CN102678173A - 沿空留巷巷旁高强防漏充填结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沿空留巷巷旁高强防漏充填结构及其施工方法，它由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700mm*700mm的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8∶1-10∶1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2.0cm厚的水泥砂浆。本发明不但克服了单纯使用较低的缺点，而且克服了采用上下两层充填材料组合支护时密闭性较差的缺陷。

Description

沿空留巷巷旁高强防漏充填结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及应用在煤矿井下的一种充填技术，具体涉及沿空留巷巷旁充填结构及施工方法。
背景技术
巷旁充填沿空留巷是煤矿开采技术的一项重大改革，此项技术不仅可提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面及缩短搬家时间，而且它也是矿山进行采煤方法改革最有效的途径。
沿空留巷要求的是具有高强度同时高密闭性好的巷旁充填结构。目前，国内外常用的沿空留巷充填方式主要有矸石带充填、膏体充填、高水速凝材料充填等，矸石带充填提供的支护阻力较小，密闭性差，造成采空区漏风严重，膏体充填和高水速凝材料初期强度低，可缩性较差，容易在顶板来压下发生破坏，给沿空留巷防漏风防火和维护工作带来很大困难。
中国专利公开号CN101922292A(申请号201010105609.7)公开了一种煤矿沿空留巷巷旁分段承载不等强支护原理及应用，一种适于煤矿沿空留巷分段承载巷旁支护的支护机理及应用方法，它的运输巷巷旁支护分为上下两层充填材料组合支护。上层采用强度低变形量大的充填材料，下层采用采用强度较高的充填材料。该技术虽然在一定程度上达到了支护的效果，但还存在以下缺陷：一是由于充填结构采用上下两层充填材料组合支护，在实际应用过程中，导致支护时密闭性差，还是无法解决采空区漏风严重的技术问题；二是由于只给出了一个笼统的支护理念，缺乏可行的操作手段，无法很好实施，不能大面积推广。
为了解决沿空留巷的漏风问题，有人尝试着在充填体结构外面喷涂防漏风较好的高级材料，比如玛丽散、罗克休，但是由于成本较高，喷浆每平方米达到500-700元，根本无法在煤矿大面积推广。
发明内容
为了克服现有沿空留巷充填技术密闭性差、漏风严重和操作性差的技术缺陷，本发明提供一种新型简易的操作性强的充填结构，这是一种在顶板强烈来压下，能保持沿空留巷稳定的高强度充填结构，同时还具有很好的密闭性，彻底解决了巷旁支护的技术缺陷。
为了实现上述任务，本发明的充填结构是由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋宽0.4-0.6米、长1.2-1.5米，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700mm*700mm的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8∶1-10∶1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2.0cm厚的水泥砂浆；其中：
所述的充填材料是指由质量比为1∶1.7∶5的水、普通硅酸盐水泥、碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间约30-40min，终凝时间1.5-2.5h，终凝后矸石袋抗压强度可达2-3MPa；28天后矸石袋抗压强度可达10-20MPa。
所述的水泥砂浆是指由质量比为1∶1.7∶5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。
所述钢筋优先选用HRB335的钢筋；
所述的铁丝优先选用规格为4号-10号的钢丝。
本发明同传统充填结构相比有如下优势：
1、本发明通过调整充填材料的成分和配比，并在矸石袋内打入钢筋，露出部分用铁丝固定，不仅使矸石袋具有更高的强度，还能使矸石袋连成一个整体，防止矸石袋上面喷浆材料的脱落，表面喷浆增强了矸石袋的密闭性，防止留巷漏风，不但克服了单纯使用较低的缺点(矸石袋充填强度一般为10-20MPa)；而且克服了采用上下两层充填材料组合支护时密闭性较差的缺陷。
2、本发明钢筋矸石袋28d后的抗压强度可达35-45MPa，而顶板下沉时产生的抗压强度一般为20-30MPa，这说明本发明充填结构是完全可以抵挡住顶板的下沉，并且结构简单。
3、本发明充填结构结构简单，成本低，每平方米喷浆只需50-70元，可在煤矿大面积推广。
总之，本发明采用简易的充填结构，使沿空留巷达到了防漏风和高强支护的双重效果，具有突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
附图说明
图1为本发明的充填结构的立体图。
图2为本发明充填结构的具体施工示意图。
图中标号分别表示：1-矸石袋，2-钢筋打入部分，3-钢筋露出部分，4-水泥砂浆层，5-铁丝，6-喷浆机，7-喷浆管道，8-超前支护，9-工作面单体液压支柱，10-工作面，11-采空区，12-留巷，13-钢筋喷浆矸石袋，14-木支柱，15-临时支护，16-滞后支护。
具体实施方式
下面参照附图对本发明具体施工方式进行说明。
第一步：井下巷道开挖后进行锚、索、网、带支护和工作面单体液压支柱9支护，同时布置工作面10，井下工作面10布置之后开始正常割煤、回柱，形成采空区11。
第二步：在留巷12内进行超前支护8加铰接顶梁支护，在留巷侧充填宽度内再用木支柱14进行支护加固，随着工作面的推进，在超前支护8处增加单体液压支柱9，加强为滞后支护16，滞后支护16和木支柱14共同承担了充填材料凝结前顶板的初期来压。
第三步：支护同时，在地面开始准备图1所示矸石袋1中的填充填料以及喷浆用的水泥砂浆材料，运至留巷12内。
第三步：在工作面10后方临时支护15下堆砌排紧装有充填材料的矸石袋1，矸石袋1宽0.4-0.6米、长1.2-1.5米；在矸石袋1内部均匀横向打入HRB335钢筋，钢筋穿过矸石袋1后端部从留巷内部侧露出在外，钢筋打入部分2和露出部分3长度之比为8∶1-10∶1，所有露出部分3由四号至十号铁丝5相互交缠固定成一个整体(见图1)；其中：
所述的充填材料是由质量比为1∶1.7∶5的水、425#普通硅酸盐水泥和碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间约30-40min，终凝时间1.5-2.5h，终凝后矸石袋抗压强度可达2-3MPa；28天后矸石袋抗压强度可达10-20MPa；而钢筋矸石袋28d后的抗压强度可达35-45Mpa。
第四步：经过10天之后，使用喷浆机6和喷浆管道7对充填体巷道内侧喷有2.0cm厚的水泥砂浆层4；也就是说，在钢筋矸石袋1有铁丝交缠的面上喷涂有2.0cm厚的水泥砂浆层4，水泥砂浆层4与打有钢筋的矸石袋1一起形成如图2所示的钢筋喷浆矸石袋13；
所述的水泥砂浆是由质量比为1∶1.7∶5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。
第五步：待钢筋喷浆矸石袋13凝固2-3天之后，撤去临时支护15，同时回收工作面后方200米范围之外的除巷旁两侧的滞后支护16。
第六步：随着工作面推进重复上述循环第二至第五步骤。

