專利名稱：煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷旁充填體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦井下沿空留巷巷旁充填技術(shù)，尤其涉及把膏體膠結(jié)材料與矸石帶 組合而成的巷旁充填體。
背景技術(shù)：
沿空留巷是無(wú)煤柱護(hù)巷的一種形式，其中無(wú)煤柱護(hù)巷是采煤技術(shù)的一項(xiàng)重大的改 革，沿空留巷技術(shù)是回采巷道支護(hù)技術(shù)改革的主要方面。它以其有利于合理開(kāi)發(fā)煤炭資源， 提高煤炭資源回收率，減少巷道掘進(jìn)量，從根本上改善礦井采掘接替的緊張局面，改善巷道 維護(hù)狀況，提高礦井開(kāi)采效益等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛重視。在煤炭開(kāi)采的環(huán)境保護(hù)方面，人們?cè)噲D 通過(guò)沿空留巷支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和完善來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開(kāi)采，保護(hù)環(huán)境。沿空留巷既可以少 掘一條回采巷道，降低掘進(jìn)率、減少掘進(jìn)排矸量，又可以將矸石為集料制作膏體材料進(jìn)行巷 幫充填及采空區(qū)充填。在井下制作膏體材料、直接消耗大量矸石，實(shí)現(xiàn)矸石不出井，膏體材 料充填沿空留巷是煤礦綠色開(kāi)采的一個(gè)重要組成部分。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的巷旁支護(hù)方式主要有木垛支護(hù)、密集支柱支護(hù)、矸石帶 支護(hù)、人造砌塊以及用巷旁泵矸石充填支護(hù)等。根據(jù)圍巖與支護(hù)共同作用原理，只能通過(guò)支 護(hù)抵制壓力、釋放壓力，通過(guò)巷旁充填材料的讓壓變形，減緩巷道其他部位的壓力，控制巷 道整體變形，使其滿足生產(chǎn)需要。上述巷旁支護(hù)方式滿足不了共同作用原理的要求。所以，很有必要發(fā)明一種既有一定支護(hù)阻力還允許讓壓變形的巷旁支護(hù)體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足，提出一種煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷 旁充填體。要求這種巷旁充填體增阻速度快，并具有合理的支護(hù)阻力，能切落一定高度的頂 板，具有較大的變形量適應(yīng)沿空留巷劇烈變形，同時(shí)主要材料來(lái)自井下的矸石。一種煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷旁充填體，其特征在于，它由1. 5-2. 0米寬 的矸石袋堆砌而成的矸石墻和1. 5-2. 0米寬的膏體充填體緊密結(jié)合在一起，形成一個(gè)不等 強(qiáng)材料耦合而成的巷旁充填體。所述的矸石袋是在編織袋中裝有碎矸石。所述的矸石墻是在支架和單體支柱的有效支護(hù)下，從采空區(qū)到支架尾梁由里向外 用矸石袋堆砌而成。要求矸石袋壓縫堆砌，層與層之間縱橫交錯(cuò)堆砌，以確保矸石墻的穩(wěn)定 性；矸石墻內(nèi)側(cè)掛防水布后，作為膏體充填體下邦的固定模板。所述的膏體充填體，是再另行支設(shè)膏體充填體上邦的臨時(shí)模板后，向模板內(nèi)灌注 膏體充填材料后凝固而成。所述的膏體充填材料采用425#普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠 凝性能的活性混合材料，粒徑> 5mm的石子作為粗骨料，粒徑< 5mm的矸石粉和砂子作為細(xì) 骨料，并加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料最優(yōu)配比為粉煤灰矸石粉改 性材料石子(％)=27 13 1.2 38. 8，水灰比為1.45 ；該膏體充填體齡期14天時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大12MPa，塌落度為22cm。