專利名稱：沿空留巷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦沿空留巷工藝，特別是一種在回采工作面順槽掘進階段即將采面順槽與沿空留巷進行統(tǒng)籌安排、并采用砼澆注支護的沿空留巷的方法。
背景技術(shù)：
為減少采煤區(qū)段運輸和軌道順槽間的煤柱損失采用無煤柱開采，即沿采空區(qū)保留煤順槽為下一個區(qū)段回采工作面服務(wù)稱為沿空留巷，國外亦稱復(fù)用巷道。中國《發(fā)明專利公報》公開了名稱“沿空留巷巷幫支護法”的發(fā)明申請，申請?zhí)?200710026096. 9、公開號CN 101117890A。其目的是解決沿空留巷的支護問題；其措施是隨工作面推移，在采空區(qū)一側(cè)安裝充填模澆灌砼，構(gòu)筑巷幫充填體形成巷幫支護帶。存在問題是澆注砼構(gòu)筑巷幫充填體要拆模，無整體移動式充填模具；澆注砼巷幫充填體，采空區(qū)側(cè)無加強臨時支護。中國《發(fā)明專利公報》2010年12月08日公開了名稱“沿空留巷支護方法及其注巷滑模”的發(fā)明申請，申請?zhí)?00710015658.X、公布號CN 101906979A。其目的是提供一種省去充填模裝拆工序、采用專用整體拉移注巷滑模；在回采面支架后面、采空區(qū)一側(cè)澆注巷旁充填墻，并加臨時支護。缺點是在回采工作面后面澆注巷旁充填墻與回采工作面采煤相互干擾大。以往采用的沿空留巷技術(shù)，支護設(shè)計思路不合理，大多將回采工作面回采前的巷道掘進與回采后的留巷相互獨立，沒有統(tǒng)籌考慮，沒有將沿空留巷視為一項系統(tǒng)工程，如在對需要保留的巷道掘進前，進行巷道支護形式選擇和支護參數(shù)設(shè)計時，沒有預(yù)先考慮后期沿空留巷技術(shù)的需要，從而導(dǎo)致沿空留巷后巷內(nèi)支護體強度不能滿足兩次采動影響的要求、巷內(nèi)支護與巷旁支護不匹配，使留巷效果達不到預(yù)期目標，甚至失敗。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)將回采工作面回采前的順槽掘進與回采后的留巷相互獨立沒有統(tǒng)籌考慮、不能滿足兩次采動影響的要求、留巷效果達不到預(yù)期的不足，本發(fā)明提供一種沿空留巷方法，它在回采工作面順槽掘進階段即將采面的順槽與回采后的沿空留巷作統(tǒng)籌安排，對需要保留的巷道在掘進開始就預(yù)先考慮后期沿空留巷的需要，大大提高沿空留巷巷旁支護體的強度和支護阻力，滿足兩次采動影響的要求；并且避免沿空留巷巷旁支護與回采工作面作業(yè)相互干擾。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種沿空留巷的方法，在回采工作面的順槽掘進階段，即對沿空留巷進行統(tǒng)籌安排將回采工作面的順槽與沿空留巷即下一區(qū)段采面的相鄰順槽合二為一、作為一條巷道掘進，二者之間構(gòu)筑“巷中砼墩柱”支護，它既作為順槽巷中支護又作為沿空留巷巷旁支護體的一部分；亦即加寬掘進巷道斷面，并根據(jù)沿空留巷經(jīng)受兩次支承壓力作用的收縮率預(yù)留巷道斷面面積，在巷道橫向中間部位澆注鋼筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的錨網(wǎng)索支護。巷中砼墩柱從回采工作面開切眼至停采線沿掘進巷道全長相間布置，將掘進巷道“一分為二”一側(cè)是順槽另一側(cè)是沿空留巷。在巷中砼墩柱構(gòu)筑后，在巷中砼墩柱之間構(gòu)筑“隔離墻”。隔離墻與巷中砼墩柱連接、共同構(gòu)成沿空留巷的巷旁支護體。本發(fā)明的有益效果是①取消區(qū)段煤柱，實現(xiàn)無煤柱開采，提高回采率，充分利用煤炭資源。②少掘一條巷道，減少采煤工作面準備時間，緩解采掘接續(xù)緊張。③砼澆注巷旁支護體剛性高、密實好，既可支撐頂板維護留巷，又可隔離采空區(qū)， 對減少自然發(fā)火和改善通風有利，有利于煤礦安全生產(chǎn)。④泵送澆注降低勞動強度，提高工效；操作簡單安全可靠。