CN100464057C - 沿空留巷巷帮支护法 - Google Patents
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Abstract
一种沿空留巷巷帮支护法，其特征是随工作面在采空区所在一侧构筑巷帮充填体形成巷帮支护带。该支护方法能有效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密实，减少基本顶的弯曲，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。同时，能封闭采空区，防止漏风和煤的自然发火，避免采空区中有害气体进入工作区。
Description
技术领域
本发明涉及应用在煤矿井下为保持沿空留巷稳定的支护方法。
背景技术
安徽淮南矿区地处华东腹地，是我国重要的煤能源基地。已探明的煤层均为松软低透气性高瓦斯煤层，瓦斯蕴藏量达5928亿m3。
为了能够对于来自开采层和卸压层通过采空区上覆岩层受采动影响形成的裂隙通道圈汇集到采空区上部及环形裂隙圈内的解吸游离瓦斯进行抽采，有一种方法是利用沿空留巷实现Y型通风，在卸压裂隙区中设置倾向瓦斯抽采钻孔。该方法的实施，沿空留巷是基础和前提，但是，由于沿空留巷要经受两次采动的强烈影响，巷道围岩活动剧烈，巷道维护难度较大，单纯以巷内支护难以保持巷道的稳定性，但是，目前还没有一种更为行之效的方法。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种沿空留巷巷帮支护法。该支护方法能有效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密实，减少基本顶的弯曲，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。同时，能封闭采空区，防止漏风和煤的自然发火，避免采空区中有害气体进入工作区。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明沿空留巷巷帮支护法的特点是随工作面在采空区所在一侧构筑巷帮充填体形成巷帮支护带。
本发明沿空留巷巷帮支护法的特点也在于：
巷帮支护带的宽度为1.5m-3.0m、高度为采高，并与直接顶连接。
巷帮充填体形成过程中，一天抗压强度不小于2.0MPa，三天抗压强度不小于4.0MPa，七天抗压强度不小于5.0MPa，二十八天抗压强度不小于10.0MPa。
本发明沿空留巷巷帮支护法的特点也在于：
所述巷帮充填体的材料是由水泥、粉煤灰、石子、砂、水和复合外加剂组成，各种成份用量按重量份为：
水泥为 10-20份、 粉煤灰为 7-40份、
石子为 15-40份、 砂为 15-25份、 水为 10-30份；
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的0.5-2.0％。
所述复合外加剂按重量份的组成为：
减水剂为20-50份、保水剂为0-10份、引气剂为0-5份、早强剂为50-80份。
在复合外加剂中，
减水剂为木质素磺酸钙、萘磺酸盐缩甲醛或聚羧酸；
保水剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺；
引气剂为松香热聚物或十二烷基硫酸钠；
早强剂为氯化钙、氯化钠、硫酸钠或三乙醇胺。
本发明沿空留巷巷帮支护法的特点还在于构筑巷帮充填体是将除水以外各所用物料在地面上混合均匀，以袋装或集装箱散装运至井下泵站，用螺旋输送机、皮带输送机或链板机将料送至井下充填泵料斗，再向井下充填泵中按所需的量加入水，搅拌均匀后经充填管路泵送至充填模内，混合料在充填模内自流平密实，自然养护，待硬化形成强度后拆模，即得充填体。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明随工作面构筑巷帮充填体，及时支护顶煤及直接顶，确保巷道内顶煤与直接顶不破碎，避免其与上部老顶离层，并切断巷道靠采空区侧的顶煤与直接顶，有效减小了巷帮充填体所承受的压力，保持巷道稳定性。
2、本发明同时实现了对采空区的封闭，防止漏风和煤的自然发火，避免采空区中有害气体进入工作区。
3、本发明构筑的巷帮充填体，既具有足够的强度，又具有具有良好的可缩性。
4、本发明构筑的巷帮充填体，采用远距离泵送施工，适合井下特殊施工条件。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明
