专利名称：一种构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构及方法
技术领域：
本发明涉及一种构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构及方法，尤其适用于沿空留巷巷旁支护领域。
背景技术：
沿空留巷是指在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效的方法，将原工作面机巷保留下来，供下区段工作面开采时作为回风巷之用，此时所保留的巷道一侧为采空区，另一侧为煤体，其目的是使一条巷道可以得到两次利用。根据对现有无煤柱连续开采系统的分析，沿空留巷一般可使矿井回采率提高10%以上，巷道掘进率和巷道维修费可降低30%左右。沿空留巷技术可以大大减少矿井掘进量、缓解采掘接替紧张、缩短工作面搬家时间、防止发火及延长矿井服务年限，同时该技术为高瓦斯矿井的瓦斯治理提供了可能，对矿井的安全开采具有明显的经济技术效益，是煤矿开采及回采巷道支护技术的一项重大改革。沿空留巷的关键是必须在采空侧构筑支护结构，目前我国煤矿应用较多的巷旁支护形式有木垛、密集支柱、矸石带、混凝土砌块等。随着科学技术的不断发展，采用现浇混凝土沿空留巷充填墙体的做法也越来越普遍。但随着工作面回采，巷帮充填墙体将承受破断直接顶和老顶的自重载荷，同时承受上覆岩层回转下沉的侧向压力，充填墙体若无法适应上覆岩层的回转下沉便会受到破坏。因此巷旁充填墙体在具有足够支护阻力的同时应能适应上覆岩层的回转下沉。目前针对沿空留巷围岩活动规律及传统巷旁支护存在的同题，研究、开发了高水速凝材料及膏体材料巷旁支护新技术，它们的优点是支护阻力 大，适量可缩；硬石膏巷旁支护在德国有少量应用，由于成本昂贵、输送管道磨损严重、粉尘大，我国基本没有应用。高水速凝材料巷旁支护也因增阻速度慢，墙体难以承受动压影响加之成本较高工人劳动强度大等因素，使此项技术受到很大的制约。专利号为CN101949301A公开的“煤矿井下沿空留巷不等强承载巷旁充填体”是由1.5^2.0m宽的矸石袋堆砌成的矸石墙和1.5^2.0m充填墙体结合在一起，形成不等强材料组成的巷旁支护物。矸石和充填墙体形成的不等强巷旁支护结构相较于整体浇注充填墙体能够更好的适应巷道围岩的运动，获得较好的支护效果。但是构筑矸石带的劳动强度大，需要一定时间，采空区漏风严重，密闭采空区效果较差，且充填体和矸石墙难以真正致密接触形成完整的整体，不可避免的在顶板来压时滑动失稳。
发明内容
技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构及方法简单、操作方便、支撑力强度高、省料、让压效果好的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构及方法。技术方案:本发明的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构，包括间隔设置的留巷侧墙体和采空区侧墙体，留巷侧墙体和采空区侧墙体之间充填有高发泡聚脂类材料的中层墙体；留巷侧墙体和采空区侧墙体的间隔距离b为f 1.5m,留巷侧墙体的宽度a不小于
1.5 2m，空区侧墙体的宽度c不小于f 1.5m ;所述的留巷侧墙体上预留有充填高发泡聚脂类材料的通道，留巷侧墙体下部设有多根锚入底板的下加强筋，留巷侧墙体上部设有锚入顶板的上加强筋。