专利名称：沿空留巷巷旁高强防漏充填结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及应用在煤矿井下的一种充填技术，具体涉及沿空留巷巷旁充填结构及施工方法。
背景技术：
巷旁充填沿空留巷是煤矿开采技术的一项重大改革，此项技术不仅可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，而且它也是矿山进行采煤方法改革最有效的途径。沿空留巷要求的是具有高强度同时高密闭性好的巷旁充填结构。目前，国内外常用的沿空留巷充填方式主要有矸石带充填、膏体充填、高水速凝材料充填等，矸石带充填提 供的支护阻力较小，密闭性差，造成采空区漏风严重，膏体充填和高水速凝材料初期强度低，可缩性较差，容易在顶板来压下发生破坏，给沿空留巷防漏风防火和维护工作带来很大困难。中国专利公开号CN101922292A(申请号201010105609. 7)公开了一种煤矿沿空留
巷巷旁分段承载不等强支护原理及应用，一种适于煤矿沿空留巷分段承载巷旁支护的支护机理及应用方法，它的运输巷巷旁支护分为上下两层充填材料组合支护。上层采用强度低变形量大的充填材料，下层采用采用强度较高的充填材料。该技术虽然在一定程度上达到了支护的效果，但还存在以下缺陷一是由于充填结构采用上下两层充填材料组合支护，在实际应用过程中，导致支护时密闭性差，还是无法解决采空区漏风严重的技术问题；二是由于只给出了一个笼统的支护理念，缺乏可行的操作手段，无法很好实施，不能大面积推广。为了解决沿空留巷的漏风问题，有人尝试着在充填体结构外面喷涂防漏风较好的高级材料，比如玛丽散、罗克休,但是由于成本较高,喷浆每平方米达到500-700元，根本无法在煤矿大面积推广。
发明内容
为了克服现有沿空留巷充填技术密闭性差、漏风严重和操作性差的技术缺陷，本发明提供一种新型简易的操作性强的充填结构，这是一种在顶板强烈来压下，能保持沿空留巷稳定的高强度充填结构，同时还具有很好的密闭性，彻底解决了巷旁支护的技术缺陷。为了实现上述任务，本发明的充填结构是由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋宽0. 4-0. 6米、长I. 2-1. 5米，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700mm*700mm的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8 1-10 1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2. Ocm厚的水泥砂浆；其中所述的充填材料是指由质量比为I : 1.7 : 5的水、普通硅酸盐水泥、碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间约30-40min，终凝时间I. 5-2. 5h，终凝后矸石袋抗压强度可达2-3MPa ；28天后矸石袋抗压强度可达10_20MPa。
所述的水泥砂浆是指由质量比为I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。所述钢筋优先选用HRB335的钢筋；所述的铁丝优先选用规格为4号-10号的钢丝。本发明同传统充填结构相比有如下优势I、本发明通过调整充填材料的成分和配比，并在矸石袋内打入钢筋，露出部分用铁丝固定，不仅使矸石袋具有更高的强度，还能使矸石袋连成一个整体，防止矸石袋上面喷浆材料的脱落，表面喷浆增强了矸石袋的密闭性，防止留巷漏风，不但克服了单纯使用较低的缺点(矸石袋充填强度一般为10_20MPa);而且克服了采用上下两层充填材料组合支护 时密闭性较差的缺陷。2、本发明钢筋矸石袋28d后的抗压强度可达35_45MPa，而顶板下沉时产生的抗压强度一般为20-30MPa，这说明本发明充填结构是完全可以抵挡住顶板的下沉，并且结构简单。3、本发明充填结构结构简单，成本低，每平方米喷浆只需50-70元，可在煤矿大面积推广。总之，本发明采用简易的充填结构，使沿空留巷达到了防漏风和高强支护的双重效果，具有突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
图I为本发明的充填结构的立体图。图2为本发明充填结构的具体施工示意图。图中标号分别表示1_矸石袋，2-钢筋打入部分，3-钢筋露出部分，4-水泥砂浆层，5-铁丝，6-喷浆机，7-喷浆管道，8-超前支护，9-工作面单体液压支柱，10-工作面，11-采空区，12-留巷，13-钢筋喷浆矸石袋，14-木支柱，15-临时支护，16-滞后支护。
具体实施例方式下面参照附图对本发明具体施工方式进行说明。第一步井下巷道开挖后进行锚、索、网、带支护和工作面单体液压支柱9支护，同时布置工作面10，井下工作面10布置之后开始正常割煤、回柱，形成采空区11。第二步在留巷12内进行超前支护8加铰接顶梁支护，在留巷侧充填宽度内再用木支柱14进行支护加固，随着工作面的推进，在超前支护8处增加单体液压支柱9，加强为滞后支护16，滞后支护16和木支柱14共同承担了充填材料凝结前顶板的初期来压。第三步支护同时，在地面开始准备图I所示矸石袋I中的填充填料以及喷浆用的水泥砂浆材料，运至留巷12内。第三步在工作面10后方临时支护15下堆砌排紧装有充填材料的矸石袋1，矸石袋I宽0.4-0. 6米、长I. 2-1. 5米；在矸石袋I内部均匀横向打入HRB335钢筋，钢筋穿过矸石袋I后端部从留巷内部侧露出在外，钢筋打入部分2和露出部分3长度之比为8 1-10 1，所有露出部分3由四号至十号铁丝5相互交缠固定成一个整体(见图I);其中
