本发明属于煤矿中采动影响控制领域，具体涉及一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构及构筑方法。
背景技术：
随着采矿技术的不断发展，为了提高煤炭采出率，沿空留巷和沿空掘巷技术被提了出来，而沿空留巷巷道对巷道支护要求严格，巷道变形量较大，所需的返修工程量也大，即巷道成本更高；沿空掘巷较沿空留巷支护要求低，但其掘进巷道要比沿煤层掘进巷道施工困难，需要采取一系列措施防止采空区矸石窜入巷道、顶板冒顶事故以及漏风等。沿空留巷和沿空掘巷的投入使用均需要满足一定的地质开采条件，限制了其进行大范围的推广。目前，在进行长壁开采过程中，工作面之间最常用的方法是留设一定宽度的保护煤柱。
目前，区段煤柱的留设一般在20～30m左右，区段煤柱留设较宽，对资源造成一定程度的浪费，而窄煤柱又很难保证巷道围岩的稳定性，巷道受工作面采动影响剧烈，易发生顶板冒顶事故，维修工作量大，成本高并且容易导致采空区漏风、自燃等。因此，业界急需改善在留设小煤柱的条件下巷道围岩稳定性等问题，以实现留设小煤柱综合机械化采煤的安全高效回采。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构及构筑方法，削弱工作面顺槽受邻近工作面采动影响，改善巷道围岩应力分布，降低巷道维修成本，提高煤炭资源采出率，进而实现工作面安全高效、持续性开采。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构，包括设置在当前回采工作面与相邻采工作面之间的窄煤柱，窄煤柱的一侧设置有充填体；相邻回采工作面还设置有顶板预裂切顶线。
当前回采工作面的两侧分别设置有回风顺槽和运输顺槽，窄煤柱的两侧分别为当前回采工作面的运输顺槽和辅助运输顺槽，充填体设置在窄煤柱与辅助运输顺槽相邻的一侧。
窄煤柱开设有若干连通辅助运输顺槽和运输顺槽的横向通道。
当前回采工作面的辅助运输顺槽与相邻回采工作面的回风顺槽设置为同一顺槽。
窄煤柱的宽度为3m～15m。
充填体的长度与辅助运输顺槽的长度相同，充填体的高度与窄煤柱高度相同。
运输顺槽、辅助运输顺槽均采用锚索和锚网支护，辅助运输顺槽内设置有用于加强支护的单体支柱。
一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构的构筑方法，首先，在采煤前，施工当前回采工作面的回风顺槽、运输顺槽以及辅助运输顺槽；回风顺槽与辅助运输顺槽均与回风上山通道和轨道上山通道连通，而运输顺槽与上山通道及轨道上山通道连通；在辅助运输顺槽内施工顶板预裂孔，进而再施工当前回采工作面的顶板预裂切顶线；
然后，在当前回采工作面进行正常开采时，在窄煤柱与辅助运输顺槽之间紧靠窄煤柱施工充填体，且施工充填体与迎头采煤同步推进；施工充填体时遇到运输顺槽与辅助运输顺槽的通道时则将其封堵；
最后，当前回采工作面采完后，将当前回采工作面的辅助运输顺槽作为相邻回采工作面的回风顺槽。
在滞后当前回采工作面迎头10m～30m处施工充填体，在辅助运输顺槽煤柱帮部原支护的基础上进行施工充填体。
在辅助运输顺槽内距离当前回采工作面迎头支承压力最大处前方15m～50m位置施工顶板预裂切顶线。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：紧贴窄煤柱一侧构筑充填体有效避免沿空留巷和沿空掘巷上一个工作面的采空区矸石窜入巷道以及辅助运输顺槽的顶板冒顶事故以及煤柱漏风的问题；能够补强支护并防止采空区漏风、自燃；削弱了当前回采工作面的辅助运输顺槽受当前回采工作面的采动影响，保证了辅助运输顺槽的围岩的稳定性，降低了巷道维修成本，提高了煤炭资源采出率，具有普遍适应性，能适用绝大多数的地质的开采条件，
进一步的，使当前回采工作面的辅助运输顺槽作为相邻回采工作面的回风顺槽，为相邻回采工作面的安全回采提供更好的服务，对促进煤矿的安全高效开采具有重要意义。
进一步的，留设窄煤柱的宽度小于传统保护煤柱的宽度，极大地提高了开采率。
进一步的，充填体的长度与辅助运输顺槽的长度相同，充填体的高度与窄煤柱高度相同，能将采空区密封与相邻回采工作面充分隔离，保证相邻回采工作面的安全。
进一步的，横向通道能够保证工作人员在连通辅助运输顺槽和运输顺槽之间来往，运输设备。
进一步的，辅助运输顺槽内设置单体支柱对其起到加强支护的作用，减小受到当前回采工作面的采动影响。
进一步的，在辅助运输顺槽煤柱帮部原支护的基础上施工充填体方便快捷，且充填体与窄煤柱能够发挥协同作用，有利于整体支护强度的提高。
进一步的，在滞后当前回采工作面迎头10m～30m处施工充填体，充填体与采煤工作同步进行，工作面采空区即将塌落的充填体已经构筑完成，充分保证了巷道的安全。
进一步的，在辅助运输顺槽煤柱帮部原支护的基础上进行施工充填体安全方便。
