垒砌墙体实现沿空留巷的方法与流程

文档序号:15578784发布日期:2018-09-29 06:16

本发明属于煤矿开采,尤其涉及无煤柱开采技术。



背景技术:

无煤柱开采技术(沿空留巷技术)如图1所示,它是在煤矿开采工作面端头支架的后方,跟进工作面的推进方向上,通过人工方法建造人造巷帮,取代传统留设煤柱的方式,借助人造巷帮代替传统煤柱支撑顶板和隔离采空区;通过人造巷帮还留出可供下一个工作面使用的巷道(顺槽),即沿空留巷(或旁巷),形成符合通风安全与生产要求的工作面巷道;能够保证承受二次覆岩动力冲击作用。因此,无煤柱开采技术具有十分显著的减少煤炭资源损失、高产高效、提高井工投资效益、延长矿井开采寿命等直接价值效果。

目前,极具代表性的人造巷帮主要有注浆混凝土墙体法(柔模施工法)、膏体充填法(模板法)。注浆混凝土墙体法属于刚性支撑顶板,对顶板具有剪切破坏作用,因而导至顶板压应力集中,造成墙体支撑不稳定,持续发生不稳定变化效应,因此常需要不断地使用单体柱进行补强支护,形成安全隐患。膏体充填法虽然不属于刚性支撑顶板,但施工时需要大量膏体材料,而且工艺复杂。

由于上述方法都存不足,因此生产矿井尚不能或难以规模化普及与广泛推广应用。



技术实现要素:

为了使无煤柱开采技术容易规模化普及与广泛推广应用,发明人结合长时间的跟踪研究,提出采用一种新的无煤柱开采人造墙体沿空留巷方法,该方法为垒砌墙体实现沿空留巷的方法。

为达到上述目的,本发明采取的技术方案是:

一种垒砌墙体实现沿空留巷的方法,其特征在于,包括如下步骤:

一,料袋准备

在矿井地面建设配料搅拌站和料袋封装生产线,将混合均匀的水硬化材料与水袋封装在袋子中制成料袋备用;要求水袋封装在袋子中间位置,水袋的盛水量应满足浸润一袋水硬化材料的要求,水袋上设有破水口和伸到袋子外的破水拉绳;

水硬化材料包括基料100份、配料100份和速凝剂3-6份;其中:

基料为水泥和腻子粉,水泥和腻子粉的重量比为1:1;

配料为沙或粉煤灰或矸石灰其中一种或它们的混合物,视当地的配料资源而定;

要求料袋的尺寸和重量一致,尺寸和重量大小以方便搬动和垒砌为宜;

二,墙体垒砌

将地面制作备用的料袋运至井下,按照设计的留巷位置和人造巷帮的厚度,沿工作面推进方向,在端头支架之后随着工作面开采,用料袋垒砌墙体至顶板,边推进边垒砌;垒砌方式采用一般建筑垒砌方式,将料袋紧凑压茬叠放,层层压紧;垒砌时,每铺设一袋应立即使水袋打开溢水,每垒砌一层即刻洒水,使水硬化材料湿润直至硬化凝固,保证能在最短时间内,达到有效的初始支撑强度,待墙体完全固化后,以承受采空区上覆岩层沉陷压力与顶板垮落产生的冲击动力;

由于人造墙体完全达到设计支护强度需要一定时间,为防止留巷顶板变形破坏及留巷失败,在垒砌墙体施工过程中,同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架作为临时补充支护,待墙体硬化凝固后再将液压支架向前移动,顺序进行,直至施工完毕。

进一步,当顶底板条件差,煤层倾角大等情况时,为防止对墙体稳定性产生影响,应采用锚杆和钢带进行墙体支护。

进一步,当采空区上覆岩层沉陷作用对墙体产生的动力冲击作用较大时,采用以下措施之一:

1、在端头支架后方,沿人造墙体内侧斜向采空区,顺着工作面推向布置切顶钻孔,人为促使采空区覆岩层适时垮落卸压,主动降低覆岩沉陷时的动力冲击作用。

2、在墙体垒砌之前,在端头支架后方或在墙体部位的顶板上安装锚索,强化顶板与上覆岩层的稳固性。

本发明的优点

1、便于搬运、周转与仓储,垒砌墙体工艺简单,从物料的地面准备到井下施工,可以组成单一的施工管理组织,便于质量管理和运作;技术措施与管理容易,可操作性强。

2、袋式墙体的强度刚柔适宜,料袋与料袋之间形成良好的柔韧性,在自重力的综合作用下,产生挤压效应,墙体及时产生弹性应变能力、形成理想的墙体强度与密实效果,不属于刚性支撑顶板,对顶板没有剪切破坏作用,顶板压应力分散,墙体支撑稳定。墙体固化快,很快达强支护强度,保证了墙体的稳定性和生产跟进速度,以及相关安全技术要求。具有满足各种支护强度的条件要求。

附图说明

图1是本发明无煤柱开采技术平面布置示意图;

图2是本发明实施例的构造图;

图3是本发明实施例的垒砌墙体主视图示意图;

图4是本发明实施例的垒砌墙体支护主视图示意图;

图5是本发明实施例的垒砌墙体支护侧视图示意图;

图6是本发明实施例的移动组合式液压支架平面布置示意图;

图7是本发明实施例的布置切顶钻孔平面布置示意图;

图8是本发明实施例的墙体部位的顶板上锚索布置示意图;

图9是图8的A-A视图。

图例说明,1-料袋,2-水硬化材料,3-水袋,4-破水拉绳,5-锚杆,6-钢带,7-切顶钻孔,8-锚索,9-移动组合式液压支架,10-墙体。

具体实施方式

一种垒砌墙体实现沿空留巷的方法,按照如下步骤进行:

一、准备

在矿井地面建设配料搅拌站和封装生产线,如图2所示,将按一定重量比例混合搅拌均匀、称量一致的水硬化材料2与水袋3封装在袋子中制成料带1备用,要求水袋3封装在袋中间位置,水袋3上设有破水口和伸到袋外的破水拉绳4,水袋3的盛水量应满足浸润一袋水硬化材料2的要求,如图2所示;

水硬化材料2包括基料100份、配料100份和速凝剂3-6份;其中,基料为水泥和腻子粉,水泥和腻子粉的重量比为1:1;配料为沙或粉煤灰或矸石灰其中一种或混合物,视当地的配料资源而定;

要求料袋1的尺寸大小一致,长宽比为2:1,的重量一致,重量大小以方便搬动和垒砌为宜。

二,墙体垒砌

如图1所示,将地面制作备用的运至井下,按照设计的留巷位置和人造巷帮的厚度,沿工作面推进方向,在端头支架之后随着工作面开采用垒砌如图3所示墙体10,一直垒砌墙体至顶板,边推进边垒砌;垒砌方式采用一般建筑垒砌方式,紧凑压茬叠放;垒砌时,每铺设一料袋1应立即拉动破水拉绳4使水袋3打开溢水,每垒砌一层即刻洒水,使水硬化材料湿润直至硬化凝固,保证能在最短时间内,达到有效的初始支撑强度,墙体10完全固化后,以承受采空区上覆岩层沉陷压力与顶板垮落产生的冲击动力。

由于墙体10完全达到设计支护强度需要一定时间,为防止留巷顶板变形破坏及留巷失败,在垒砌墙体施工过程中,同时在墙体一侧布置几组移动组合式液压支架9作为临时补充支护,待墙体10达到硬化凝固后再将液压支架向前移动,顺序进行,直至施工完毕,如图6所示。

进一步,当顶底板条件差,煤层倾角大等情况时,为防止对墙体10稳定性产生影响,应采用锚杆5和钢带6进行对墙体10加固稳定,如图4图5所示。

进一步,当采空区上覆岩层沉陷作用对墙体产生的动力冲击作用较大时,采用以下措施之一:

1、在端头支架后方,沿工作面推向、墙体10内侧斜向采空区布置切顶钻孔7,人为促使采空区覆岩层垮落卸压,主动降低覆岩沉陷时的动力冲击作用,如图7所示。

2、在墙体垒砌之前,在端头支架后方或在墙体10部位的顶板上方安装锚索8,强化顶板与上覆岩层的稳固性,如图8、图9所示。

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