一种砂岩顶板中厚煤层间隔式充填留巷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沿空留巷的方法，尤其涉及一种砂岩顶板中厚煤层间隔式充填留巷方法，属于矿业工程领域。
【背景技术】
[0002]沿空留巷，S卩，无煤柱开采技术作为一个“既老又新”的课题，其不但降低了巷道万吨掘进率，而且消除了区段间煤柱的煤炭资源损失。说它“老”，是因为沿空留巷从上世纪60年代就已经提出并在个别煤矿试验并取得成功；说它是“新”，是因为对于沿空留巷的普遍适用性还没有定论。特别是，沿空留巷的围岩变形规律和巷旁支护的参数设计，至今还没有形成规范。
[0003]在沿空留巷中，巷旁支护体需要满足强度足够大、切顶及时、密闭性好，又能防漏风，并且具有一定的可缩性，以适应基本顶的运动。
[0004]在沿空留巷中，由于距离长、空间大，巷旁支护体的构筑需要耗费大量的人力和物力成本。
[0005]近年来，随着泵送混凝土相关技术的发展，泵送高水速凝充材料的巷旁充填技术，已经得到普遍的采用。混凝土喷射技术的发展，一方面，大幅降低了巷旁充填施工的劳动强度；另一方面，也极大地提高了施工效率、降低了施工的周期。
[0006]如何改进现有技术的充填体充填方法，即，在安全、有效的巷旁充填的基础上，通过充填方式或方法上的改进，进一步降低充填成本，已经成为本领域技术人员研宄的热点和长期以来渴望解决、但一直未能解决的技术问题之一。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供一种砂岩顶板中厚煤层间隔式充填留巷方法，其充填体施工工程量小、充填所消耗的原材物料相对较少，充填效率高，且综合成本低。
[0008]本发明为实现上述目的所需要解决的技术问题是，如何在充分保持巷道稳定的条件、保持采空区的密闭性，以及保证矿井的安全高效开采的前提下，有效降低沿空留巷的充填体施工工程量，节约充填成本，进而降低矿井开采成本的技术问题。
[0009]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种砂岩顶板中厚煤层间隔式充填留巷方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0010]第一步，根据采场地质条件及围岩性质，设计充填体的宽度；
[0011]依据工作面的日进尺确定块体间隔；并且，支设锚杆对巷内的顶板进行支护，并架设金属网进行防护；
[0012]第二步，结合矿井的具体生产技术条件，确定出巷旁充填体的循环进度；
[0013]第三步，充填过程中，先在间隔区间内架设隔离板；然后，每隔一定距离构筑一个充填体，直至巷道留巷所需充填体全部构筑完成；
[0014]在上述充填体构筑过程中，充填体所在位置处的那一段隔离板被直接浇注在充填体内部；
[0015]第四步，待充填体固化后，对充填体与顶、底板之间、隔离板与顶、底板之间，以及隔离板自身内部的各缝隙进行喷浆密封，防止采空区漏风；
[0016]所述砂岩顶板中厚煤层是指:砂岩顶板条件，煤层较为稳定、煤层倾角小于25° ;并且，在采区范围内煤层厚度稳定、无落差较大的断层的中厚煤层。
[0017]上述技术方案直接带来的技术效果是，采用间隔充填的方式，进行砂岩顶板中厚煤层巷道留巷充填体的构筑，对必须承重支撑的区段进行充填体构筑、对无需承重支撑的区段直接采用隔离板进行隔离、隔断和密封。这一技术思想产生和实践应用，显而易见地，可以大幅节约充填材料的使用、缩短充填施工作业时间、提高效率并降低综合成本。
[0018]上述技术方案的难点在于，砂岩顶板条件，煤层较为稳定、煤层倾角小于25°的中厚煤层；并且，在采区范围内煤层厚度稳定，无落差较大的断层，在这种前提条件下的砂岩顶板中厚煤层，其沿空留巷中，巷旁充填可以采用间隔充填方式进行充填。这一客观规律的揭示和发现，是本发明技术思想形成的前提和基础，是本发明技术方案的核心关键点。
[0019]也就是说，这一 “规律”或者是“这一技术问题的发现”，使得其后续的解决方案顺理成章、一目了然。
[0020]需要说明的是，沿空留巷中，现有技术的(连续式)条带充填方法，已经长期存在。且一直以来，本领域的技术人员持续进行了这样或那样的诸多技术改进，但无论何种技术改进，其最本质最核心的“连续式的结构形式”，一直为本领域技术人员深信不疑并沿用至今。也就是说，这从一个侧面充分证明了:本发明对于现有技术所存在的上述技术问题的发现(对这种客观规律揭示，或者说是对于这种技术偏见的察觉、认知、直至解决的过程)，绝非显而易见。
[0021]上述技术思想的可靠性和有效性的基础在于:对于砂岩顶板而言，由于岩性较好，较稳定，其顶板的抗拉及抗剪强度较大，无需承压支撑即可保持自身不断裂。原因在于，在不考虑巷道一侧煤体的支撑力时，其力学模型为简支梁模型，而这种简支梁模型的建立，需要以间隔顶板是否稳定为前提条件。实际上，经过计算得出的工作面对应的直接顶悬跨岩层的挠度很小。即，在这种矿井条件下沿空留巷，在矿体走向上，所留设间隔顶板的基本变形量较小，最大变形量的位置在跨度中间的顶板位置处。因此，在巷道留设无支护顶板时，只要巷道的跨度不超过极限值，即可保巷道稳定；即便在留设较大的间隔距离或遇断层等结构时，只需对悬跨顶板采取一定的支护补强措施即可保证顶板的稳定性。
[0022]上述技术方案，其利用隔离板、充填体、锚杆相互协同配合，确保了巷道内的安全生产。
[0023]不难看出，上述技术方案的砂岩中厚煤层下间隔式充填留巷方法，在充分满足保持巷道稳定、保持采空区的密闭性、保证矿井的安全高效开采的条件下，可大幅降低沿空留巷的充填体原料消耗量，节约充填成本(实际应用情况表明，平均可降低40%以上)，从而降低矿井开采的综合成本，降低单位采掘成本。
[0024]优选为，上述隔离板为木板、彩钢板或玻璃钢板。
[0025]该优选技术方案直接带来的技术效果是，木板、彩钢板或玻璃钢板，其共同的特点是:轻质、价廉、保温隔热且耐腐蚀性能良好，标准化加工制造方便。这样，一方面，施工操作劳动强度降低，并利于成本的进一步控制；另一方面，有利于巷道内工作环境保持与改善。
[0026]进一步优选，上述隔离板为长方体形状。
[0027]该优选技术方案直接带来的技术效果是，将隔离板统一制成长方体形状，有利于规范化、标准化施工作业，进一步提高工作效率。
[0028]综上所述，本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:
[0029]1、采用巷旁充填体间隔充填，能够减少巷道充填材料的消耗，降低生产成本；
[0030]2、充填体与充填体之间采用隔离板隔离、密封，工程造价大幅降低，保温隔热且施工效率大幅提尚。
【附图说明】
[0031]图1为本发明的巷道主视结构示