Claims (4)

1.一种沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，它由装有充填材料的矸石袋紧密堆砌排列而成的，矸石袋宽0.4-0.6米、长1.2-1.5米，矸石袋内部均匀横向打入间排距为700mm*700mm的钢筋，钢筋穿过矸石袋后端部从留巷内部侧露出在外，打入部分和露出部分长度之比为8∶1-10∶1，所有钢筋露出部分由铁丝相互交缠固定成一个整体；在钢筋矸石袋有铁丝交缠的面上喷涂有2.0cm厚的水泥砂浆；其中：
所述的充填材料是指由质量比为1∶1.7∶5的水、普通硅酸盐水泥、碎矸石组成的混合物；要求该混合物初凝时间30-40min，终凝时间1.5-2.5h，终凝后矸石袋抗压强度达到2-3MPa；28天后矸石袋抗压强度达到10-20MPa。
所述的水泥砂浆是指由质量比为1∶1.7∶5的水、425#普通硅酸盐水泥和沙子组成的混合物。
2.如权利要求1所述的沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，所述钢筋选用HRB335的钢筋。
3.如权利要求1所述的沿空留巷巷旁高强防漏充填结构，其特征在于，所述的铁丝选用规格为4号-10号的钢丝。
4.如权利要求1-3任一所述的高强防漏充填结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：井下巷道开挖后进行锚、索、网、带支护和工作面单体液压支柱(9)支护，同时布置工作面(10)，井下工作面(10)布置之后开始正常割煤、回柱，形成采空区(11)；
第二步：在留巷(12)内进行超前支护(8)加铰接顶梁支护，在留巷侧充填宽度内再用木支柱(14)进行支护加固，随着工作面的推进，在超前支护(8)处增加单体液压支柱(9)，加强为滞后支护(16)，滞后支护(16)和木支柱(14)共同承担了充填材料凝结前顶板的初期来压；
第三步：支护同时，在地面开始准备图1所示矸石袋(1)中的填充填料以及喷浆用的水泥砂浆材料，运至留巷(12)内；
第三步：在工作面(10)后方临时支护(15)下堆砌排紧装有充填材料的矸石袋(1)，矸石袋(1)宽0.4-0.6米、长1.2-1.5米；在矸石袋(1)内部均匀横向打入HRB335钢筋，钢筋穿过矸石袋1后端部从留巷内部侧露出在外，钢筋打入部分(2)和露出部分(3)长度之比为8∶1-10∶1，所有露出部分(3)由四号至十号铁丝(5)相互交缠固定成一个整体；
第四步：经过10天之后，使用喷浆机(6)和喷浆管道(7)对充填体巷道内侧喷有2.0cm厚的水泥砂浆层(4)，水泥砂浆层(4)与打有钢筋的矸石袋(1)一起形成钢筋喷浆矸石袋(13)；
第五步：待钢筋喷浆矸石袋(13)凝固2-3天之后，撤去临时支护(15)，同时回收工作面后方200米范围之外的除巷旁两侧的滞后支护(16)；
第六步：随着工作面推进重复上述循环第二至第五步骤。
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