在保留上述沿空留巷及泵送砼澆注巷旁支護優(yōu)點基礎(chǔ)上還具有如下優(yōu)點①把采面回采前的順槽掘進與回采后的沿空留巷結(jié)合起來統(tǒng)籌考慮，將沿空留巷視為一項系統(tǒng)工程，對需要保留的巷道在掘進前預(yù)先考慮后期沿空留巷的需要，并通過設(shè)巷中砼墩柱這一強力支護配合錨網(wǎng)索支護，使巷中支護、沿空留巷巷旁支護強度和支護阻力大大提高，控制直接頂離層，減小兩次采動引起的支承壓力疊加作用的影響，利用較軟底板或/和頂板解決可縮性問題，克服傳統(tǒng)巷旁支護存在的支護阻力小、可縮性小等與留巷圍巖變形不相適應(yīng)的問題。②采用薄壁鋼筒砼墩柱進一步提高墩柱支護強度和支護阻力，減小所占巷道斷面面積。對解決深部軟巖及應(yīng)力集中區(qū)支護、沖擊地壓問題具有重要意義。③隨采面推進進行臨時加強支護，進一步降低兩次采動引起的支承壓力疊加作用的影響，減小沿空留巷支護載荷和斷面收縮率。采用有“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”的自移式液壓支架支護，可防止錨索錨桿被頂壞。④可避免砼澆注留巷巷旁支護體與采面回采作業(yè)相互干擾，大大提高工效。


圖1是本發(fā)明沿空留巷的方法巷中砼墩柱在掘進巷道的示意圖、A-A斷面圖。圖2是巷中砼墩柱、隔離墻在掘進巷道中的平面布置示意圖。圖3、4是墩柱模具組件整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、6是墩柱模具組件的卡箍的結(jié)構(gòu)示意圖主視、俯視圖。圖7、8是鋼筒模具的上端模具的結(jié)構(gòu)示意圖主視、俯視圖。圖9、10是上端鋼筋籠的結(jié)構(gòu)示意圖主視、俯視圖。圖11、12是下端鋼筋籠的結(jié)構(gòu)示意圖主視、俯視圖。圖13、14是鋼筒模具的下端模具的結(jié)構(gòu)示意圖主視、俯視圖。圖15是綜放工作面開始回采后臨時加強支護的支架布置平面示意圖。圖中1-沿空留巷、2-巷中砼墩柱、3-運輸順槽、4-錨桿、5-錨索、6-隔離墻、7-上端模具、8-上端鋼筋籠、9-下端模具、10-下端鋼筋籠、11-卡箍、12-下連接架、13-上連接架、14-注漿口、15-螺栓、16-上端圓筒、17-定位圈、18-縱向鋼筋、19-鋼筋圈、20-鋼筋連接套管、21-下端圓筒、22-觀察孔、23-回采工作面煤壁、24-工作面液壓支架、25-采空區(qū)、 26-滯后加強支護的一字梁加單體支柱、27-自移式軌順液壓支架、28-自移式運順液壓支架、29-超前加強支護的一字梁單體支柱。巷中砼墩柱簡稱墩柱；回采工作面簡稱采面；掘進巷道簡稱掘巷；沿空留巷簡稱留巷；運輸順槽簡稱運順；軌道順槽簡稱軌順。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。沿空留巷的圍巖共經(jīng)歷五個階段1開掘階段、II掘后穩(wěn)定階段、III第一次采動影響階段、IV采動影響后穩(wěn)定階段、V第二次采動影響階段。其中變形量最大的是第III階段，關(guān)鍵區(qū)域又是在采面后方。該處巷道一側(cè)為煤幫，另一側(cè)為冒落矸石，與回采工作面沿走向的剖面類似。沿空留巷的第III階段，當老頂來壓強烈、沉降劇烈時，巷道礦壓顯現(xiàn)強烈，圍巖變形量大。除老頂劇烈運動時期外，沿空留巷的圍巖應(yīng)力變化緩慢。本發(fā)明沿空留巷的方法把回采工作面回采前的順槽掘進與回采后的留巷結(jié)合起來統(tǒng)籌考慮，將沿空留巷視為一項系統(tǒng)工程。在回采工作面的順槽掘進階段即開始采取措施為沿空留巷作準備。通常，沿空留巷工藝都是將回采工作面的運輸順槽，保留為沿空留巷，作下一區(qū)段回采工作面的軌道順槽。本發(fā)明沿空留巷的方法具體作法是，在回采工作面的運輸順槽掘進階段，即對沿空留巷進行統(tǒng)籌安排將回采工作面的運輸順槽與沿空留巷即下一區(qū)段采面的軌道順槽合二為一、作為一條巷道掘進，二者之間構(gòu)筑“巷中砼墩柱”支護；巷中砼墩柱既作為運輸順槽巷中支護又作為沿空留巷巷旁支護體的一部分。亦即加寬掘進巷道斷面，并根據(jù)沿空留巷經(jīng)受兩次支承壓力作用的收縮率預(yù)留巷道斷面面積，在巷道橫向中間部位澆注鋼筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的錨網(wǎng)索支護。巷中砼墩柱從回采工作面開切眼至停采線沿掘進巷道全長、相間布置。在巷中砼墩柱構(gòu)筑后，在巷中砼墩柱之間構(gòu)筑“隔離墻”。隔離墻與巷中砼墩柱連接，共同構(gòu)成沿空留巷的巷旁支護體。