专利名称：自流砼凸凹自联接充填方法
技术领域：
本发明涉及煤矿瓦斯治理，具体是巷道沿空留巷充填方法。
背景技术：
众所周知，留设煤柱是煤矿中传统的护巷方法。传统的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱(煤柱宽一般10-30m)，使下区段平巷避开固定支承压力峰值区。区段平巷双巷掘进和使用，技术管理简单，对通风、运输、排水、安全都有利。但是，煤柱损失高达10%-30%;且回风巷受二次采动影响，巷道维护困难，支护费用高；上隅角易瓦斯积聚、易引起瓦斯超限，严重影响正常生产；煤柱支承压力向底板传播，不仅影响邻近煤层的开采和底板巷道的稳定，还成为引起冲击地压的隐患。
沿空留巷技术能够较好地实现无煤柱护巷，无论是在利用煤炭资源上，还是在采煤方法上都比留煤柱护巷具有更好的技术经济优势，因而，在我国大部分矿区，沿空留巷技术应用比较普遍。I、沿空留巷技术有利于解决工作面瓦斯问题，使工作面安全程度大幅度提高。传统“U+L”型通风方式通过排瓦斯横贯排放瓦斯，利用采空区通风，不但造成采空区瓦斯大量涌出，而且致使上隅角至排瓦斯横贯段瓦斯浓度处于爆炸临界状态。采用沿空留巷，能够实现“Y”型通风方式，改变了采空区瓦斯运行线路，减小了对深部采空区瓦斯的扰动，抑制了采空区瓦斯的涌出，解决了上隅角至排瓦斯横贯段以及尾巷瓦斯超限的问题。2、实现无煤柱开采，提高煤炭回采率，延长矿井服务年限。屯兰矿煤柱留设较多，煤炭资源浪费严重。据不完全统计，屯兰矿每回采2000m工作面，因留设煤柱损失优质焦煤资源19. 5万t，资源损失约I亿元。实施沿空留巷技术，即可有效回收这部分资源。3、解决生产衔接紧张问题。传统“U+L”型通风方式，要投入大量时间去准备新的采煤工作面。而沿空留巷工艺的采用，大量减少了巷道掘进量，使沿空巷道继续服务下一个工作面；此外，掘进工程量大量减少，有利于工作面提前构成，为瓦斯抽采提供充足的时间和空间，可从根本上解决采、掘、抽衔接紧张问题，使矿井采、掘、抽工程衔接步入良性循环轨道。4、实施沿空留巷“Y”型通风方式，为抽采钻孔布置参数优化提供了极为有利的条件，提高了抽采效果，从而充分发挥了矿井抽采系统的能力。同时减少了风排瓦斯量，大大缓解矿井通风系统的压力。此外，实施沿空留巷，消除了采空区内锚索、锚杆断裂的隐患。沿空留巷的基本方式是将上区段工作面的轨道顺槽(或皮带顺槽)，留作下区段工作面的回风顺槽，即一条巷道可以得到两次利用，如图I所示。当上工作面采过后，将其轨道顺槽(或皮带顺槽)用专门的支护材料进行维护，使此保留下来的巷道做为下区段工作面的回风巷，保留下来的巷道内砌筑充填墙。目前存在的问题是随着工作面的不断推进，留巷存在墙体顶部接顶不严，充填墙体受顶板压力等多种因素影响，导致局部墙体开裂、泄漏采空区瓦斯。
发明内容
本发明的目的是解决充填墙墙体开裂的问题，提供一种自流砼凸凹自联接充填方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
自流砼凸凹自联接充填方法，包括步骤
(1)移架、架后支护、清理，
工作面推进时，在后模板支架和侧模板支架前联双层金属网；后模板支架每向前移一个O. 8m步距，在后模板支架上沿走向使用横担架设在充填模板上方支护顶板，间距O. 8m ；工作面每移架三个步距，充填一次；充填前，将充填空间杂物清理干净，交将空间顶底板整理平整；
(2)立模，
