专利名称：薄煤层无煤柱开采不等强承载巷旁充填体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种沿空留巷巷旁充填体，属于矿井采空区巷旁支护技术领域。
背景技术：
沿空留巷是无煤柱护巷的一种形式，其中无煤柱护巷是采煤技术的一项重大的改 革，沿空留巷技术是回采巷道支护技术改革的主要方面，它以其有利于合理开发煤炭资源， 提高煤炭资源回收率，减少巷道掘进量，从根本上改善矿井采掘接替的紧张局面，改善巷道 维护状况，提高矿井开采效益等优点而被广泛重视。在煤炭开采的环境保护方面，人们试图 通过沿空留巷支护技术的发展和完善来实现煤矿绿色开采，保护环境。沿空留巷既可以少 掘一条回采巷道，降低掘进率、减少掘进排矸量，又可以将矸石为集料制作膏体材料进行巷 帮充填及采空区充填。在井下制作膏体材料、直接消耗大量矸石，实现矸石不出井，膏体材 料充填沿空留巷是煤矿绿色开采的一个重要组成部分。目前，国内外应用较广的巷旁支护 方式主要有木垛支护、密集支柱支护、矸石带支护、人造砌块以及巷旁泵充填支护技术等。 根据围岩与支护共同作用原理，只能通过支护抵制压力、释放压力，通过巷旁充填材料的让 压变形，减缓巷道其他部位的压力，控制巷道整体变形，使其满足生产需要。所以，有一定支 护阻力和允许让压变形的巷旁支护体的研发迫在眉睫。CN101519977A(200910029617. 5)提供一种大倾角煤层沿空留巷巷旁充填体的 稳固方法，包括a、在工作面后方巷道采空侧对大倾角煤层沿空留巷分块构筑巷旁充填体 (6) ；b、每完成一块巷旁充填体(6)，在巷旁充填体(6)沿采空区(8) —侧的底板(14)上至 少向下钻一个锚固孔(3)，放入锚固剂(4) ；C、将对应孔数的稳固拉杆⑴插入锚固孔(3) 内，与锚固剂(4)充分搅动后固定于锚固孔(3)内；d、进行下一块巷旁充填体(6)的构筑， 将稳固拉杆(1)固定于两段巷旁充填体(6)之间，用前档板( 和螺母将稳固拉杆(1)的尾 部紧固；e、随着采煤工作面的推进，依次循环施工巷旁充填体(6)与稳固拉杆(1)的构筑， 直至完成整个沿空留巷作业。CN101737079A(200810236340. 9)公开了一种内置三维加强筋加固沿空留巷充填 墙体结构及方法，由充填墙体、设在充填墙体内的网格状三维加强筋构成，通过在充填墙体 内设置网格状三维加强筋，限制充填墙体间的错动，为沿空留巷巷旁充填体提供强化加固， 使充填组合形成的整体充填墙体更加坚固，抗变形滑移能力大大提高，能有效防止沿空留 巷巷旁充填墙体向内滑移，有效维护沿空留巷后的巷道断面，保证沿空留巷的安全。(CN200710026095. 4)提供一种沿空留巷巷帮充填材料，是由水泥、粉煤灰、石子、 砂、水和复合外加剂组成，复合外加剂由减水剂、保水剂、引气剂和早强剂组成。本发明材料 按配比混配后可进行远距离泵送施工，硬化后具有良好的承载特性和变形性能，形成的充 填体能控制直接顶的离层和及时切断直接顶及下位基本顶，使垮落矸石在采空区中充填较 密实，减少基本顶的弯曲、下沉，以减少巷内支护所受的载荷和巷道围岩的变形，保持巷道 的稳定性。发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种薄煤层无煤柱开采不等强承载巷旁充 填体。沿空留巷结构的关键是沿空一侧巷旁支护体要求增阻速度快，并具有合理的支护 阻力能切落一定高度的顶板，具有较大的变形量适应沿空留巷剧烈变形，同时尽可能降低 巷旁支护成本。