一 .巷中砼墩柱及隔離墻在掘進巷道中的構(gòu)筑在圖1、2中示出本發(fā)明沿空留巷的方法的巷中砼墩柱及隔離墻在掘進巷道中的布置情況。圖中所示掘進巷道斷面為直角梯形，在掘進巷道的橫向中間設(shè)置巷中砼墩柱2， 從采面開切眼至停采線之間沿掘進巷道全長相間布置，并在巷中砼墩柱2之間構(gòu)筑隔離墻 6，將掘進巷道從橫向中間“一分為二”，右側(cè)為回采工作面的運輸順槽3，左側(cè)為沿空留巷1 即下一區(qū)段采面的軌道順槽。巷道頂板有錨桿4、錨索5，巷道兩幫有錨桿4。錨桿4、錨索5 與錨網(wǎng)、支護鋼帶構(gòu)成錨網(wǎng)索支護。巷中砼墩柱2及隔離墻6與錨網(wǎng)索共同支護頂板。圖 1中雙點線表示的錨桿4是專用于吊掛單軌吊的錨桿。圖2中雙點線表示的隔離墻6是曾作過行人通風通道的后補隔離墻；斷面A-A的指向是從開切眼由里向外指向。沿空留巷的關(guān)鍵問題在于選擇有效的巷旁支護材料和支護方法。在巨大礦壓作用下，沿空留巷收縮率很大，巷道斷面不預(yù)留沉縮難以保證采面正常生產(chǎn)。掘進巷道時預(yù)留一定斷面面積，使巷道受壓變形后不需維修便可繼續(xù)使用。沿空留巷的目標是，在經(jīng)受兩次支承壓力的作用變形后，使留巷仍能實現(xiàn)“一次性支護”，即在服務(wù)期間不用維修繼續(xù)使用，保證采面正常生產(chǎn)。1.由于掘進回采工作面運輸順槽是與沿空留巷即下一區(qū)段采面的軌道順槽合二為一、作為一條巷道掘進的，所以，掘進巷道斷面要加寬至大約為運輸順槽寬度加下一個區(qū)段采面軌道順槽的寬度。在加寬巷道斷面時，要考慮到沿空留巷經(jīng)受兩次支承壓力作用的收縮率，根據(jù)收縮率預(yù)留一定的巷道斷面面積。同時考慮，在運輸順槽一側(cè)為采面運輸服務(wù)時，沿空留巷一側(cè)也可以被利用、為采面服務(wù)，故運輸順槽一側(cè)的巷道斷面可以比單獨掘進運輸順槽時適當減小。巷道斷面加寬后的范圍5000mm 7000mm。最好選用寬斷面的掘進機一次掘成。2.從采面開切眼至停采線沿巷中布置墩柱時，每隔10 15m預(yù)留出兩個墩柱空間隔作為行人、通風通道?；夭砷_始后隨采面推進將隔離墻超前逐一補齊。3.巷中砼墩柱2的橫斷面選擇圓形。巷中砼墩柱2的橫斷面直徑、中心間距，根據(jù)混凝土墩柱所受載荷、水泥標號即混凝土強度計算決定；選擇范圍橫斷面直徑500 800mm、中心間距在1. 5 5. 0m、高度2. 8士0. 3m。巷中砼墩柱在水平巷道做到豎直構(gòu)筑，允許偏差角度士2°，傾斜巷道施工墩柱時，墩柱要有2 3°的迎山角度。4.巷中砼墩柱為薄鋼筒外壁帶內(nèi)筋的砼墩柱，即外壁是鋼筒模具的鋼筒、內(nèi)設(shè)鋼筋籠作墩柱骨架的砼墩柱。5.巷中砼墩柱及隔離墻的施工方法1)巷中砼墩柱及隔離墻的施工順序是在順槽掘進到采面開切眼之后，從開切眼由里向外分段構(gòu)筑巷中砼墩柱。每次施工約30多個墩柱、約50m，完畢后，使用運順的連續(xù)牽引絞車牽拉挪移設(shè)備一次，由里向外順序進行。在一個分段的巷中砼墩柱澆注砼凝固后， 隨后構(gòu)筑該分段的隔離墻，隔離墻的施工滯后墩柱施工2 5墩；在隔離墻構(gòu)筑完后，進行下一分段巷中砼墩柱及隔離墻的施工。構(gòu)筑隔離墻時預(yù)留行人、通風通道。2)巷中砼墩柱構(gòu)筑方法在巷道設(shè)定位置安裝鋼筋籠、安設(shè)墩柱模具、泵送砼至墩柱模具內(nèi)澆注砼，構(gòu)筑巷中砼墩柱。采用集中備料集中澆注施工方式。3)墩柱模具采用雙節(jié)抽拉式鋼筒固定模具，簡稱鋼筒模具。鋼筒模具由上端模具嵌裝于下端模具構(gòu)成。上、下端模具外壁均為薄壁鋼筒，墩柱澆注后成為墩柱鋼筒外壁。 鋼筋制成上、下端鋼筋籠，二者插接一體構(gòu)成長度可調(diào)的鋼筋籠即墩柱骨架，安置于墩柱模具中。在圖3、4中示出墩柱模具組件的整體結(jié)構(gòu)。墩柱模具組件主要由鋼筒模具、鋼筋籠、卡箍11構(gòu)成。鋼筒模具為雙節(jié)抽拉式鋼筒固定模具，由上端模具7、下端模具9組成。 鋼筋籠由上端鋼筋籠8、下端鋼筋籠10聯(lián)接而成。在上端模具7外壁上有上連接架13。在下端模具8外壁上有下連接架12。在鋼筒模具筒壁外圍設(shè)有供固定風動振動棒用的卡箍 11。圖5、6示出卡箍半圓箍的結(jié)構(gòu)。卡箍11由兩個半圓箍及其兩端固定孔安裝的螺栓15、螺母組成。