
[0033]式中al为巷旁支护平均宽度，m ；
[0034]F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ；
[0035]P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ；
[0036]K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。
[0037]同时，沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛7，使所述稳定墙垛7的宽度为其它部位墙体宽度的2倍；而且步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台8完成地基的处理。根据实际的生产状况和现场的生产情况，上述实施方式中，步骤C中预留的承压顶隙5的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料6为软木方。这样，既可以缓冲顶板冒落过程中，下沉的顶板对充填墙体的剂压，又能保证改造成的用于下一个工作面的回风巷的密封性，同时还可以减小成本较高的软木方材料的使用。
[0038]进一步的，为了保证回风巷改造工作的顺利进行，杜绝安全故事的发生，在端头支架9前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为对工作面运输巷尾巷40m，对巷道进行临时加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱10加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱10打设排距lm，柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
[0039]综上所述，通过采用本申请所述的施工方法来完成巷帮充填留巷的生产工作，不仅可以提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面及缩短搬家时间、防止发火、有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项重大的护巷技术，而且它也是矿山进行采煤方法改革、实现前进式和往复式开采、实现Y型通风方式、治理工作面瓦斯超限难题的最有效途径，同时还有以下的有益成果:
[0040]I采用矸石混凝土砌块作为充填主要材料具备早期强度高，增阻速度快的力学特性，能够及时支护直接顶，控制巷道围岩的变形，有利于留巷围岩的稳定。
[0041]2因老顶回转下沉以及直接顶弯曲下沉造成充填体上部受力不均匀，出现应力集中。由于实践中采用柔性材料在充填体上部与顶板之间接顶，避免应力集中对充填体的破坏。
[0042]3突破传统充填体宽高比系数不小于0.8的要求，在宽高比系数为0.23条件下，充填体自身性能和结构适应了留巷围岩运移规律，因此能够保证留巷系统的稳定。
[0043]4小宽高比矸石混凝土充填沿空留巷施工中，在充填体上部与顶板之间采用柔性材料接顶，避免因老顶回转在充填体顶部造成应力集中而将充填体劈裂，保证了充填体的强度、纵向可缩量都适应巷道围岩运移规律。
[0044]5留巷施工前在靠近充填体侧巷道顶板补打加强锚索支护可以有效降低巷道直接顶与老顶之间的离层量、减少巷道顶板下沉，维护巷道顶板围岩的完整性是确保沿空留巷巷旁围岩整体稳定的关键之一。
[0045]6在矸石混凝土砌块留巷施工中采用柔性材料接顶降低老顶回转下沉对充填体造成的应力集中，保证充填体的强度、纵向可缩量等方面适应围岩结构变形规律的要求。
[0046]7充分利用采空区冒落矸石、工作面散落碎煤矸和地面废弃矸石作为充填材料实施沿空留巷，不仅降低了留巷成本，提高了资源回收率，而且符合以低能耗、低排放、低污染为基础低碳经济环境的要求。
【主权项】
1.一种巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:包括以下步骤， a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用； b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作； c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体(3)，并在所述充填体(3)与巷道顶板⑷之间预留承压顶隙(5); d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙(5)内充填弹性缓冲材料(6)，封闭所述的承压顶隙(5)后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。2.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。3.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤c中，采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体(3)为小宽高比充填墙体，所述的小宽高比充填墙体的支护宽度按下式计算，al = KF/p， 式中al为巷旁支护平均宽度，m ； F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ; P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ； K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。4.根据权利要求3所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛(7)，所述稳定墙垛(7)的宽度为其它部位墙体宽度的2倍。5.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤c中预留的承压顶隙(5)的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料(6)为软木方。6.根据权利要求1?5中任一项所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台(8)完成地基的处理。7.