本实用新型的技术方案如下一种薄煤层无煤柱开采不等强承载巷旁充填体，包括膏体材料充填墙，其特征在 于在膏体材料充填墙外侧(即靠近采空区一侧)附接有矸石带，膏体材料充填墙与矸石带等尚。上述矸石带是将矸石装袋后垒砌而成，矸石带邻接膏体材料充填墙的一侧面垒砌 齐直且挂有防水布，同时作为膏体材料充填墙的内侧模板，膏体材料充填墙1. 3m-l. 5m宽。上述矸石袋层与层之间，纵横交错堆砌，以确保矸石带的稳定性。上述矸石带宽度1. 5m-2. 0m。上述矸石带外侧设有支木点柱，用于稳固矸石袋。在制备膏体材料充填墙时，膏体材料充填墙的外侧模板采用木板、钢板或竹笆。膏 体材料充填完成5小时以后撤除该外侧模板。本实用新型的由膏体材料充填墙与矸石带构成的充填体上部设有瓦斯气流通道， 用于安装瓦斯抽放管。瓦斯气流通道的设置可参照现有技术。上述膏体材料充填墙的膏体充填材料可选用现有技术，例如背景技术中 CN101143772A、CN1821M7A所述的充填材料。本实用新型以实施例1的膏体充填材料作为 优选。本实用新型的巷旁充填体的特点主要是在薄煤层综采工作面生产过程中，由于 煤层赋存厚度不能满足正常生产最低采高的要求，工作面推进时采煤机必然要挑顶或卧底 割出一部分矸石。为提高煤炭质量并节约成本，将矸石装袋，垒砌在巷旁充填体外侧(采空 区侧)，与现有技术膏体胶结材料充填体形成一个不等强材料耦合而成的巷旁充填体，把膏 体胶结材料与矸石带组合而成的巷旁充填体称为不等强承载巷旁充填体，此种混合巷旁支 护体既能有效地提供工作阻力，也能有一定的可缩量，能够让压，改善巷道维护状态，对沿 空留巷巷道围岩的控制具有更好的支护效果。本实用新型的巷旁充填体适用于开采缓倾斜和倾斜的薄、中厚煤层。本实用新型的积极效果是利用工作面在生产过程中产生的矸石，在巷旁膏体充填料充填墙外侧附加宽度为 1. 5-2. Om与充填体等高的矸石带，形成不等强耦合巷旁充填体，较单纯地使用膏体胶结料 充填体，能够明显降低原巷旁充填体承担的压力，减轻顶板的沉降和底板鼓起，更好地适应 巷道围岩的运动，获得更好的沿空留巷效果，并且能够就地消化产生的矸石，减少了矸石运 输产生的费用和升井后对环境的污染，获得经济效益和环境效益。本实用新型结构简单，方法简便，易施工，安全可靠，具有广泛的实用性。
图1是本发明的充填体的结构示意图(即图2A-A处的剖面)，左边巷道，右边采空 区，图2是本发明的不等强承载巷旁充填体沿空留巷施工平面示意图。其中，1、锚索，2、锚杆，3、矸石带，4、采空区，5、防水布，6、膏体材料充填墙，7、外侧 模板，8、巷道，9、矸石，10、木点柱，11、预留瓦斯抽放管，12、钢带支护。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步描述，但不限于此。实施例1 一种无煤柱开采不等强承载巷旁充填体，由膏体材料充填墙6与矸石带3构成，矸 石装袋后垒砌为矸石带，矸石带3位于巷旁膏体材料充填墙外侧的采空区4，矸石带3靠近 膏体材料充填墙6的一侧垒砌齐直、挂防水布5后同时作为膏体材料充填墙6的内侧模板， 膏体材料充填墙的外侧模板7采用木板，膏体材料充填完成5小时以后撤除该外侧模板。膏 体材料充填墙1. 5m宽。矸石带3宽度1. 8m。