半圓箍中間有一個小弧形彎曲，供插入風動振動棒用。圖7、8示出鋼筒模具上端模具的結(jié)構(gòu)。圖13、14示出鋼筒模具下端模具的結(jié)構(gòu)。 上端模具7由上端圓筒16及其內(nèi)連接的定位圈17構(gòu)成。下端模具9由下端圓筒21及其內(nèi)連接的定位圈17構(gòu)成。上、下端圓筒16、21為均為薄壁鋼筒，用薄鋼板焊制的圓筒。定位圈17為鋼筋圈， 通過徑向短鋼筋焊在圓筒內(nèi)壁，為安放在鋼筒模具內(nèi)的鋼筋籠定位用。下端圓筒21與上端圓筒16結(jié)構(gòu)基本相同，僅定位圈17少一層，為一層。上端圓筒16的外徑略小于下端圓筒 21，其下端內(nèi)嵌于下端圓筒21上端，可上下抽拉滑動。上、下端圓筒16、21在砼墩柱澆注后為墩柱的鋼筒外壁。上、下連接架13、12分別焊在上、下端圓筒16、21的外壁上。
圖9、10示出上端鋼筋籠的結(jié)構(gòu)。圖11、12示出下端鋼筋籠的結(jié)構(gòu)。上端鋼筋籠 8、下端鋼筋籠10均由鋼筋圈19及其外圓周上均布焊接的縱向鋼筋18構(gòu)成。下端鋼筋籠 10的縱向鋼筋上端焊有鋼管即鋼筋連接套管20，上端鋼筋籠8的縱向鋼筋下端插入下端鋼筋籠10的鋼筋連接套管20中，聯(lián)接一體，構(gòu)成縱向長度可調(diào)的鋼筋籠，在澆注后成為墩柱骨架。上、下連接架13、12均由兩個縱向的由鋼筋焊的鋼筋架組成；并且上連接架13的兩個鋼筋架與下連接架12的兩個鋼筋架在上、下端圓筒橫斷面上的方位對應(yīng)相同。上、下連接架13、12的兩對鋼筋架位置設(shè)置有兩種一種是上、下連接架的鋼筋架偏向上、下端圓筒一側(cè)，每個連接架的兩個鋼筋架在圓筒橫斷面所處位置的徑向夾角< 45°，鋼筋架的徑向高度與徑向夾角配合，使每兩個鋼筋架架頂外側(cè)之間所成的平面與上、下端圓筒外圓表面相切。此時的鋼筋架適合連接隔離墻的鋼絲網(wǎng)用，兩個鋼筋架之間所聯(lián)接的鋼絲網(wǎng)與墩柱外圓表面相切。另一種是上、下連接架的每兩個鋼筋架分別設(shè)置在上、下端圓筒的前、后兩側(cè)，對稱分布；此時的鋼筋架適合在澆注砼隔離墻時連接鋼筋用。前、后兩側(cè)指掘進方向的前后。在上端圓筒16筒壁的上口處焊一段4時鋼管作注漿口 14，在下端圓筒21筒壁上設(shè)有觀察孔22。4)墩柱的砼澆注施工設(shè)備由混凝土輸送泵、攪拌機、上料輸送機及輸送管路四部分組成。其中前三者及配套電氣設(shè)備均設(shè)置在平盤車上，進行移動施工。由安裝在留巷的連續(xù)牽弓丨絞車牽引拉移。留巷內(nèi)鋪軌，運順內(nèi)安裝皮帶機。充填設(shè)備混凝土泵選用HBMD-20/18-90S煤礦用混凝土泵，管路直徑為Dm25mm， 攪拌機用上述煤礦用混凝土泵配套的攪拌機。上料輸送機選7. 5kw電滾筒驅(qū)動輸送機， 帶寬600mm ；風動振動棒ZNF50型氣動插入式振動器。5)澆注材料的配比墩柱澆注用C40混凝土，其體積配比為水泥砂石子水 =1 1.08 2.41 0.43。6)巷中砼墩柱具體施工步驟①清理在確定構(gòu)筑墩柱的位置，根據(jù)柱底直徑清出100 200mm深度的柱窩至巷道實底；同時清理頂板上的浮矸。②安裝墩柱模具將鋼筋籠裝入鋼筒模具，把鋼筒模具置于柱窩，調(diào)整鋼筋籠和鋼筒模具的高度；利用上端模具的上連接架，用細鋼絲繩或鐵絲把上端模具固定到巷道頂網(wǎng)上，使上端模具與頂板的間隙才100mm，上下端模具搭接段術(shù)200mm。將澆注管路和墩柱模具的注漿口連接牢固。在墩柱模具旁臨時支設(shè)摩擦支柱或單體支柱并用細鋼絲繩或鐵絲固定，以防澆筑砼對模具沖擊造成錯位。③砼攪拌先開動攪拌機，后開啟上料輸送機，人工控制加水，按配比把水、砂、石及水泥加到攪拌機攪拌。攪拌的砼送入混凝土泵料斗，要均勻連續(xù)供料。④砼充填泵送充填采用煤礦用混凝土泵。開啟混凝土泵進行砼充填，同時開啟插在鋼筒模具與卡箍之間的風動振動棒，使模具內(nèi)砼料澆注均勻、接頂嚴實。局部巷道超高， 用廢膠帶保裹接頂、用專制卡箍卡牢。⑤清洗設(shè)備一個墩柱充填完成，及時用清水清洗管道及混凝土泵。6.隔離墻的構(gòu)筑方法是在巷中砼墩柱之間掛鋼絲網(wǎng)及石棉瓦，并噴漿50 200mm厚的砼形成隔離墻，防止工作面回采后老空區(qū)漏風。