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤b中，在进行地基处理前，根据采煤进度和开采步距，在端头支架(9)前移后，立即对裸露顶板进行有效支护。8.根据权利要求7所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:在端头支架(9)前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为对工作面运输巷尾巷40m，对巷道进行临时加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱(10)加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱(10)打设排距lm，柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
【专利摘要】本发明公开了一种巷帮充填留巷的施工方法，属于采煤施工工艺技术领域。提供一种能将上一个工作面的运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。所述施工方法包括以下步骤，先利用矿井排出的废弃矿料制作混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后1-2m的巷道底板进行清理并处理地基，接着沿开采方向逐渐延伸的砌筑厚度不低于50cm的充填体，并在所述充填体与巷道顶板之间预留承压顶隙，然后在预留的承压顶隙内充填弹性缓冲材料，封闭该承压顶隙后完成一个步距的巷帮充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a～d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作等步骤。
【IPC分类】E21F15/00
【公开号】CN104895604
【申请号】CN201510276102
【发明人】张江云
【申请人】四川川煤华荣能源股份有限公司小宝鼎煤矿
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种施工方法，尤其是涉及一种巷帮充填留巷的施工方法，属于采煤施工工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]在大倾角煤层的开采过程中，沿着煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为多个水平；在水平范围内，沿煤层走向划分为若干个采区；在采区沿倾斜方向将煤层划分为多个区段，每个区段形成2个开采工作面即两翼，为保证对每个工作面的煤层进行安全有效开采，且满足通风、行人、运料、运煤、排水需要，工作面必须布置两巷即回风巷和运输巷以及开切眼。根据巷道的位置和功能，将工作面主要用于回风、运料的巷道统称为回风巷即上顺槽，将进凤和运出煤炭的巷道统称为运输巷即下顺槽。但是，在同一煤层上下区段两个工作面开采，必须布置以上所述的四条巷道，即每个工作面需要布置上下各一条共计两条巷道方可开采，并保留合理的区段保护煤柱，这样，即浪费煤炭资源、又增加巷道掘进工程量。于是如何将上一个工作面回采后的运输巷通过留巷技术保留下来，做为下一个工作面的回风巷就成为了煤矿开采中的一个技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种能将上一个工作面的运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种巷帮充填留巷的施工方法，包括以下步骤，
[0005]a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用；
[0006]b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作；
[0007]c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体，并在所述充填体与巷道顶板之间预留承压顶隙；
[0008]d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙内充填弹性缓冲材料，封闭所述的承压顶隙后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。
[0009]本发明的有益效果是:通过采用本申请所述的上述方法，即利用矿井废弃矸石作为主要原料，并在其中添加水泥、粉煤灰制作成混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，将所述的混凝土块料沿工作面走向逐渐延伸的砌筑成厚度不低于50 cm的充填体，用以阻挡采空区冒落矸石，从而保证了采空区冒落的矸石不会滚落到当期工作面下侧的运输巷内封闭该巷道，进而将上工作面的运输巷，成功的保留成为下一个工作面的回风巷；而为了保证顶板在缓慢下沉或垮落时，不至于因挤压造成所述的充填体倒塌或垮塌，在沿工作面走向砌筑所述的充填体时，在所述充填体的顶部预留承压顶隙，并用弹性缓冲材料封密闭该承压顶隙，从而保证留巷巷道的可靠、坚固和耐用。由于所述的保留和改造运输巷为回风巷的方法使用的材料为矿井废弃矸石和采煤废料，改造的主要工作为用所述的混凝土块料砌筑起挡墙作用的充填体，从而使本申请所述的施工方法不仅快速、简单，而且施工成本也十分底廉，可以根据工作面开采进度实时跟进，该发明适应性强，应用广泛。
[0010]进一步的是，步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。
[0011]上述方案的优选方式是，步骤c中，采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体为小宽高比充填墙体，所述的小宽高比充填墙体的支护宽度按下式计算，
[0012]al = KF/p，
[0013]式中al为巷旁支护平均宽度，m ；
[0014]F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ；
[0015]P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ；
[0016]K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。