采用巷旁充填侧模板、巷旁充填后模板和侧支护模板，调整好充填模板后，将充填管路架设好，准备进行充填；在三个模板上粘贴塑料布，上下两端留出500mm的余量，下端用渣石压牢，上端扎在顶部的金属网上；巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面；
(3)充填材料的运输、储运及上料方式，
沿空留巷充填材料采用矿车运输，运到充填泵站储料场，再通上料设备输送到混凝土泵，通过充填管路输送至充填位置；
(4)充填，
充填开始时，首先泵送清水，后面紧跟细料泵送，接着为粗料充填，充填模上部O. 5m高度的空间为细料充填，细料充完后，加清水进行管路清洗；在上一充填墙体正中均匀预埋两排6根L型圆钢，下一墙体充填前将其外露部分拉直，用于联接新旧两充填体。(5)冲洗充填泵和充填管路，
充填工作完成后，进行充填泵的充填管路的清洗；
(6)充填墙体凝固；
充填后要有不少于4小时的凝固时间，确保承压能力达到2MPa以上，再重新移动，调整充填支架及模板。巷旁充填工艺技术主要包括巷旁充填系统、充填工艺和施工工序。本发明采用满足巷旁充填要求的充填支架，自动形成充填空间并对固结期间的充填体起到保护作用。巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面，使上一充填墙体和下一充填墙体之间形成交错的接合面，增强了墙体的支撑强度。为了进一步增强墙体的支撑强度，可以进一步对充填墙体进行外加固和内加固。对充填墙体的外加固，(I)在充填墙体上沿巷道走向布置三排托架，每两根托架进行对接，采用锚杆、钢筋网联合支护，锚杆间距为900mm，排距为800mm ; (2)喷射薄层混凝土密封充填墙体表面，喷层厚度50mm;混凝土重量配比为水泥黄沙石子=1:2:2。对充填墙体的内加固，充填前在充填模内布设钢筋网，充填墙体内共放置5片钢筋网，(I)垂直于轨道顺槽两帮和底板布置三片钢筋网，在钢筋网的中部以及距顶底板各300mm处用直径为16mm、长度为2100mm的螺纹钢将三片钢筋网连接起来，其中钢筋网间距为1000mm，每片网距离两面模板各200mm ; (2)平行于轨道顺槽两帮布置两片钢筋网，并用铁丝使其与之前的三片钢筋网连成一体。
采用本发明所述的充填工艺方法，可增强墙体支撑强度，彻底封堵后期墙体开裂，杜绝瓦斯泄漏现象。
图I为沿空留巷基本方法不意图。图2为本发明的工艺流程图。图3为本发明顶板支护平面示意图。图4为图3中后模板支架处的1-1’剖面图。图5为图3中侧模板支架处的II-II’剖面图。图6为锚带网支护平面图。图7为充填体内垂直于轨道顺槽和底板的三片钢筋网的布置方式。图中，I-充填墙体，2-后模板支架，3-侧模板支架，4-侧支护模板，5-双层金属网，6-单体工字钢棚，7-板梁，8-托梁，9-锚杆，10-钢筋网，11-螺纹钢。
具体实施例方式巷旁充填工艺技术主要包括巷旁充填系统、充填工艺和施工工序以及围岩控制。围岩控制包括沿空留巷的巷内支护、充填体的加固以及采动影响期间巷道的加强支护。 一，施工工序包括以下步骤(工艺流程图见图2)
I、移架、架后支护、清理
(I)为保证割煤后充填段顶板完整，工作面推进时，在侧模板支架、后模板支架前联双层金属网(5000X 1000mm)。金属网搭接长度不小于O. 2m，两层网错距为O. 2m，网扣间距为O. 2m，采用14#铁丝联接。(2)当后模板支架每向前移一个步距(0.8m)，在后模板支架上，沿走向使用Φ20mmX3. Om板梁7做横担,架设在充填摸板上方支护顶板，板梁7间距O. 8m ;如果顶板破碎，可减小圆木间距并增加其数量。(3)本工作面每移架三个步距，充填一次；如遇顶板破碎段，视现场情况也可采取两个步距或一个步距充填一次。充填前，须将充填空间杂物清理干净，并将该空间顶底板整理平整，巷道高度不低于3. 5m。2、立模