此種混合巷旁支護(hù)體既能有效地提供工作阻力，也能有一定的可縮量，能夠讓壓。 適用于開(kāi)采緩傾斜和傾斜的薄及中厚煤層。本發(fā)明的積極效果是利用工作面在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的矸石，在巷旁充填體外側(cè)附加寬度為1.5-2m與 充填體等高的矸石帶，形成不等強(qiáng)耦合巷旁充填體，較單純地使用膏體膠結(jié)料充填體，能夠 明顯降低原巷旁充填體承擔(dān)的壓力，減輕頂板的沉降和底板鼓起，更好地適應(yīng)巷道圍巖的 運(yùn)動(dòng)，獲得更好的沿空留巷效果，并且能夠就地消化產(chǎn)生的矸石，減少了矸石運(yùn)輸產(chǎn)生的費(fèi) 用和升井后對(duì)環(huán)境的污染，獲得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。


圖1是不等強(qiáng)承載巷旁充填體沿空留巷的平面示意圖。圖例說(shuō)明，1-膏體充填體，2-矸石墻，3-木支柱，4-鋼帶支護(hù)，5-臨時(shí)模板，，6_單 體支柱，7-防水編織袋。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的沿空留巷巷旁支護(hù)體的具體施工方法描述如下1、施工矸石墻2①在編織袋中裝入碎矸石備用；②自充填體下幫到采空區(qū)1.5米的鋼帶支護(hù)范圍內(nèi)，由采空區(qū)到支架尾梁依次堆 砌矸石袋形成矸石墻2 ；堆砌矸袋時(shí)，在支架后的臨時(shí)支柱的保護(hù)下進(jìn)行，隨移架隨堆砌，支架以后未堆砌 空間不得大于1. 2m。要求a矸石袋壓縫充填，不得中空，矸石袋之間未充實(shí)空間，可用碎浮矸充實(shí)； b矸石袋層與層之間，縱橫交錯(cuò)堆砌，以確保矸石墻的穩(wěn)定性；c矸石墻外側(cè)必須齊直一條 線，以便充填時(shí)，掛防水布后當(dāng)充填模板用；d矸石墻必須接頂嚴(yán)密，不得留有空隙，最上一 層不能堆砌矸石袋時(shí)，可采用板批接頂；e矸石袋寬度不小于1.5米，矸石墻以里至采空區(qū) 之間用矸石充填，充填墻以下傾斜距離大于1.5米時(shí)，必須支木點(diǎn)柱穩(wěn)固矸石袋；f預(yù)留瓦 斯抽放管處，矸石袋不能一次充填到頂板，上方需留有1. 2米寬的瓦斯氣流通道，矸石袋充 填至埋管以下即可，待埋管敷設(shè)后，靠充填墻側(cè)使用單排矸石袋接頂。堆砌矸石墻2后，支設(shè)一排木支柱3，木支柱間距1. 6m，木支柱支設(shè)于頂板鋼帶支 護(hù)4下面。2、施工膏體充填體1①隨工作面推進(jìn)和矸石墻2的形成，達(dá)到充填步距后，清理巷道底板浮矸，以堆砌 的矸石墻作為膏體充填體下邦的固定模板，再支設(shè)膏體充填體上邦的臨時(shí)模板5。②臨時(shí)模板5采用木板(或鋼板、竹笆等)裝訂而成，模板規(guī)格長(zhǎng)X寬X厚= 3.0X0.4(0. 2,0. 1) X0. 04m，模板旁支設(shè)單體支柱6作掩體，防止充填料將模板沖開(kāi)，模板 內(nèi)采用防水編織袋7封嚴(yán)，防止充填時(shí)漏漿。③準(zhǔn)備膏體充填材料，采用425#普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠凝性能的活性混合材料，粒徑> 5mm的石子作為粗骨料，粒徑< 5mm的矸石粉和砂子作為細(xì) 骨料，并加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料最優(yōu)配比為粉煤灰矸石粉改 性材料石子(％)=27 13 1.2 38. 8，水灰比為1.45 ；該膏體充填體齡期14天時(shí)， 強(qiáng)度達(dá)到最大12MPa，塌落度為22cm。④攪拌輸送攪拌機(jī)攪拌均勻后，檢查確定混凝土輸送機(jī)工作狀況正常，管路暢通 后，即可進(jìn)行材料的輸送。a、進(jìn)料要均勻連續(xù)，要嚴(yán)格控制膏體的水灰比，掌握設(shè)備的工作壓力，防止管路堵 塞；b、要觀察材料的平流堆積狀況，材料要充滿模板并充分與頂板接接；C、充填5小時(shí)以后，經(jīng)檢測(cè)達(dá)到初凝強(qiáng)度要求時(shí)，隨工作面推進(jìn)撤除臨時(shí)模板5， 支設(shè)的木支柱3不再回撤；同時(shí)，隨工作面推進(jìn)繼續(xù)上述循環(huán)。