[0017]上述方案的优选方式是，沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛，所述稳定墙垛的宽度为其它部位墙体宽度的2倍。
[0018]进一步的是，步骤c中预留的承压顶隙的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料为软木方。
[0019]进一步的是，步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台完成地基的处理。
[0020]进一步的是，步骤b中，在进行地基处理前，根据采煤进度和开采步距，在端头支架前移后，立即对裸露顶板进行有效支护。
[0021]进一步的是，在端头支架前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为工作面运输巷尾巷40m，对巷道加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱打设排距Im,柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
【附图说明】
[0022]图1为本发明巷帮充填留巷的施工方法改造的回风巷在工作面内的位置示意图；
[0023]图2为本发明的施工方法涉及到的充填体的横向剖视图；
[0024]图3为本发明的施工方法涉及到的充填体主体部分的俯视图。
[0025]图中标记为:采空区1、充填体3、巷道顶板4、承压顶隙5、弹性缓冲材料6、稳定墙垛7、基础平台8、端头支架9、单体液压支柱10。
【具体实施方式】
[0026]如图1、图2以及图3所示是本发明提供的一种能将上一个工作面运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。所述施工方法包括以下步骤，
[0027]a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用；
[0028]b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作；
[0029]c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体3，并在所述充填体3与巷道顶板4之间预留承压顶隙5;
[0030]d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙5内充填弹性缓冲材料6，封闭所述的承压顶隙5后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。通过采用本申请所述的上述方法，即利用矿井废弃矸石作为主要原料，并在其中添加水泥、粉煤灰制作成混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，将所述的混凝土块料沿工作面走向逐渐延伸的砌筑成厚度不低于50cm的充填体3，用以阻挡采空区I冒落矸石，从而保证了采空区I冒落的矸石不会滚落到当期工作面下侧的运输巷内封闭该巷道，进而将上工作面的运输巷，成功的保留成为下一个工作面的回风巷；而为了保证顶板在缓慢下沉或垮落时，不至于因挤压造成所述的充填体倒塌或垮塌，在沿工作面走向砌筑所述的充填体3时，在所述充填体的顶部预留承压顶隙5，并用弹性缓冲材料6封密闭该承压顶隙5，从而保证留巷巷道的可靠、坚固和耐用。由于所述的保留和改造运输巷为回风巷的方法使用的材料为矿井废弃矸石和采煤废料，改造的主要工作为用所述的混凝土块料砌筑起挡墙作用的充填体3，从而使本申请所述的施工方法不仅快速、简单，而且施工成本也十分底廉，可以根据工作面开采进度实时跟进，该发明适应性强，应用广泛。
[0031]为了保证作为充填材料的混凝土块料的强度，同时又最大限度的降低生产成本，提高资源回收率，符合以低能耗、低排放、低污染为基 础的低碳经济环境，本申请的方法，在步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。在保证充填材料的混凝土块料的强度的前提下，为了进一步的保证充填体的强度、稳定性和搞冲击能力，在步骤c中，将采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体3砌筑成小宽高比的充填墙体，并且使所述的小宽高比充填墙体的支护宽度满足以下计算式的要求，
[0032]al = KF/p,
[0033]式中al为巷旁支护平均宽度，m ；
[0034]F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ；
[0035]P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ；
[0036]K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。
[0037]同时，沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛7，使所述稳定墙垛7的宽度为其它部位墙体宽度的2倍；而且步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台8完成地基的处理。根据实际的生产状况和现场的生产情况，上述实施方式中，步骤C中预留的承压顶隙5的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料6为软木方。这样，既可以缓冲顶板冒落过程中，下沉的顶板对充填墙体的剂压，又能保证改造成的用于下一个工作面的回风巷的密封性，同时还可以减小成本较高的软木方材料的使用。
[0038]进一步的，为了保证回风巷改造工作的顺利进行，杜绝安全故事的发生，在端头支架9前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为对工作面运输巷尾巷40m，对巷道进行临时加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱10加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱10打设排距lm，柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