如图3、4、5所示，工作面采用固定于侧模板支架上的巷旁充填侧模板、固定于后模板支架上的巷旁充填后模板以及液压侧支护模板，巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面，支架自行前移机械立模。充填前，要调整三块模板处于良好状态；调整好充填模板后，将充填管路架设好，准备进行充填。在充填模内按充填墙体I内加固的要求架设钢筋网，按瓦斯抽放要求将抽放预埋管两端密封，并架设在加固充填墙体I的钢筋网上。为了防止料浆泄漏和便于充填后的脱模，在机械模的三个模板上粘贴双抗塑料布，上下两端留出500mm的余量，下面用渣石压牢，上面扎在顶部的金属网上。粘贴彩条布时要注意将立模边角各个空隙密封好，防止料浆泄漏。同时注意人员进出口的密封。3、充填材料的运输、储运及上料方式沿空留巷充填材料采用矿车运输，运到充填泵站储料场，再通过机械上料设备，直接输送到混凝土泵，通过Φ 108mm充填管路输送至充填位置。由于每个充填步距为2. 4m，充填体积21m3，消耗充填材料45t左右，充填2. 5小时，准备收尾各I小时，采用专用螺旋给料机上料。4、充填
检查确定混凝土充填泵工作状况正常，管路畅通后，方可进行材料的搅拌输送；进料要均匀连续，配水要严格控制水灰比；注意观察设备的工作压力和状况，管路堵塞立即停机处
理。 充填料浆输送的工序如下充填开始时，首先泵送清水，确保管路畅通，后面紧跟O. 5m3的细料(水泥、粉煤灰含量高，细沙、石子含量低)泵送，接着为粗料(石子含量正常)充填，充填模上部O. 5m高度的空间为细料充填，其体积是3m3。细料充完后，加清水进行管路清洗，直至清洗结束。膏体混凝土材料进入充填模时，要观察材料的平流堆积状况，材料要充满充填模板并充分接顶。为了防止不同充填步距的充填体之间因底板的不均匀沉降而产生缝隙导致采空区瓦斯的泄漏，在上一充填墙体I正中均匀预埋两排6根L型Φ20Χ2000πιπι的圆钢(每排3根、排距O. 6m、最上一根距顶板约lm、L型圆钢角度为120° )，下一墙体充填前将其外露部分拉直，用于联接新旧两充填体。堵管事故的处理在进行充填的试验阶段，堵管事故的发生比较普遍，当操作人员熟悉了材料和系统的性能并具有一定经验之后，将大为改善，但在试验期间必须妥善处理堵管问题。由于该充填料浆的可泵时间仅有半个小时左右，因此一旦发生堵管必须立即处理，否则料浆在管道中固结后很难处理。处理的方法是堵管后立即分段卸开各段管道，用清水将各段管道中的料浆冲洗出来，为了争取处理时间，各段管路的清洗应同时进行，这样可在最短的时间内清通管道，最大限度地减小对生产的影响。5、冲洗充填泵和充填管路
充填工作完成后，进行充填泵和充填管路的清洗。(I)充填泵的清洗用清水把泵里外洗刷一遍。(2)充填管路的清洗在充填泵的泵进料斗上增加清水供水管，供水能力大于30m3/h,充填前后的管路清洗水均排入水沟。(3)打扫充填泵站环境卫生。6、充填墙体凝固
为了使沿空留巷充填墙体I能够达到质量要求，充填时要确保每个充填垛与顶底板充分接触，充填支架及模板要保持静止不动，另外由于充填材料的凝固至少需要4h的时间，所以要保证不少于4个小时的凝固时间，确保承压能力达到2MPa以上，再重新移动、调整充填支架及模板。沿空留巷充填施工的主要充填设备见表I。表I沿空留巷主要充填设备列表