權(quán)利要求
一種煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷旁充填體，其特征在于，它由1.5 2.0米寬的矸石袋堆砌而成的矸石墻和1.5 2.0米寬的膏體充填體緊密結(jié)合在一起，形成一個(gè)不等強(qiáng)材料耦合而成的巷旁充填體；所述的矸石袋是在編織袋中裝有碎矸石；所述的矸石墻是從采空區(qū)到支架尾梁由里向外依次由矸石袋堆砌而成；矸石墻內(nèi)側(cè)掛防水布后，作為膏體充填體下邦的固定模板；所述的膏體充填體，是再另行支設(shè)膏體充填體上邦的臨時(shí)模板后，向模板內(nèi)灌注膏體充填材料后凝固而成；所述的膏體充填材料，采用425#普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為有膠凝性能的活性混合材料，粒徑＞5mm的石子作為粗骨料，粒徑＜5mm的矸石粉和砂子作為細(xì)骨料，并加入NaCl和減水劑作為改性材料；上述各材料重量百分配比為粉煤灰∶矸石粉∶改性材料∶石子(％)＝27∶13∶1.2∶38.8，水灰比為1.45；該膏體充填體齡期14天時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大12MPa，塌落度為22cm。
2.如權(quán)利要求1所述一種煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷旁充填體的施工方法，其特 征在于，步驟如下(1)施工矸石墻①在編織袋中裝入碎矸石備用；②自充填體下幫到采空區(qū)1.5米的鋼帶支護(hù)范圍內(nèi)，由采空區(qū)到支架尾梁依次堆砌矸 石袋形成矸石墻；堆砌矸袋時(shí)，在支架后的臨時(shí)支柱的保護(hù)下進(jìn)行，隨移架隨堆砌，支架以后未堆砌空間 不得大于1. 2m ；要求矸石袋壓縫充填，不得中空，矸石袋之間未充實(shí)空間用碎浮矸充實(shí)；矸石袋層與層 之間，縱橫交錯(cuò)堆砌；矸石墻必須接頂嚴(yán)密；矸石墻寬度不小于1. 5米；墻體上預(yù)留瓦斯抽 放管，頂部需留有1. 2米寬的瓦斯氣流通道；堆砌矸石墻后，支設(shè)一排間距1. 6m的木支柱；(2)施工膏體充填體隨工作面推進(jìn)和矸石墻的形成，達(dá)到充填步距后，以矸石墻作為膏體充填體下邦的固 定模板，再支設(shè)膏體充填體上邦的臨時(shí)模板；模板旁支設(shè)單體支柱作掩體；準(zhǔn)備膏體充填材料，攪拌機(jī)攪拌均勻后用混凝土輸送機(jī)灌注到模板內(nèi)，充填5小時(shí)后， 達(dá)到初凝強(qiáng)度時(shí)，隨工作面推進(jìn)撤除臨時(shí)模板；同時(shí)，隨工作面推進(jìn)繼續(xù)上述循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種煤礦井下沿空留巷不等強(qiáng)承載巷旁充填體，它由1.5-2.0米寬的矸石袋堆砌而成的矸石墻和1.5-2.0米寬的膏體充填體緊密結(jié)合在一起，形成一個(gè)不等強(qiáng)材料耦合而成的巷旁充填體；矸石墻內(nèi)側(cè)掛防水布后，作為膏體充填體下邦的固定模板，再另行支設(shè)膏體充填體上邦的臨時(shí)模板后，向模板內(nèi)灌注膏體充填材料后凝固而成；本發(fā)明利用工作面在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的矸石和巷旁充填體形成不等強(qiáng)耦合巷旁充填體，較單純地使用膏體膠結(jié)料充填體，能夠明顯降低原巷旁充填體承擔(dān)的壓力，減輕頂板的沉降和底板鼓起，更好地適應(yīng)巷道圍巖的運(yùn)動(dòng)，獲得更好的沿空留巷效果，并且能夠就地消化產(chǎn)生的矸石，獲得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
文檔編號(hào)E21F15/00GK101949301SQ20101027025
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者何希霖, 劉德春, 劉永祿, 郭忠平, 高明濤 申請(qǐng)人:山東新礦趙官能源有限責(zé)任公司