[0039]综上所述，通过采用本申请所述的施工方法来完成巷帮充填留巷的生产工作，不仅可以提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面及缩短搬家时间、防止发火、有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项重大的护巷技术，而且它也是矿山进行采煤方法改革、实现前进式和往复式开采、实现Y型通风方式、治理工作面瓦斯超限难题的最有效途径，同时还有以下的有益成果:
[0040]I采用矸石混凝土砌块作为充填主要材料具备早期强度高，增阻速度快的力学特性，能够及时支护直接顶，控制巷道围岩的变形，有利于留巷围岩的稳定。
[0041]2因老顶回转下沉以及直接顶弯曲下沉造成充填体上部受力不均匀，出现应力集中。由于实践中采用柔性材料在充填体上部与顶板之间接顶，避免应力集中对充填体的破坏。
[0042]3突破传统充填体宽高比系数不小于0.8的要求，在宽高比系数为0.23条件下，充填体自身性能和结构适应了留巷围岩运移规律，因此能够保证留巷系统的稳定。
[0043]4小宽高比矸石混凝土充填沿空留巷施工中，在充填体上部与顶板之间采用柔性材料接顶，避免因老顶回转在充填体顶部造成应力集中而将充填体劈裂，保证了充填体的强度、纵向可缩量都适应巷道围岩运移规律。
[0044]5留巷施工前在靠近充填体侧巷道顶板补打加强锚索支护可以有效降低巷道直接顶与老顶之间的离层量、减少巷道顶板下沉，维护巷道顶板围岩的完整性是确保沿空留巷巷旁围岩整体稳定的关键之一。
[0045]6在矸石混凝土砌块留巷施工中采用柔性材料接顶降低老顶回转下沉对充填体造成的应力集中，保证充填体的强度、纵向可缩量等方面适应围岩结构变形规律的要求。
[0046]7充分利用采空区冒落矸石、工作面散落碎煤矸和地面废弃矸石作为充填材料实施沿空留巷，不仅降低了留巷成本，提高了资源回收率，而且符合以低能耗、低排放、低污染为基础低碳经济环境的要求。
【主权项】
1.一种巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:包括以下步骤， a充填材料制作，利用矿井排出的废弃矸石，破碎后再加入水泥、粉煤灰制作成规则的混凝土块料作为充填材料备用； b地基处理，根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后l-2m的巷道底板进行清理至硬底板，并在清理完成的底板上预铺水泥砂浆完成地基的处理工作； c充填体构筑，根据采煤进度和开采步距，在步骤b处理完成的地基上，采用步骤a制作的充填材料，沿工作面走向砌筑厚度不低于50 cm的充填体(3)，并在所述充填体(3)与巷道顶板⑷之间预留承压顶隙(5); d承压顶隙处理，在步骤c预留的承压顶隙(5)内充填弹性缓冲材料(6)，封闭所述的承压顶隙(5)后便完成了一个步距的所述巷帮的充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a?d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作。2.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤a中制作的所述混凝土块料为采用矿井排出的废弃矸石，经破碎后掺入水泥、粉煤灰浇筑而成的矸石混凝土块料，其中矸石:水泥:粉煤灰的比例为3:1:1，浇筑养护完成后的所述矸石混凝土块料的强度不低于15Mpa。3.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤c中，采用步骤a制作的充填材料构筑的充填体(3)为小宽高比充填墙体，所述的小宽高比充填墙体的支护宽度按下式计算，al = KF/p， 式中al为巷旁支护平均宽度，m ； F为沿空留巷所需的巷旁支护强度，MN/m ; P为巷旁支护体成型后Id的抗压强度，MPa ； K为安全系数，一般K = 1.1?1.2。4.根据权利要求3所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:沿巷道走向，每间隔1m设置有一个稳定墙垛(7)，所述稳定墙垛(7)的宽度为其它部位墙体宽度的2倍。5.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤c中预留的承压顶隙(5)的高度为0.2?0.3m，采用的弹性缓冲材料(6)为软木方。6.根据权利要求1?5中任一项所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤b中，在对清理完成的底板进行进一步处理时，通过预铺水泥砂浆构筑宽度为0.7m的基础平台(8)完成地基的处理。7.根据权利要求1所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:步骤b中，在进行地基处理前，根据采煤进度和开采步距，在端头支架(9)前移后，立即对裸露顶板进行有效支护。8.根据权利要求7所述的巷帮充填留巷的施工方法，其特征在于:在端头支架(9)前移后对裸露顶板和留巷墙体进行有效支护时，支护范围为对工作面运输巷尾巷40m，对巷道进行临时加强支护，支护长度多40m，以保证支护强度；所述的下端头临时加强支护采用单体液压支柱(10)加铰接顶梁支护，支护要求为单体液压支柱(10)打设排距lm，柱距0.7m，并沿工作面走向布置。
【专利摘要】本发明公开了一种巷帮充填留巷的施工方法，属于采煤施工工艺技术领域。提供一种能将上一个工作面的运输巷采用快速、简单、施工成本低廉的改造并保留成为下一个工作面的回风巷的巷帮充填留巷的施工方法。所述施工方法包括以下步骤，先利用矿井排出的废弃矿料制作混凝土块料，然后根据采煤进度和开采步距，在工作面下出口滞后1-2m的巷道底板进行清理并处理地基，接着沿开采方向逐渐延伸的砌筑厚度不低于50cm的充填体，并在所述充填体与巷道顶板之间预留承压顶隙，然后在预留的承压顶隙内充填弹性缓冲材料，封闭该承压顶隙后完成一个步距的巷帮充填留巷工作，然后根据开采步距重复上述a～d的步骤，直到完成整条巷帮充填的留巷工作等步骤。
【IPC分类】E21F15/00
【公开号】CN104895604
【申请号】CN201510276102
【发明人】张江云
【申请人】四川川煤华荣能源股份有限公司小宝鼎煤矿
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月27日
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