本发明的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的方法，包括如下步骤:a、采煤工作面完成后，清理沿空留巷底板的浮煤及虚矸，在采煤工作面后方临时支柱的保护下，垂直巷道轴向间隔广1.5m布置两个充填模板，在沿空留巷侧充填模板上预留直径为50(T600mm的通道，在留巷侧墙体侧充填模板内布置锚入顶板f 1.2m的上加强筋和锚入底板f 1.2m的下加强筋，所述的沿空留巷侧充填模板宽度为1.5 2m，采空区侧充填模板宽度为广1.5m ;所述的下加强筋的间排距均为0.flm，上、下加强筋采用螺纹钢或圆钢；b、将搅拌均匀的充填料同时泵入两个充填模板内，直至接顶，待充填物料凝固后拆除充填模板，完成留巷侧墙体和采空区侧墙体的构筑；C、在留巷侧墙体和采空区侧墙体的前方支设临时模板，以封闭两侧墙体间隔空间，从留巷侧墙体上的通道向留巷侧墙体和采空区侧墙体间隔的空间内注入高发泡聚脂类材料，待凝固后，拆除临时1吴板后形成中层墙体；d、随着采煤工作面不断推进，重复上述步骤，直至完成整个工作面内的沿空留巷充填墙体。对于条件较好的薄、中厚煤层且无瓦斯逸出危险的矿井，只需完成留巷侧墙体和采空区侧墙体的构筑，不需要充填中层墙体，留巷侧墙体上也无需预留通道。有益效果:本发明在已有技术优点的基础上把墙体分成三列，左右两列用混凝土充填，留巷侧墙体具有足够强度为主要支撑墙体，承受老顶来压载荷，中间注入高发泡聚脂材料，以完全封闭采空区。相较于整体浇筑充填墙体，三列墙体不等强的支护，既可以提供足够的支撑力，采空区侧墙体适应上覆岩层的回转运动，允许其破断，可以起到让的作用。三列墙体紧密接触，既可以支撑直接顶老顶下沉的载荷，又能适应上覆岩层的弯曲下沉，避免对充填墙体的冲击破坏。又可以适应上覆岩层的回转下沉，吸收冲击能量，避免上覆岩层回转下沉破坏充填墙体。对于条件较好的薄及中厚煤层且无瓦斯逸出危险的矿井，保留左右两列墙体之间的空间，墙体强度不受影响，可节省大量充填材料，同时两列墙体之间的空间起到了让压作用，提供底鼓补偿空间，从而减缓了留巷内的底鼓，对底鼓治理具有重要的意义。
图1为本发明的平面布置结构示意图；图2为图1的A-A剖视图。图中:1 一未采动巷道；2 —沿空留巷；3 —留巷侧墙体；4 一中层墙体；5 —采空区侦1J墙体；6 —米空区；7 —米煤工作面；8 —顶板；9 —上加强筋；10 —下加强筋；11 —通道。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构，主要由留巷侧墙体3、高发泡聚脂类材料的中层墙体4和采空区侧墙体5构成，留巷侧墙体3和采空区侧墙体5间隔设置，留巷侧墙体3和采空区侧墙体5之间充填高发泡聚脂类材料形成中层墙体4 ；留巷侧墙体3和采空区侧墙体5的间隔距离b为f 1.5m,留巷侧墙体3的宽度a不小于1.5^2m,空区侧墙体5的宽度c不小于f 1.5m ;所述的留巷侧墙体3上预留有充填高发泡聚脂类材料的通道11，留巷侧墙体3下部设有多根锚入底板的下加强筋10，留巷侧墙体3上部设有锚入顶板的上加强筋9。所述的高发泡聚脂类材料为聚丙烯纤维材料。本发明的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的方法，首先在采煤工作面前方的未采动巷道I内布置混凝土充填泵，准备充填所需混凝土材料和高发泡聚脂类材料，具体步骤如下:a、采煤工作面完成后，清理沿空留巷2底板的浮煤及虚矸，在采煤工作面7后方临时支柱的保护下，垂直巷道轴向间隔广1.5m布置两个充填模板，在两个充填模型内铺上塑料膜或胶织袋，避免充填料泄漏；在沿空留巷2侧充填模板上预留直径为50(T600mm的通道11，根据充填区域的宽度，在两个充填模板内，以墙体布筋密度要求为原则，在留巷侧墙体3侧充填模板内布置锚入顶板广1.2m的上加强筋9和锚入底板f 1.2m的下加强筋10，所述的沿空留巷2侧充填模板宽度为1.5 2m，采空区6侧充填模板宽度为f 1.5m ;所述的下加强筋10的间排距均为0.8 1!11，上、下加强筋9、10采用螺纹钢或圆钢；b、检查混凝土充填泵工作状况是否正常，待管路畅通后，把预先准备好的混凝土材料，搅拌均匀后同时泵入两留巷充填模板内，直至接顶，在输送过程中，进料要均匀、连续，同时要掌`握好设备的工作压力，防止管路阻塞，材料要充满充填模板并和顶板8接触充分；充填工作完成后，要及时放清洗球用清水清洗管道及泵，原则上清洗管道污水排入采空区，不能对工作面、下顺槽及留设的巷道产生影响；待充填物料凝固后拆除充填模板，完成留巷侧墙体3和采空区侧墙体5的构筑；C、拆除充填模板后，在留巷侧墙体3和采空区侧墙体5的前方支设临时模板，以封闭两侧墙体间隔空间，从留巷侧墙体3上的通道11向留巷侧墙体3和采空区侧墙体5间隔的空间内注入高发泡聚脂类材料，待凝固后，拆除临时模板后形成中层墙体4 ；d、随着采煤工作面不断推进，重复上述步骤，直至完成整个工作面内的沿空留巷充填墙体。对于条件较好的薄、中厚煤层且无瓦斯逸出危险的矿井，只需完成留巷侧墙体3和采空区侧墙体5的构筑，不需要充填中层墙体4，留巷侧墙体3上也无需预留通道11。