上、下端模具的外壁兩側(cè)焊有專門用于連接固定隔離墻的鋼絲網(wǎng)用的上、下連接架。1)上、下端模具外壁兩側(cè)分別焊有鋼絲網(wǎng)的上、下連接架，專為連接固定隔離墻的鋼絲網(wǎng)而設(shè)計。施工時，調(diào)整上、下端模具的方向，使上、下連接架位置對齊，并且朝向運順一側(cè)。2)隔離墻先用菱形網(wǎng)和石棉瓦初步連接成形。鋼絲網(wǎng)采用菱形網(wǎng)，利用墩柱摸具上的鋼絲網(wǎng)上、下連接架，由巷道頂板至底板，先豎向鋪設(shè)菱形網(wǎng)，再橫向鋪設(shè)石棉瓦；石棉瓦的粗糙面朝向留巷一側(cè)，菱形網(wǎng)在石棉瓦的粗糙面?zhèn)炔⒚苜N，菱形網(wǎng)和石棉瓦之間搭接不少于100mm，菱形網(wǎng)間隔200mm使用聯(lián)網(wǎng)鐵絲進行連接。菱形網(wǎng)、石棉瓦沿墩柱運順一側(cè)的切面垂直吊掛聯(lián)成一道平面墻。每隔10 15m留出兩個墩柱空間隔作為行人、通風通道。以后隨回采工作面的推進，再逐一將預(yù)留的墩柱空間隔用隔離墻補上。3)墻體密實處理隔離墻初步成形后，利用噴漿機對隔離墻進行噴漿密實處理。 為提高噴漿效果，石棉瓦應(yīng)將背面面對噴漿方向，墻體噴漿厚度為50 200mm，必須密實、 質(zhì)地均勻，具有良好的防泄露性能。4)噴漿方法人工拌料時采用潮拌料，水泥、沙和石屑應(yīng)清底并翻拌三遍使其混合均勻。噴射時噴漿機的供風壓力在0.4MPa，水壓應(yīng)比風壓高0. IMPa，合適的水灰比是 0. 4 0. 5。噴漿后要保證采空幫的頂角與底角噴堵嚴密防止漏風。5)隔離墻的噴漿料用C20混凝土，其配比(體積比)水泥砂石子水速凝劑=1 2 2 0. 45 (0.03 0.05)。325#硅酸鹽水泥、石子粒度5 10mm。7.錨網(wǎng)索支護可以為沿空留巷提供強力支撐，使沿空留巷頂板保持完整，錨網(wǎng)索的組合作用能使容易離層的頂板組成疊加梁而形成一個整體；同時使采空側(cè)頂板更易切頂，極大地減輕采空區(qū)頂板附加在巷旁支護及留巷頂板上的壓力。圖1中錨索采用Φ20X6000mm，間排距為1300X2700mm ；頂部錨桿采用Φ22X2200mm樹脂錨桿，間排距為800X900mm，兩幫采用Φ20X2200mm樹脂錨桿，間排距為800X900mm。錨網(wǎng)鋪設(shè) 1.2X 7. Om單層經(jīng)緯金屬網(wǎng)。鋼帶采用梯形鋼帶。二 .采面開始回采后在巷中砼墩柱兩側(cè)的臨時加強支護如上所述，沿空留巷的圍巖在經(jīng)歷第III階段中，當老頂來壓強烈、沉降劇烈時， 巷道礦壓顯現(xiàn)強烈，圍巖變形量大。故第III階段需進行加強支護，對于礦壓大的回采工作面尤其如此。如果墩柱支護足夠強，亦可不用臨時加強支護。在采面回采開始后，對礦壓大的回采工作面，在巷中砼墩柱的兩側(cè)可進行臨時加強支護，并隨采面的推進跟進支護。在巷中砼墩柱的順槽一側(cè)，臨時加強支護也是采面推進方向支承壓力應(yīng)力集中區(qū)的超前加強支護，范圍由采面下出口開始。在巷中砼墩柱的沿空留巷一側(cè)，臨時加強支護除了超前加強支護還要進行滯后加強支護，其超前加強支護范圍與順槽一側(cè)相同，其滯后加強支護范圍由采面下出口的對應(yīng)位置延續(xù)到其后一段距離，該段距離保持術(shù)60m，即超出支承壓力應(yīng)力集中區(qū)范圍，且隨采面的推進，及時回撤和前移滯后加強支護后端的支護，并觀測頂板壓力和采動影響；當支護不能滿足要求時要及時加長滯后加強支護的長度或/和密度。在圖15中示出回采工作面開始回采后臨時加強支護的支架平面布置圖。圖示回采工作面為綜放工作面?；夭晒ぷ髅婷罕?8、采空區(qū)20之間布置綜放設(shè)備綜放液壓支架19、滾筒采煤機、前部刮板輸送機、后部刮板輸送機。在采面回采開始后，在巷中砼墩柱的兩側(cè)要進行臨時加強支護。臨時加強支護在巷中砼墩柱2的運輸順槽3 —側(cè)采用混合支護，即前段采用一字梁加單體支柱M支護，后段即采面下出口處采用自移式運順液壓支架23支護；在巷中砼墩柱2的沿空留巷1 一側(cè)， 超前加強支護采用自移式軌順液壓支架22支護；滯后加強支護采用一字梁加單體支柱21 支護；超前加強支護段范圍術(shù)50m ；自移式運順液壓支架23、自移式軌順液壓支架22均應(yīng)具有“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”，即頂梁上有帶凹槽的活動頂板及推移活動頂板的頂調(diào)千斤頂。