专利名称：钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法
技术领域：
本发明涉及一种钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，尤其适用于煤矿回采工作面沿空 留巷工程。
背景技术：
无煤柱沿空留巷技术旨在改变采煤工作面的通风方式，将传统的“U”型通风转变 成“Y”型通风，从根本上解决回采工作面上隅角瓦斯积聚问题，使瓦斯矿井的安全状况得 到好转。此外，应用该技术还能够实现近距离煤层瓦斯抽采，具有提高煤炭采出率、缓解采 掘接替紧张等优点。受采后煤层顶板剧烈活动的影响，留巷在实施上具有一定的难度，其关 键技术之一便是巷旁充填技术，即在沿采空区与巷道边缘砌一道墙体，支撑巷道顶板，并对 采空区进行封堵。已有的巷旁砌墙技术主要分为木垛支撑、砌块堆垒、混凝土充填等形式。 前者仅适应于煤层埋藏浅、顶板压力较小的条件，基本遭到淘汰。后两者应用较为广泛，但 是现场存在操作工序复杂、劳动强度大、砌墙速度慢等缺点，以致影响工作面的高效生产。 砌块堆垒方法不仅浪费工时，还容易因为支护强度不够或堆垒不密实而造成采空区瓦斯泄 露。诸多问题的存在，在一定程度上限制了沿空留巷技术的应用和发展。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种方法简单、支撑强度大、操 作工序简单、劳动强度低的钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法。为实现上述目的，本发明的技术方案步骤如下步骤一、在采煤工作面后方滞后工作面的距离s范围内的巷道采空区侧安放内部 预置有钢筋网架的钢筒支柱，钢筒支柱的高度H按照下式确定H =式中h-采高，R-钢筒的半径；步骤二、向钢筒支柱内灌注混凝土，直至混凝土接顶；步骤三、随工作面的不断推进，依次间隔距离1布设下一钢筒支柱，并灌注混凝 土，直至混凝土接顶；步骤四、在间隔距离1设置的钢筒支柱之间用碎矸或者煤渣堆砌矸石墙，并在矸 石墙靠沿空留巷侧的墙面上进行喷浆层施工，使钢筒支柱与矸石墙紧密固结为一体。所述的滞后工作面的距离s不大于5m ；所述的间隔距离1约为1. 6m 2. 0m,；所 述的钢筒支柱的壁厚度不小于10mm所述的喷浆层的厚度为100mm以上。有益效果(1)承载能力强。由于采用注有混凝土的钢筒结构，其中混凝土受高强度钢筒的约 束，承载后在三向应力状态下其抗压强度可得到大幅提高；(2)施工工艺简单，操作性及适应性强。钢筒和钢筋网架结构在地面预先加工好， 直接运送到施工地点即可使用，现场只需灌注混凝土和修建密封墙，与现有筑墙技术相比，工序上有较大的简化；(3)节省材料。现有技术中巷旁充填墙体宽度一般为2.0 2. 8m，并且为了提高 墙体的强度，往往内置大量钢筋结构或筑墙后再安装锚杆，材料用量较大。而本发明采用的 钢筒式留巷墙体宽度最大不超过所选钢筒直径，节省了大量材料，经济效益显著。(4)降低了工人的劳动强度。(5)改善了巷道的施工环境。
附图是本发明的留巷布局示意图。图中1_采煤工作面，2-采空区，3-留巷巷道，4-钢筒支柱，5-钢筋网架，6-矸石 墙，7-喷浆层，s-滞后工作面的距离，1-间隔距离。附图所示，首先在采煤工作面1后方1 2m范围内的巷道采空区侧安放钢筒支柱 4，钢筒支柱4的内部预置有钢筋网架5，安置时应保证钢筒垂直于顶底板，并保证留巷巷道 3的宽度；
具体实施例方式钢筒支柱4安置完毕后即可向桶内灌注混凝土，混凝土要充填接触顶板，从安置 钢筒支柱到灌注混凝土的整个工艺过程须在工作面后方5m范围内完成，即钢筒支柱安装 完毕后滞后工作面的距离s不大于5m ；随工作面的不断推进，依次间隔距离1布设下一 钢筒支柱4，并灌注混凝土，直至混凝土接顶，钢筒支柱4之间的间隔距离1约为1. 6m 2.0m，；最后，当采空区垮落充实之后，在间隔设置钢筒支柱4之间用碎矸或者煤渣堆砌 矸石墙6，并在矸石墙6靠沿空留巷侧的墙面上喷浆，应保证浆液能够将矸石缝隙完全封 堵，喷浆层7的厚度为100mm以上，使钢筒支柱与矸石墙6紧密固结为一体。钢筒支柱4的桶壁厚度5不小于10mm，钢筒支柱4的高度H按照下式确定
H = ylh2-4R2，$巾h ^Mwm, r Mmw^, R ummmm
况取值，一般应大于400mm。当煤层变厚导致采高增大导致钢筒支柱4高度H不足时，可通过法兰连接的方式 在钢筒支柱4上续接钢筒段，以满足钢筒支柱4接顶的要求。
权利要求
一种钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，其特征在于步骤一、在采煤工作面(1)后方滞后工作面的距离s范围内的巷道采空区侧安放内部预置有钢筋网架(5)的钢筒支柱(4)，钢筒支柱(4)的高度H按照下式确定 <mrow><mi>H</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mn>4</mn> <mi>R</mi></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>式中h 采高，R 钢筒的半径；步骤二、向钢筒支柱(4)内灌注混凝土，直至混凝土接顶；步骤三、随工作面的不断推进，依次间隔距离l布设下一钢筒支柱(4)，并灌注混凝土，直至混凝土接顶；步骤四、在间隔距离l设置的钢筒支柱(4)之间用碎矸或者煤渣堆砌矸石墙(6)，并在矸石墙(6)靠沿空留巷侧的墙面上进行喷浆层(7)施工，使钢筒支柱与矸石墙(6)紧密固结为一体。
2.根据权利要求1所述的钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，其特征在于所述的滞后工 作面的距离s不大于5m。
3.根据权利要求1所述的钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，其特征在于所述的间隔距 离1约为1. 6m 2. 0m,。
4.根据权利要求1所述的钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，其特征在于所述的钢筒支 柱(4)的壁厚度不小于10mm。
5.根据权利要求1所述的钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，其特征在于所述的喷浆层 (7)的厚度为100mm以上。
全文摘要
一种钢筒支柱式巷旁筑墙留巷方法，适用于煤矿回采工作面沿空留巷工程。在采煤工作面回采之后，滞后1～2m在采空区边缘安装钢筒支柱，并在钢筒内置入钢筋网架结构，然后将混凝土注入钢筒；待采空区顶板垮落之后，采用碎矸或者煤渣等将采空区边缘堆实，并喷浆封闭采空区，由高强度钢筒支柱和矸石墙共同形成巷旁支撑墙体。高强度钢筒的约束可显著提高混凝土结构的强度，提升其承载能力。本发明施工工艺简单、适应性较强，同时还能够节省材料、降低劳动强度和改善施工环境。
文档编号E21F15/00GK101892860SQ20101019695
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月5日 优先权日2010年6月5日
发明者张农, 李桂臣, 王成, 韩昌良 申请人:中国矿业大学