权利要求
1.一种构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构，其特征在于:它包括间隔设置的留巷侧墙体(3)和采空区侧墙体(5)，留巷侧墙体(3)和采空区侧墙体(5)之间充填有高发泡聚脂类材料的中层墙体⑷；留巷侧墙体⑶和采空区侧墙体(5)的间隔距离b为f 1.5m,留巷侧墙体(3)的宽度a不小于1.5^2m,空区侧墙体(5)的宽度c不小于f 1.5m ;所述的留巷侧墙体(3)上预留有充填高发泡聚脂类材料的通道(11)，留巷侧墙体(3)下部设有多根锚入底板的下加强筋(10)，留巷侧墙体(3)上部设有锚入顶板的上加强筋(9)。
2.一种如权利要求1所述结构的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的方法，其特征在于，包括如下步骤: a、采煤工作面完成后，清理沿空留巷(2)底板的浮煤及虚矸，在采煤工作面(7)后方临时支柱的保护下，垂直巷道轴向间隔f 1.5m布置两个充填模板，在沿空留巷(2)侧充填模板上预留直径为50(T600mm的通道(11)，在留巷侧墙体(3)侧充填模板内布置锚入顶板Γ1.2m的上加强筋(9)和锚入底板f 1.2m的下加强筋(10)，所述的沿空留巷(2)侧充填模板宽度为1.5 2m，采空区(6)侧充填模板宽度为f 1.5m ;所述的下加强筋(10)的间排距均为0.flm，上、下加强筋(9、10)采用螺纹钢或圆钢； b、将搅拌均匀的充填料同时泵入两个充填模板内，直至接顶，待充填物料凝固后拆除充填模板，完成留巷侧墙体(3)和采空区侧墙体(5)的构筑； C、在留巷侧墙体(3)和采空区侧墙体(5)的前方支设临时模板，以封闭两侧墙体间隔空间，从留巷侧墙体⑶上的通道(11)向留巷侧墙体⑶和采空区侧墙体(5)间隔的空间内注入高发泡聚脂类材料，待凝固后，拆除临时模板后形成中层墙体(4)； d、随着采煤工作面不断推进 ，重复上述步骤，直至完成整个工作面内的沿空留巷充填墙体。
3.根据权利要求3所述的构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构及方法，其特征在于:对于条件较好的薄、中厚煤层且无瓦斯逸出危险的矿井，只需完成留巷侧墙体(3)和采空区侧墙体(5)的构筑，不需要充填中层墙体(4)，留巷侧墙体(3)上也无需预留通道(11)。
全文摘要
一种构筑侧向多列沿空留巷充填墙体的结构及方法，结构包括间隔设置的留巷侧墙体和采空区侧墙体，留巷侧墙体和采空区侧墙体之间充填有高发泡聚脂类材料的中层墙体；把沿空留巷充填墙体分为侧向三列或多列，留巷侧墙体内置加强筋，为主要承载墙体，用以支撑顶板。采空区侧墙体用以适应上覆岩层回转下沉，允许其破断起到“让”的作用。中层墙体由高发泡聚脂类材料构成，以密封采空区，使三列墙体形成统一的墙体。三列充填墙体相较于整体浇注充填墙体能更好的适应围岩运动规律，具有更好的支护效果。此外对于条件较好无瓦斯逸出危险的矿井，省去注入高发泡聚脂类材料的步骤，两列墙体之间保留的空间可提供底鼓补偿空间，减缓留巷内的底鼓。
文档编号E21F15/00GK103089298SQ20131002567
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者郑西贵, 张农, 花锦波, 冯晓巍, 刘娜, 洪昊, 张天池, 薛飞 申请人:中国矿业大学