自移式運順液壓支架23可采用專利技術(shù)“綜放工作面運順端頭液壓支架”(兗礦集團公司發(fā)明專利、專利號ZL 200610045258. 9、公開號CN 101096911A)。該支架由前、 后架支架組成前后兩架一組型式；前、后架支架為左右非對稱結(jié)構(gòu)，即靠工作面一側(cè)為短底座、單立柱、間隔空間大；其頂梁設(shè)有“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”。該支架專為綜放工作面運順端頭支護而設(shè)計。自移式軌順液壓支架22可采用專利技術(shù)“綜放工作面軌順端頭支架”(兗礦集團公司的發(fā)明專利、專利號ZL 200710015658. X)。該支架由錨固支架、超前支架、端頭支架、 機尾端尾支架組成。用它作巷中砼墩柱的沿空留巷一側(cè)的臨時加強支護超前加強支護和滯后加強支護，不用它的機尾端尾支架，但是要在頂梁增加“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”。在下一區(qū)段的采面開始回采時，沿空留巷即成為該區(qū)段采面的軌道順槽，此時用它作軌道順槽臨時超前加強支護，則“綜放工作面軌順端頭支架”的四部分都要用。但在頂梁仍需加“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”。該支架專為綜放工作面軌順端頭支護而設(shè)計。類似的支架還有兗礦集團公司的專利“綜放工作面軌順端頭支架”(專利號ZL 200610070396. 2)。為了保護留巷內(nèi)頂板的錨桿或錨索不被頂壞、繼續(xù)使用，在留巷內(nèi)各液壓支架的頂梁上均應(yīng)設(shè)置“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”。該機構(gòu)由液壓支架的頂梁頂面上的活動頂板、 兩端與頂梁和活動頂板鉸接的頂調(diào)千斤頂構(gòu)成。活動頂板為頂面上有條帶狀凹槽。詳見上述發(fā)明專利“綜放工作面運順端頭液壓支架”。為了克服兩次采動影響工作面超前支承壓力影響大、礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道斷面收縮率大和變形大的問題，在回采工作面推進前方、于巷中墩柱留巷一側(cè)的巷道內(nèi)用自移式軌順液壓支架超前支護，加強留巷內(nèi)的支護阻力，減小巷中墩柱所承受的壓力，減小巷道斷面的收縮率和變形。在回采工作面為炮采或普采工作面時，臨時超前加強支護和滯后加強支護可均采用一字梁加單體液壓支柱支護。三.下一區(qū)段回采工作面開始回采后沿空留巷的加強支護在下一區(qū)段的采面開始回采后，沿空留巷即成為下一區(qū)段采面的軌道順槽，隨采面的推進，要進行超前加強支護，支護范圍要超出支承壓力應(yīng)力集中區(qū)。第二次采動影響階段上區(qū)段回采造成的殘余支承壓力和本區(qū)段工作面超前支承壓力疊加的影響，其圍巖變形速度比第III階段，即第一次采動影響階段大，但巷道在回采后即報廢，不需要在回采工作面后方維護巷道。通過超前加強支護，增加沿空留巷內(nèi)的支護阻力，減少巷中砼墩柱所受的載荷和留巷圍巖的變形，降低在采面推進時支承壓力給巷中砼墩柱造成的影響，保持留巷的穩(wěn)定性。本發(fā)明沿空留巷的方法尤其適于底板或/和頂板較軟的采煤工作面采用。本發(fā)明的其它變通方案1.巷中砼墩柱的橫斷面也可以為方形、矩形、橢圓形、多邊形等。例如巷中砼墩柱橫斷面為長方形時，邊長橫向600mm士 100mm、縱向800mm士200mm ；巷中砼墩柱沿巷道間隔距離中心距: 5m。不過，以圓形斷面為優(yōu)選。2.墩柱模具采用可拆卸鋼筒充填模具。巷中砼墩柱為無薄鋼板外壁的普通帶內(nèi)筋的砼墩柱。這樣，墩柱需增加橫斷面來提高墩柱的支護強度。3.巷中砼墩柱跟隨掘進、由外向內(nèi)施工掘進巷道先進行錨網(wǎng)索支護，然后在巷道橫向中間安裝鋼筋籠、安設(shè)墩柱模具，用泵送砼至墩柱模具內(nèi)澆注砼，構(gòu)筑巷中砼墩柱。 其余與實施例相同。4.用澆注法構(gòu)筑隔離墻在采面開始回采后，隨回采工作面的推進，超前采面一定距離，在巷中砼墩柱之間澆注砼，構(gòu)筑墩柱之間的“砼隔離墻”，砼隔離墻與巷中砼墩柱共同構(gòu)成巷中支護體、亦即沿空留巷的巷旁支護體。超前距離要超出采面推進方向支承壓力應(yīng)力集中區(qū)的范圍。砼隔離墻的寬度<巷中砼墩柱的直徑。在澆注砼隔離墻的同時，在巷中砼墩柱左右兩側(cè)的巷道內(nèi)、於澆注墩柱間砼隔離墻澆注作業(yè)點之后，進行臨時加強支護， 且隨澆注作業(yè)點的推進跟進支護。