进一步的，在辅助运输顺槽内距离当前回采工作面迎头支承压力最大处前方15m～50m位置施工顶板预裂切顶线，有效保证施工人员的安全以及切断采动应力传递。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图中，1-回风上山通道，2-运输上山通道，3-轨道上山通道，4-回风顺槽，5-当前回采工作面，7-窄煤柱，8-运输顺槽，9-相邻回采工作面，10-辅助运输顺槽，11-充填体。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述，应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范畴，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构，包括设置在当前回采工作面5与相邻采工作面9之间的窄煤柱7，窄煤柱7的一侧设置有充填体11；当前回采工作面5设置有顶板预裂切顶线；当前回采工作面5的两侧为当前回风顺槽4和运输顺槽8，窄煤柱7与当前回采工作面之间为运输顺槽8，窄煤柱7与相邻回采工作面之间为辅助运输顺槽10，紧贴窄煤柱7与辅助运输顺槽10相邻的一侧设置充填体11；充填体11的长度与辅助运输顺槽10的长度相同，充填体11的高度与窄煤柱7高度相同；窄煤柱7开设有若干连通辅助运输顺槽10和运输顺槽8的横向通道；当前回采工作面5采完之后，其辅助运输顺槽10作为下一相邻回采工作面9的回风顺槽。
作为本发明优选的实施例，窄煤柱7的留设宽度为3m～15m。
运输顺槽8、辅助运输顺槽10均采用锚索和锚网支护，辅助运输顺槽10内还设置有用于加强支护的单体支柱。
本发明还提供了一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构的构筑方法：首先，在采煤前，施工当前回采工作面5的回风顺槽4、运输顺槽8以及辅助运输顺槽10；回风顺槽4与辅助运输顺槽10均与回风上山通道1和轨道上山通道3连通，而运输顺槽8与上山通道2及轨道上山通道3连通；在辅助运输顺槽10内施工顶板预裂切顶线；
然后，在当前回采工作面5进行正常开采时，在窄煤柱7与辅助运输顺槽10之间紧靠窄煤柱7施工充填体11，且施工充填体11与迎头采煤同步推进；施工充填体11时遇到运输顺槽8与辅助运输顺槽的通道时则将其封堵；
最后，当前回采工作面5采完后，将当前回采工作面5的辅助运输顺槽10作为相邻回采工作面9的回风顺槽；
作为本发明优选的实施例，在滞后当前回采工作面5迎头10m～30m处施工充填体11，在辅助运输顺槽10煤柱帮部原支护的基础上进行施工充填体11，在辅助运输顺槽10内距离当前回采工作面5迎头支承压力最大处前方15m～50m位置施工顶板预裂切顶线；在辅助运输顺槽10内施工前回采工作面5的顶板预裂切顶线，具体地，从辅助运输顺槽10的顶板间隔20m施工顶板预裂孔，顶板预裂孔与水平夹角为30°～40°，顶板预裂孔斜向上穿过窄煤柱7顶部，直至当前回采工作面5，再由顶板预裂孔施工当前回采工作面5的顶板预裂切顶线，在辅助运输顺槽10内施工方便、安全而且效率高，不影响当前回采工作面5以及运输顺槽8的作业。
如图1所示，采区、工作面和三条上山通道，其中，三条上山通道分别是回风上山通道1、运输上山通道2、轨道上山通道3；整个采区有多个工作面，如图1所示，当前回采工作面5、相邻回采工作面9，当前回采工作面5回采之前已经开设了该工作面的回风顺槽4、运输顺槽8以及辅助运输顺槽10，其中回风顺槽4和辅助运输顺槽10均与回风上山通道1和轨道上山通道3连通，而运输顺槽8与运顺上山通道2及轨道上山通道3连通。
当前回采工作面5采煤前，同时施工该工作面的回风顺槽4、运输顺槽8以及辅助运输顺槽10，其中开采中的当前回采工作面5的辅助运输顺槽10在当前回采工作面5开采完成后作为相邻采工作面9的回风顺槽，在本具体实施中，随着正在回采的工作面5不断往前推进，当前回采工作面5的采空区后方的回风顺槽4、运输顺槽8均不予保留；在正在回采工作面5迎头支承压力最大处前方15m～50m位置，在辅助运输顺槽10内进行顶板预裂软化，当前回采工作面5推过该预裂软化位置时，受采动应力影响，顶板被切断，当前回采工作面5采动应力得以释放，窄煤柱7受到的支承压力迅速降低，窄煤柱7与充填体11满足支撑顶板压力的需求；作为本发明优选实施例，顶板预裂软化孔按均匀地间隔20m～50m在辅助运输顺槽10内施工；在辅助运输顺槽10靠近窄煤柱7侧构筑一定宽度的充填体11，防止窄煤柱7受采动影响内部裂隙增加，降低漏风、采空区自燃的风险，改善了辅助运输顺槽10的围岩应力分布及开采条件，使其更好的服务于相邻回采工作面9的安全高效回采。
作为本发明优选实施例，顶板预裂施工时采用顶板打孔，采用高压水压裂顶板的方式进行。
本发明较沿空留巷和沿空掘巷技术更具有普遍适应性，能适用绝大多数的地质开采条件，有效解决了沿空留巷和沿空掘巷时当前回采工作面5的采空区矸石窜入巷道，避免辅助运输顺槽10的顶板冒顶事故以及窄煤柱7漏风的问题；削弱当前回采工作面5的辅助运输顺槽10受当前回采工作面5的采动影响，保证了辅助运输顺槽10的围岩的稳定性，使其作为相邻回采工作面9的回风顺槽，为相邻回采工作面9的安全回采提供更好的服务，对实现煤矿的安全高效开采具有重要意义；大巷受邻近工作面采动影响小，相邻工作面相邻巷道维修次数少，降低巷道维修成本，留设区段煤柱尺寸小，提高煤炭资源采出率。
本发明的技术方案已由可选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围所作的改动和润饰，均属于本发明的权利要求保护范围。