专利名称：一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法
技术领域：
本发明涉及一种用于综采放顶煤无煤柱开采支护方法，尤其涉及一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填混凝土墙支护方法。
背景技术：
无煤柱开采模式的推广应用是当前我国煤矿生产建设中探索实现节能减排思想和贯彻人类生存可持续发展战略的重要组成部分，同时无煤柱开采技术是“绿色开采”的一个重要的研究分支，也是国家十二五计划重点资助研究方向之一。我国现有矿井受护巷煤柱集中应力影响不能开采的相邻煤层储量可能数以百亿吨计，造成严重资源浪费。目前全国大部分矿区仍然延用传统的沿空掘巷方法，即在工作面之间都留设了 2 5m的区段小煤柱或8 20m的宽煤柱。其目的是为了防止生产或准备工作面与相邻采空区形成漏风而引起采空区的遗留煤炭自燃发火，预防工作面矿山压力导致区段平巷变形、失稳、破坏。工作面区段之间留设煤柱虽然短期内对防止漏风、自然发火、支撑顶板起到一定作用，但却造成了煤炭资源的浪费，而且煤柱在采空区侧被压酥，甚至压碎，极易造成采空区煤柱自燃发火，对安全生产构成威胁。因此，实现工作面无煤柱开采，具有十分重要理论研究价值与实践意义。在现有技术中，并没有成套的扩帮充填支护工艺。CN101372891B、CN101906979A、 CN102011610A等专利虽然公开了多种充填支护工艺方法，但其工艺步骤简单，都无法应用于扩帮支护，且其充填墙不具有早强特性，不利于模具的重复利用。
发明内容
为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于综采放顶煤无煤柱开采顺槽巷道扩帮充填支护方法，下区段沿充填墙掘进巷道。解决现有综放沿空掘巷浪费煤炭资源， 煤炭采出率低，充填施工工艺复杂，不能实现扩帮、充填、支护一体化控制围岩大变形、破坏失稳的问题，同时可消除煤柱集中应力影响，降低巷道维护成本，随扩随充，提高无煤柱开采模式的作业效率。为解决上述技术问题，本发明包括—种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，其包括以下步骤A、将石子和砂子在地面搅拌站搅拌均勻；B、将步骤A中所得石子、砂子拌合料及水泥、粉煤灰、早强剂运至井下泵站储料处；C、将步骤B中材料上料至搅拌机搅拌均勻，获得充填混凝土 ；D、将步骤C中所得混凝土泵送至充填模具，将充填模具布置在区段巷道实体煤帮，所述煤帮不断进行扩帮，扩帮后顶板与煤帮进行锚网索支护，随扩帮随充填，保证充填
质量；E、混凝土在充填模具中形成具有早强性能的充填墙，充填墙达到顶板支撑强度后，进行脱模；F、清洗充填管路，泵清水进行润管试压；G、重复步骤A-F，直到充填完毕。步骤C中的上料采用桥式皮带，桥式皮带用起吊锚杆固定，起吊锚杆用40T链子配合花篮螺丝与桥式皮带可靠固定。步骤E中的所述充填墙内侧打设木支柱进行加强支护，木支柱间距0. 7 lm。步骤E中的所述充填墙内侧工作面端头6 8m的距离不放顶煤，形成煤体-充填墙-冒落顶煤及矸石压缩体共同承载结构。所述充填墙包括两面封闭的成型挡板，成型挡板与注浆管路相连通，脱模后成型挡板人工前移。所述人工前移的移动步距为4 6m。步骤E还包括在工作面下区段顺槽沿充填墙掘进小断面巷道，满足下区段工作面回采需要。本发明提供的用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，将石子、砂子在地面搅拌站搅拌均勻获得填充干料，再将填充干料、水泥、粉煤灰、添加剂(早强剂)、水在井下充填站搅拌均勻，随着充填区段巷道实体煤帮的不断扩帮，将充填混凝土通过混凝土充填泵输送至缺两面的充填模具中，当充填墙具有一定强度且支撑顶板作用一段时间后，通过人工或机械拖动充填模具，并随扩帮作业和充填作业不断前移，实现了扩帮、充填、 支护一体化控制，减少了煤矿传统沿空掘巷留设的大量煤柱损失，提高了回采率，降低了顶板事故率，并且在煤炭发火期短的矿井中，减少了采空区遗留煤炭，降低了采空区煤炭自燃的概率与危险性；取消了区段煤柱，解放了煤柱集中支撑压力影响煤层；降低下区段巷道支护与维护成本，实现了洁净开采，随扩随充降低了充填成本，提高了无煤柱开采模式的作业效率。
图1是本发明中支护方法的流程简图；图2是本发明中实施支护方法的巷道扩帮充填示意图；图3是本发明中实施支护方法的巷道扩帮充填中的A-A剖面；图4是本发明中实施支护方法的巷道扩帮充填中的B-B剖面；图5是本发明中实施支护方法的巷道扩帮充填中的C-C剖面。
具体实施例方式本发明提供了一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图，对本发明进一步详细说明。本发明提供了一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，将石子、 砂子、水泥、粉煤灰、添加剂(早强剂)加水搅拌均勻产生的混凝土充填料，通过远距离泵送至充填模具，随扩随充，实现了扩帮、充填、支护一体化控制技术，提高了煤炭采出率，降低了下区段及本区段巷道维护成本，提高了综采放顶煤无煤柱开采模式的作业效率。如图1 到图6所示，本发明提供的综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法主要包括以下步