权利要求
1.自流砼凸凹自联接充填方法，包括步骤 (1)移架、架后支护、清理， 工作面推进时，在后模板支架(2)和侧模板支架(3)前联双层金属网(5);后模板支架(2)每向前移一个O. Sm步距，在后模板支架(2)上沿走向使用横担架设在充填模板上方支护顶板，间距O. Sm ;工作面每移架三个步距，充填一次；充填前，将充填空间杂物清理干净，交将空间顶底板整理平整； (2)立模， 采用巷旁充填侧模板、巷旁充填后模板和侧支护模板(3)，调整好充填模板后，将充填管路架设好，准备进行充填；在三个模板上粘贴塑料布，上下两端留出500mm的余量，下端用渣石压牢，上端扎在顶部的金属网上；巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面； (3)充填材料的运输、储运及上料方式， 沿空留巷充填材料采用矿车运输，运到充填泵站储料场，再通上料设备输送到混凝土泵，通过充填管路输送至充填位置； (4)充填， 充填开始时，首先泵送清水，后面紧跟细料泵送，接着为粗料充填，充填模上部O. 5m高度的空间为细料充填，细料充完后，加清水进行管路清洗；在上一充填墙体(I)正中均匀预埋两排6根L型圆钢，下一墙体充填前将其外露部分拉直，用于联接新旧两充填体； (5)冲洗充填泵和充填管路， 充填工作完成后，进行充填泵的充填管路的清洗； (6)充填墙体凝固； 充填后要有不少于4小时的凝固时间，确保承压能力达到2MPa以上，再重新移动，调整充填支架及模板。
2.根据权利要求I所述的自流砼凸凹自联接充填方法，其特征在于还包括对充填墙体(I)的外加固，(I)在充填墙体(I)上沿巷道走向布置三排托架(8 )，每两根托架(8 )进行对接，采用锚杆(9)和钢筋网联合支护，锚杆间距为900mm，排距为800mm ; (2)喷射薄层混凝土密封充填墙体(I)表面，喷层厚度50mm;混凝土重量配比为水泥黄沙石子=1:2:2。
3.根据权利要求I所述的自流砼凸凹自联接充填方法，其特征在于还包括对充填墙体(I)的内加固，充填前在充填模内布设钢筋网(10)，充填墙体(I)内共放置5片钢筋网(10)，(I)垂直于轨道顺槽两帮和底板布置三片钢筋网(10)，在钢筋网(10)的中部以及距顶底板各300mm处用直径为16mm、长度为2100mm的螺纹钢(11)将三片钢筋网(10)连接起来，其中钢筋网(10)间距为1000mm，每片网距离两面模板各200mm ； (2)平行于轨道顺槽两帮布置两片钢筋网(10)，并用铁丝使其与之前的三片钢筋网(10)连成一体。
全文摘要
本发明涉及煤矿瓦斯治理，本发明为了解决充填墙墙体开裂的问题，提供一种自流砼凸凹自联接充填方法，包括步骤(1)移架、架后支护、清理，(2)立模，(3)充填材料的运输、储运及上料方式，(4)充填，(5)冲洗充填泵和充填管路，(6)充填墙体凝固。还需要对充填墙体进行外加固和内加固。采用本发明所述的充填工艺方法，可增强墙体支撑强度，彻底封堵后期墙体开裂，杜绝瓦斯泄漏现象。
文档编号E21F15/08GK102865102SQ20121036056
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者金智新, 薛道成, 邓文浩, 王玉宝, 侯水云, 贺志宏, 刘光强, 焦治平, 武青林, 田林伶, 崔旭红, 边劲枝 申请人:山西焦煤集团有限责任公司