權(quán)利要求
1.一種沿空留巷的方法，在回采工作面的順槽掘進階段，即對沿空留巷進行統(tǒng)籌安排 將回采工作面的順槽與沿空留巷即下一區(qū)段采面的相鄰順槽“合二為一”、作為一條巷道掘進，二者之間構(gòu)筑“巷中砼墩柱”支護，既作為順槽巷中支護又作為沿空留巷巷旁支護體的一部分；亦即加寬掘進巷道斷面，并根據(jù)沿空留巷經(jīng)受兩次支承壓力作用的收縮率預(yù)留巷道斷面面積，在巷道橫向中間部位澆注鋼筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的錨網(wǎng)索支護；巷中砼墩柱從回采工作面開切眼至停采線沿掘進巷道全長相間布置，將掘進巷道“一分為二” 一側(cè)是順槽，另一側(cè)是沿空留巷；在巷中砼墩柱構(gòu)筑后，在巷中砼墩柱之間構(gòu)筑 “隔離墻”；隔離墻與巷中砼墩柱連接共同構(gòu)成沿空留巷的巷旁支護體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的巷中砼墩柱的橫斷面為下列形狀其中之一圓形、方形、矩形、橢圓形、多邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的橫斷面為圓形的巷中砼墩柱，是薄壁鋼筒帶內(nèi)筋的砼墩柱，即外壁為薄壁鋼筒、內(nèi)設(shè)鋼筋骨架的砼墩柱；直徑 500 800mm，沿巷道延伸方向的中心間距:1. 5m 5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的薄壁鋼筒帶內(nèi)筋的砼墩柱的構(gòu)筑方法是在巷道中間設(shè)定位置安設(shè)墩柱模具，鋼筋籠事先置于墩柱模具中，用泵送砼至墩柱模具內(nèi)澆注，構(gòu)筑巷中砼墩柱；墩柱模具采用雙節(jié)抽拉式鋼筒固定模具；該模具由外壁為薄壁鋼筒的上、下端模具組成，上端模具嵌于下端模具中可上下抽拉滑動，澆注后即墩柱的鋼筒外壁；由上、下端鋼筋籠插接一體構(gòu)成的縱向長度可調(diào)的鋼筋籠即墩柱骨架；砼墩柱的砼澆注設(shè)備混凝土輸送泵、攪拌機、上料輸送機及配套電氣設(shè)備，安裝在平盤車上，進行移動施工；由安裝在掘進巷道沿空留巷側(cè)的連續(xù)牽弓丨絞車牽引拉移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的巷中砼墩柱、隔離墻， 二者的構(gòu)筑時序是在巷道掘進到開切眼后，從開切眼由里向外分段構(gòu)筑巷中砼墩柱；在一個分段的巷中砼墩柱澆注砼凝固后，構(gòu)筑同一分段的隔離墻；隔離墻施工滯后墩柱施工 2 5墩；前一分段的隔離墻構(gòu)筑完后，進行下一分段的構(gòu)筑；每間隔一段距離，在巷中砼墩柱之間留出空間隔作行人、通風通道；回采開始后隨回采工作面的推進，超前將空間隔逐一補上隔離墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的隔離墻，其構(gòu)筑方法是在巷中砼墩柱之間，利用墩柱模具外壁一側(cè)的專用于連接固定鋼絲網(wǎng)的上、下連接架， 吊掛鋼絲網(wǎng)及石棉瓦，鋼絲網(wǎng)、石棉瓦沿墩柱運順一側(cè)的切面垂直吊掛聯(lián)成一道平面墻，并在沿空留巷一側(cè)用噴漿機噴漿50 200mm厚的砼，筑成隔離墻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的隔離墻，是用澆注法構(gòu)筑的“砼隔離墻”；構(gòu)筑時序是在本區(qū)段采面開始回采后，隨回采工作面推進，超前15 觀天在巷中砼墩柱之間構(gòu)筑“砼隔離墻”；構(gòu)筑方法是在巷中砼墩柱之間聯(lián)接鋼筋、安裝墩柱間充填模，泵送砼至墩柱間充填模，澆注砼隔離墻；同時，於作業(yè)點后進行臨時加強支護，且隨作業(yè)點推進跟進支護。