4骤a、将石子、砂子按比例在地面搅拌获得的充填干料及水泥、粉煤灰、添加剂(早强剂)等运至井下储料处中进行储存；b、将步骤a中所得充填材料输送至搅拌机1进行搅拌得到填充混凝土 ；C、将填充混凝土通过注浆泵2、输送管路3至充填模具4与煤体形成的密闭空间内；更进一步的，上述的巷帮充填过程中，随着区段巷道的不断扩帮，当充填墙7具有一定强度后，前移充填模具4，为进行下一充填循环做准备，充填步距可选取4 6m，随扩随充，降低了充填成本，提高了无煤柱开采模式的作业效率。更进一步的，填充模具使用特制刚模板，通过钢勾进行相互搭接，形成缺两面的充填模具，利用戗柱控制模板稳定，充填墙不受工作面9推进步距影响，提高了填充效率和充填墙接顶率，方便了工人的操作。更进一步的，上述巷帮充填巷道已进行锚网带索支护，扩帮后及时对煤帮进行锚网索支护，保证了工人操作的安全性。充填墙上设置成型挡板，成型挡板与注浆管路相连通，使注浆泵更舒畅的将填充混凝土输送至填充模具内，弥补填充缝隙，提高填充效率，成型挡板可以有两面，分别设置在充填模具所缺的两面处，在充填墙成型，充填模具前移后， 可将成型挡板前移，前移步距与充填步距相同即可。更进一步的，当充填挡板前移后，为了保证墙体稳定，在巷道内侧打设木支柱8，间排距控制在0. 7 lm，防止因超前或滞后支承压力导致巷道顶板大变形，损坏充填混凝土墙体结构稳定；更进一步的，为了保证充填墙体免受老顶来压的冲击，控制基本顶岩块旋转下沉触矸稳定，降低充填墙的受压变形量，工作面9回采时端头两架不放顶煤，依次向里两个正常支架不放顶煤，确保有6 8m的距离不放顶煤，形成煤体-充填墙-冒落顶煤及矸石压缩体共同承载结构。为了更进一步阐述本发明，如图1与图5所示，将石子、砂子在地面搅拌站搅拌获得干料，同水泥、粉煤灰、添加剂(早强剂)等运至井下储料处，通过皮带上料至搅拌机1， 利用充填泵2、输送管路3输送至充填模具4，形成充填墙体7 (图4所示)，随着区段巷道实体煤帮的不断向前扩帮，充填墙具有早强性能，达到一定强度，对顶板产生支撑作用后一段时间，进行脱模，充填模具前移，随后进行润泵试压(即泵的调试)，进行下一循环的充填， 区段巷道采用锚网带索支护，扩帮后对实体煤帮及时进行锚网支护，充填墙体内侧打设木支柱8进行补强支护，工作面9侧保留6 8m的距离不放顶煤，工作面采动顶板垮落情况如图5，工作面支护及超前支护结合实际情况同步进行，下区段巷道沿墙体掘进如图6，控制断面积，进行小断面掘巷，使巷道处于降压区，并进行锚网带索支护。应当理解的是，上述针对综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，其包括以下步骤A、将石子和砂子在地面搅拌站搅拌均勻；B、将步骤A中所得石子、砂子拌合料及水泥、粉煤灰、早强剂运至井下泵站储料处；C、将步骤B中材料上料至搅拌机搅拌均勻，获得充填混凝土；D、将步骤C中所得混凝土泵送至充填模具，将充填模具布置在区段巷道实体煤帮，所述煤帮不断进行扩帮，扩帮后顶板与煤帮进行锚网索支护，随扩帮随充填，保证充填质量；E、混凝土在充填模具中形成具有早强性能的充填墙，充填墙达到顶板支撑强度后，进行脱模；F、清洗充填管路，泵清水进行润泵试压；G、重复步骤A-F，直到充填完毕。
2.根据权利要求1所述的支护方法，其特征在于步骤C中的上料采用桥式皮带，桥式皮带用起吊锚杆固定，起吊锚杆用40T链子配合花篮螺丝与桥式皮带可靠固定。
3.根据权利要求1所述的支护方法，其特征在于步骤E中的所述充填墙内侧打设木支柱进行加强支护，木支柱间距0. 7 lm。
4.根据权利要求1-3其中任一所述的支护方法，其特征在于步骤E中的所述充填墙内侧工作面端头6 8m的距离不放顶煤，形成煤体-充填墙-冒落顶煤及矸石压缩体共同承载结构。
5.根据权利要求4所述的支护方法，其特征在于所述充填墙包括两面成型挡板，成型挡板与注浆管路相连通，脱模后成型挡板人工前移。
6.根据权利要求5所述的支护方法，其特征在于所述人工前移的移动步距为4 6m。
7.根据权利要求1所述的支护方法，其特征在于步骤E还包括在工作面下区段顺槽沿充填墙掘进小断面巷道，满足下区段工作面回采需要。
全文摘要
一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法，其包括以下步骤A、将石子和砂子在地面搅拌站搅拌均匀；B、将步骤A中所得石子、砂子拌合料及水泥、粉煤灰、添加剂运至井下泵站储料处；C、将步骤B中材料上料至搅拌机搅拌均匀，获得充填混凝土；D、将步骤C中所得混凝土泵送至充填模具，随扩随充，保证充填质量；E、混凝土在充填模具中形成具有早强性能的充填墙，充填墙达到顶板支撑强度后，进行脱模；F、清洗充填管路，泵清水进行润管试压；G、重复步骤A-F，直到充填完毕。
文档编号E21F15/02GK102337925SQ20111025438
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者刘庆龙, 张培森, 林东才, 穆玉兵, 魏夕合 申请人:山东科技大学