所述的充填材料是由质量比为I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸盐水泥和碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间约30-40min，终凝时间I. 5-2. 5h，终凝后矸石袋抗压强度可达2_3MPa ；28天后砰石袋抗压强度可达10_20MPa ;而钢筋砰石袋28d后的抗压强度可达35-45Mpa。第四步经过10天之后，使用喷浆机6和喷浆管道7对充填体巷道内侧喷有2. Ocm厚的水泥砂浆层4 ;也就是说，在钢筋矸石袋I有铁丝交缠的面上喷涂有2. Ocm厚的水泥砂浆层4，水泥砂浆层4与打有钢筋的矸石袋I 一起形成如图2所示的钢筋喷浆矸石袋13 ；所述的水泥砂浆是由质量比为I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。第五步待钢筋喷浆矸石袋13凝固2-3天之后，撤去临时支护15，同时回收工作面后方200米范围之外的除巷旁两侧的滞后支护16。
第六步随着工作面推进重复上述循环第二至第五步骤。
权利要求
1.一种沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，它由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋宽0. 4-0. 6米、长I. 2-1. 5米，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700_*700_的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8 1-10 1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2. Ocm厚的水泥砂浆；其中 所述的充填材料是指由质量比为I : 1.7 : 5的水、普通硅酸盐水泥、碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间30-40min，终凝时间I. 5-2. 5h，终凝后矸石袋抗压强度达到2-3MPa ；28天后矸石袋抗压强度达到10_20MPa。
所述的水泥砂浆是指由质量比为I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。
2.如权利要求I所述的沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，所述钢筋选用HRB335的钢筋。
3.如权利要求I所述的沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，所述的铁丝选用规格为4号-10号的钢丝。
4.如权利要求1-3任一所述的高强防漏充填结构的施工方法，其特征在于，步骤如下 第一步井下巷道开挖后进行锚、索、网、带支护和工作面单体液压支柱(9)支护，同时布置工作面(10)，井下工作面(10)布置之后开始正常割煤、回柱，形成采空区(11)； 第二步在留巷(12)内进行超前支护(8)加铰接顶梁支护，在留巷侧充填宽度内再用木支柱(14)进行支护加固，随着工作面的推进，在超前支护(8)处增加单体液压支柱(9)，加强为滞后支护(16)，滞后支护(16)和木支柱(14)共同承担了充填材料凝结前顶板的初期来压； 第三步支护同时，在地面开始准备图I所示矸石袋(I)中的填充填料以及喷浆用的水泥砂浆材料，运至留巷(12)内； 第三步在工作面(10)后方临时支护(15)下堆砌排紧装有充填材料的矸石袋(1)，矸石袋(I)宽0.4-0. 6米、长I. 2-1. 5米；在矸石袋(I)内部均匀横向打入HRB335钢筋，钢筋穿过矸石袋I后端部从留巷内部侧露出在外，钢筋打入部分(2)和露出部分(3)长度之比为8 1-10 1，所有露出部分(3)由四号至十号铁丝(5)相互交缠固定成一个整体； 第四步经过10天之后，使用喷浆机(6)和喷浆管道(7)对充填体巷道内侧喷有2. Ocm厚的水泥砂浆层(4)，水泥砂浆层(4)与打有钢筋的矸石袋(I) 一起形成钢筋喷浆矸石袋(13)； 第五步待钢筋喷浆矸石袋(13)凝固2-3天之后，撤去临时支护(15)，同时回收工作面后方200米范围之外的除巷旁两侧的滞后支护(16)； 第六步随着工作面推进重复上述循环第二至第五步骤。
全文摘要
本发明公开了一种沿空留巷巷旁高强防漏充填结构及其施工方法，它由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700mm*700mm的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8∶1-10∶1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2.0cm厚的水泥砂浆。本发明不但克服了单纯使用较低的缺点，而且克服了采用上下两层充填材料组合支护时密闭性较差的缺陷。
文档编号E21F15/00GK102678173SQ20121015828
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月12日 优先权日2012年5月12日
发明者刘 文, 吴笛, 宁建国, 赵军, 马鹏飞 申请人:山东科技大学