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的回采工作面為礦壓大、 巷道變形大的回采工作面，采面回采后，在巷中砼墩柱兩側(cè)進行臨時加強支護且隨采面推進跟進支護；在巷中砼墩柱順槽一側(cè)，臨時加強支護是在采面超前支承壓力應(yīng)力集中區(qū)的超前加強支護；在巷中砼墩柱沿空留巷一側(cè)，臨時加強支護包括超前、滯后加強支護，超前加強支護范圍與順槽一側(cè)相同，滯后加強支護范圍由采面下出口對應(yīng)位置延續(xù)到其后一段距離，即采面后部支承壓力應(yīng)力集中區(qū)，隨采面推進及時回撤和前移滯后加強支護后端的支護，并觀測頂板壓力和采動影響；當支護不能滿足要求時及時加長滯后加強支護長度或 /和密度；在下一區(qū)段采面開始回采后，在沿空留巷內(nèi)、即下一區(qū)段采面的軌道順槽，隨采面推進進行超前加強支護，支護范圍是超前支承壓力應(yīng)力集中區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沿空留巷的方法，其特征在于所說的臨時加強支護，在巷中砼墩柱的順槽一側(cè)采用混合支護前段采用一字梁加單體支柱支護，后段即采面下出口處采用自移式運順液壓支架支護；在巷中砼墩柱的沿空留巷一側(cè)，超前、滯后加強支護均采用自移式軌順液壓支架或/和一字梁加單體支柱支護；自移式運順液壓支架、自移式軌順液壓支架均有“錨桿錨索避讓保護機構(gòu)”，即頂梁上有帶凹槽的活動頂板以及推移活動頂板的頂調(diào)千斤頂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷的方法專用的墩柱模具組件，其特征在于包括鋼筒模具、鋼筋籠及卡箍；鋼筒模具為雙節(jié)抽拉式鋼筒固定模具，由上、下端模具(7、9)組成； 上端模具(7)包括上端圓筒(16)及其定位圈(17)；下端模具(9)包括下端圓筒及其定位圈(17)；上、下端圓筒(16、21)均為薄壁鋼筒；定位圈(17)是為鋼筋籠定位的鋼筋圈； 上端圓筒(16)下端內(nèi)嵌于下端圓筒可上下滑動；上、下端圓筒(16、21)即墩柱鋼筒外壁；鋼筋籠由上、下端鋼筋籠(8、10)聯(lián)接而成，二者(8、10)均由鋼筋圈(19)及其外圓周焊接的縱向鋼筋(18)構(gòu)成；下端鋼筋籠(10)縱向鋼筋上端有鋼筋連接套管(20)，上端鋼筋籠(8)縱向鋼筋下端插入下端鋼筋籠(10)的鋼筋連接套管00)中，構(gòu)成縱向長度可調(diào)的鋼筋籠即墩柱骨架；在上端圓筒(16)筒壁上有上連接架(13)，筒壁上口處有注漿口(14)； 在下端圓筒筒壁上有下連接架(1 ；聯(lián)鋼絲網(wǎng)或鋼筋用的上、下連接架(13、1幻均由兩個縱向鋼筋架組成；上、下兩對鋼筋架在圓筒橫斷面的方位對應(yīng)相同；鋼筋架位置有兩種一種是鋼筋架偏向上下端圓筒一側(cè)，每兩個鋼筋架在圓筒橫斷面的徑向夾角< 45°， 鋼筋架徑向高度與徑向夾角配合，使每兩個鋼筋架外側(cè)表面之間所成平面與墩柱外圓表面相切；另一種是上、下每兩個鋼筋架分別設(shè)置在上下端圓筒的前后兩側(cè)，對稱分布；前后兩側(cè)指掘進方向的前后。在鋼筒模具外圍有固定風動振動棒的卡箍(11)。
全文摘要
一種沿空留巷的方法，在回采工作面順槽掘進階段即對沿空留巷進行統(tǒng)籌安排將采面順槽與沿空留巷即下一區(qū)段順槽合二為一、作一條巷道掘進，二者之間構(gòu)筑巷中砼墩柱，既作巷中支護又作沿空留巷巷旁支護體的一部分；亦即加寬掘進巷道斷面，根據(jù)沿空留巷經(jīng)受兩次支承壓力的收縮率預(yù)留巷道斷面，在巷道橫向中間澆注鋼筋砼墩柱，配合錨網(wǎng)索支護。巷中砼墩柱沿掘巷全長相間布置，將掘巷一分為二。墩柱構(gòu)筑后在墩柱之間構(gòu)筑隔離墻?；夭砷_始后隨采面推進根據(jù)需要在墩柱兩側(cè)進行臨時加強支護。本發(fā)明對采面順槽掘進與沿空留巷進行統(tǒng)籌安排并設(shè)巷中砼墩柱支護，大大提高留巷巷旁支護強度和支護阻力，有效控制兩次采動的支承壓力影響。尤其適于底板或/和頂板較軟的采煤工作面采用。
文檔編號E21D11/08GK102337904SQ201110267050
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者賈民 申請人:賈民