具体实施方式
参见图1，随工作面在采空区所在一侧构筑巷帮充填体形成巷帮支护带，该巷帮支护带的宽度为1.5m-3.0m，高度为采高，与直接顶连接。
具体实施中，巷帮充填体的材料是由水泥、粉煤灰、石子、砂、水和复合外加剂组成，各种成份用量按重量份为：
水泥为 10-20份、 粉煤灰为 7-40份、
石子为 15-40份、 砂为 15-25份、 水为 10-30份；
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的0.5-2.0％。
复合外加剂按重量份的组成为：
减水剂为20-50份、保水剂为0-10份、引气剂为0-5份、早强剂为50-80份。
减水剂采用木质素磺酸钙、萘磺酸盐缩甲醛或聚羧酸；
保水剂采用羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺；
引气剂采用松香热聚物或十二烷基硫酸钠；
早强剂采用氯化钙、氯化钠、硫酸钠或三乙醇胺。
具体施工是将除水以外各所用物料在地面上混合均匀，以袋装或集装箱散装运至井下泵站，用螺旋输送机、皮带输送机或链板机将料送至井下充填泵料斗，再向井下充填泵中按所需的量加入水，搅拌均匀后经充填管路泵送至充填模内，混合料在充填模内自流平密实，自然养护，待硬化形成强度后拆模，即得充填体。充填体一天抗压强度不小于2.0MPa，三天抗压强度不小于4.0MPa，七天抗压强度不小于5.0MPa，二十八天抗压强度不小于10.0MPa。
参见图1，巷帮充填体形成的巷帮支护带能有效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，从而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；同时，由于及时地封闭采空区，防止漏风和煤的自然发火，避免了采空区中有害气体进入工作空间。
在沿空留巷采空区顶板卸压区，对于来自开采层和卸压层通过采空区上覆岩层受采动影响形成的裂隙圈汇集到采空区上部及环形裂隙圈内的解吸游离瓦斯，在留巷内由布置在卸压裂隙区中的倾向钻孔进行抽采，卸压裂隙区位于Y型通风工作面回风留巷的采空区顶板冒落带以上的离层裂隙带内。
具体实施中，巷帮充填体的材料可以按以下方式实施。
实施例1：
一、备料
水泥、粉煤灰、石子、砂和水，各种成份用量按重量份为：
水泥为14份 粉煤灰为20份
石子为28份 砂为22份 水为16份
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的1.3％。
所用复合外加剂的组成按重量份为：
作为减水剂的聚羧酸为30份、
作为保水剂的羧甲基纤维素为1.5份、
作为引气剂的松香热聚物为1.2份、
作为早强剂的氯化钙为67.3份。
所用水泥、粉煤灰、石子、砂为：
水泥：P.042.5级，粉煤灰：II级，石子：最大粒径：6mm，砂：中砂。
二、施工过程
水泥、粉煤灰、石子、砂和复合外加剂于地面混合均匀，以袋装或专用集装箱散装运至井下泵站，用皮带输送机或链板机将料送至输送泵料斗，在输送泵中加水搅拌均匀后经输送管道泵送至充填模内，新拌混合料在充填模内自流平密实，自然养护，待硬化产生一定强度后拆模，即得充填体。
三、产品性能：
1、新拌混合料塌落度为210mm，实现泵送距离为750m，泵送入模后自密实。
2、一天抗压强度为3.8MPa，三天抗压强度为7.8MPa，七天抗压强度为10.3MPa，二十八天抗压强度为17.4MPa。
3、剩余强度为极限抗压强度的51.5％。
实施例2：
一、配料
水泥、粉煤灰、石子、砂和水，各种成份用量按重量份为：
水泥为20份 粉煤灰为7份
石子为40份 砂为20份 水为13份
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的1.6％。
所用复合外加剂的组成按重量百分比为：
作为减水剂的聚羧酸为30份、
作为保水剂的羧甲基纤维素为1.5份、
作为引气剂的松香热聚物为1.2份、
作为早强剂的氯化钙为67.3份。
所用水泥、粉煤灰、石子、砂为：
水泥：P.042.5级，粉煤灰：II级，石子：最大粒径：6mm，砂：中砂
二、施工过程同实施例1
三、产品性能：
1、新拌混合料塌落度为220mm，实现泵送距离为550m，泵送入模后自密实。
2、一天抗压强度为9.8MPa，三天抗压强度为15.6MPa，七天抗压强度为21.5MPa，28天抗压强度为37.0MPa。
3、剩余强度为极限抗压强度的36.6％。
实施例3：