膏体材料充填墙用的充填材料选择425#普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，粉煤灰 作为有胶凝性能的活性混合材料，粒径5-10mm的瓜子石作为粗集(骨)料，粒径< 5mm的矸 石粉和粒径< 5mm砂子作为细集(骨)料，并加入NaCl、Na2C03和Wjj减水剂(NaCl、Na2C03 均为山东海化股份有限公司所生产，Wjj减水剂为山东新汶矿业集团供销公司产，三者的质 量配比为NaCl Na2CO3 Wjj减水剂=1. 1 1 3. 2)作为改性材料。选择各组分质量 比为水泥粉煤灰矸石粉和砂子改性材料瓜子石=35 27 13 1.2 38. 8， 加水，使水料比为1.45。矸石粉和砂子的质量比1 1。该膏体充填材料制成的膏体材料 充填墙龄期14天时，强度达到12MPa，塌落度为22cm。说明膏体材料充填墙龄期是指在正常养护条件下达到膏体充填墙最佳承压强度 所经历的时间。沿空留巷充填体施工方法步骤如下(1)堆砌矸石带3采用防水布5封严(防止充填膏体材料时漏浆)作为内侧模 板，支设外侧模板7，充填料拌料、输送，在内外模板之间充填膏体充填材料，充填材料要充 满模板内空间并接顶充分。上述外侧模板7采用木板装订而成，模板规格长X宽X厚= 3.0X0. 4X0. (Mm，模板上侧及煤壁侧模板支设单体支柱作掩体，防止充填料将模板冲开。 其他未明确限定的可参照现有技术。(2)矸石带施工自充填体下帮到采空区4的1. 5米钢带支护12范围，由里向外 逐循环进行，堆砌矸石带。堆砌矸石带3时，在充填体以下支设一排木点柱10，点柱规格 φ16以上的优质原木，间距1. 6m，支设于顶板钢带支护12下，接顶有力；充填5小时以后， 经检测初凝强度达到要求2. 4MPa，撤除外模板7，支设的木点柱10不再回撤。撤除外模板7后，随工作面推进前移外侧模板7。重复以上施工步骤，达到沿空留 巷所需要的充填体长度。
权利要求1.一种薄煤层无煤柱开采不等强承载巷旁充填体，包括膏体材料充填墙，其特征在于 在膏体材料充填墙外侧附接有矸石带，膏体材料充填墙与矸石带等高。
2.如权利要求1所述的不等强承载巷旁充填体，其特征在于所述矸石带是将矸石装袋 后垒砌而成，矸石带邻接膏体充填墙的一侧面垒砌齐直、挂有防水布，同时作为膏体材料充 填墙的内侧模板，膏体材料充填墙1. 3m-l. 5m宽。
3.如权利要求1所述的不等强承载巷旁充填体，其特征在于所述矸石袋层与层之间纵 横交错堆砌。
4.如权利要求1所述的不等强承载巷旁充填体，其特征在于所述矸石带宽度 1. 5m-2. Om0
5.如权利要求1所述的不等强承载巷旁充填体，其特征在于所述矸石带外侧设有支木 点柱。
专利摘要本实用新型公开了一种薄煤层无煤柱开采不等强承载巷旁充填体。该充填体在膏体材料充填墙外侧附接有矸石带，膏体材料充填墙与矸石带等高，矸石带是将矸石装袋后垒砌而成，矸石带邻接膏体充填墙的一侧面垒砌齐直、挂有防水布，同时作为膏体充填墙的内侧模板，膏体充填墙1.3m-1.5m宽。本实用新型煤矿开采过程中产生的矸石，在巷旁膏体充填墙外侧附加与充填体等高的矸石带，形成不等强耦合巷旁充填体，明显降低原巷旁充填体承担的压力，改善巷道维护状态，并且能够就地消化矸石，减少运输费用和对环境的污染。
文档编号E21F15/00GK201826891SQ20102053396
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者何希霖, 刘德春, 刘永禄, 郭忠平, 高明涛 申请人:山东新矿赵官能源有限责任公司