一、备料
水泥、粉煤灰、石子、砂和水，各种成份用量按重量份为：
水泥为10份 粉煤灰为40份
石子为15份 砂为15份 水为20份
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的1.5％。
所用复合外加剂的组成按重量份为：
作为减水剂的聚羧酸为30份、
作为保水剂的羧甲基纤维素为1.5份、
作为引气剂的松香热聚物为1.2份、
作为早强剂的氯化钙为67.3份。
所用水泥、粉煤灰、石子、砂分别为：
水泥：P.042.5级，粉煤灰：II级，石子：最大粒径：6mm，砂：中砂
二、施工过程同实施例1
三、产品性能：
1、新拌混合料塌落度为250mm，实现泵送距离为2000m，泵送入模后自密实。
2、一天抗压强度为2.3MPa，三天抗压强度为4.2MPa，七天抗压强度为5.4MPa，28天抗压强度为10.5MPa。
3、剩余强度为极限抗压强度的62.5％。
增加水泥和石子的用量，材料的强度增大，可压缩性降低；
增加粉煤灰和引气剂用量，可泵送距离增大，材料强度降低，可压缩性增强。
此外，具体实施中，复合外加剂按重量份的组成也可以是：
| 减水剂 | 保水剂 | 引气剂 | 早强剂 | |
| 1 | 50 | 0 | 0 | 50 |
| 2 | 20 | 0 | 3.5 | 76.5 |
| 3 | 40 | 5.5 | 0 | 54.5 |
| 4 | 35 | 2.4 | 2.6 | 60 |
上表复合外加剂的具体应用是：当泵送距离较短时，可采用配方1；当1天、3天的早期强度要求较高时，可采用配方2；当泵送距离和强度要求均为中等时，可采用配方3；当泵送距离大，强度要求中等时，可采用配方4。
Claims (5)
1.一种沿空留巷巷帮支护法，其特征是随工作面在采空区所在一侧构筑巷帮充填体形成巷帮支护带；所述巷帮充填体的材料是由水泥、粉煤灰、石子、砂、水和复合外加剂组成，各种成份用量按重量份为：
水泥为10-20份、 粉煤灰为7-40份、
石子为15-40份、 砂为15-25份、 水为10-30份；
复合外加剂有效成分的掺量按重量百分比为水泥和粉煤灰总量的0.5-2.0％；
所述复合外加剂按重量份的组成为：
减水剂为20-50份、保水剂为0-10份、引气剂为0-5份、早强剂为50-80份。
2.根据权利要求1所述的沿空留巷巷帮支护法，其特征是所述巷帮支护带，其宽度为1.5m-3.0m；其高度为采高，与直接顶连接。
3.根据权利要求1所述的沿空留巷巷帮支护法，其特征是所述巷帮充填体形成过程中，一天抗压强度不小于2.0MPa，三天抗压强度不小于4.0MPa，七天抗压强度不小于5.0MPa，二十八天抗压强度不小于10.0MPa。
4.根据权利要求1所述的沿空留巷巷帮支护法，其特征是所述复合外加剂中，
减水剂为木质素磺酸钙、萘磺酸盐缩甲醛或聚羧酸；
保水剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺；
引气剂为松香热聚物或十二烷基硫酸钠；
早强剂为氯化钙、氯化钠、硫酸钠或三乙醇胺。
5.根据权利要求5所述的沿空留巷巷帮支护法，其特征是所述构筑巷帮充填体是将除水以外各所用物料在地面上混合均匀，以袋装或集装箱散装运至井下泵站，用螺旋输送机、皮带输送机或链板机将料送至井下充填泵料斗，再向井下充填泵中按所需的量加入水，搅拌均匀后经充填管路泵送至充填模内，混合料在充填模内自流平密实，自然养护，待硬化形成强度后拆模，即得充填体。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20080206 Assignee: ViewSonic energy (Fukang) Coal Industry Co Ltd Assignor: National Engineering Research Center for Gas Controlling of Pingan Mine Contract record no.: 2013990000576 Denomination of invention: Method of support along spatially keeping lane Granted publication date: 20090225 License type: Common License Record date: 20130911 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |