專利名稱：沿空留巷巷旁高強防漏充填結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用在煤礦井下的一種充填技術，具體涉及沿空留巷巷旁充填結(jié)構(gòu)及施工方法。
背景技術：
巷旁充填沿空留巷是煤礦開采技術的一項重大改革，此項技術不僅可提高煤炭資源采出率、延長礦井服務年限、減少巷道掘進量、緩解采掘接替矛盾、取消孤島工作面及縮短搬家時間，而且它也是礦山進行采煤方法改革最有效的途徑。沿空留巷要求的是具有高強度同時高密閉性好的巷旁充填結(jié)構(gòu)。目前，國內(nèi)外常用的沿空留巷充填方式主要有矸石帶充填、膏體充填、高水速凝材料充填等，矸石帶充填提 供的支護阻力較小，密閉性差，造成采空區(qū)漏風嚴重，膏體充填和高水速凝材料初期強度低，可縮性較差，容易在頂板來壓下發(fā)生破壞，給沿空留巷防漏風防火和維護工作帶來很大困難。中國專利公開號CN101922292A(申請?zhí)?01010105609. 7)公開了一種煤礦沿空留
巷巷旁分段承載不等強支護原理及應用，一種適于煤礦沿空留巷分段承載巷旁支護的支護機理及應用方法，它的運輸巷巷旁支護分為上下兩層充填材料組合支護。上層采用強度低變形量大的充填材料，下層采用采用強度較高的充填材料。該技術雖然在一定程度上達到了支護的效果，但還存在以下缺陷一是由于充填結(jié)構(gòu)采用上下兩層充填材料組合支護，在實際應用過程中，導致支護時密閉性差，還是無法解決采空區(qū)漏風嚴重的技術問題；二是由于只給出了一個籠統(tǒng)的支護理念，缺乏可行的操作手段，無法很好實施，不能大面積推廣。為了解決沿空留巷的漏風問題，有人嘗試著在充填體結(jié)構(gòu)外面噴涂防漏風較好的高級材料，比如瑪麗散、羅克休,但是由于成本較高,噴漿每平方米達到500-700元，根本無法在煤礦大面積推廣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有沿空留巷充填技術密閉性差、漏風嚴重和操作性差的技術缺陷，本發(fā)明提供一種新型簡易的操作性強的充填結(jié)構(gòu)，這是一種在頂板強烈來壓下，能保持沿空留巷穩(wěn)定的高強度充填結(jié)構(gòu)，同時還具有很好的密閉性，徹底解決了巷旁支護的技術缺陷。為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明的充填結(jié)構(gòu)是由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋寬0. 4-0. 6米、長I. 2-1. 5米，矸石袋內(nèi)部均勻橫向打入間排距為700mm*700mm的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋后端部從留巷內(nèi)部側(cè)露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8 1-10 1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴涂有2. Ocm厚的水泥砂漿；其中所述的充填材料是指由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、普通硅酸鹽水泥、碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間約30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝后矸石袋抗壓強度可達2-3MPa ；28天后矸石袋抗壓強度可達10_20MPa。
所述的水泥砂漿是指由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸鹽水泥和沙子組成的混合物。所述鋼筋優(yōu)先選用HRB335的鋼筋；所述的鐵絲優(yōu)先選用規(guī)格為4號-10號的鋼絲。本發(fā)明同傳統(tǒng)充填結(jié)構(gòu)相比有如下優(yōu)勢I、本發(fā)明通過調(diào)整充填材料的成分和配比，并在矸石袋內(nèi)打入鋼筋，露出部分用鐵絲固定，不僅使矸石袋具有更高的強度，還能使矸石袋連成一個整體，防止矸石袋上面噴漿材料的脫落，表面噴漿增強了矸石袋的密閉性，防止留巷漏風，不但克服了單純使用較低的缺點(矸石袋充填強度一般為10_20MPa);而且克服了采用上下兩層充填材料組合支護 時密閉性較差的缺陷。2、本發(fā)明鋼筋矸石袋28d后的抗壓強度可達35_45MPa，而頂板下沉時產(chǎn)生的抗壓強度一般為20-30MPa，這說明本發(fā)明充填結(jié)構(gòu)是完全可以抵擋住頂板的下沉，并且結(jié)構(gòu)簡單。3、本發(fā)明充填結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，每平方米噴漿只需50-70元，可在煤礦大面積推廣。總之，本發(fā)明采用簡易的充填結(jié)構(gòu)，使沿空留巷達到了防漏風和高強支護的雙重效果，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，符合專利法第22條第3款有關創(chuàng)造性的規(guī)定。


圖I為本發(fā)明的充填結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2為本發(fā)明充填結(jié)構(gòu)的具體施工示意圖。圖中標號分別表示1_矸石袋，2-鋼筋打入部分，3-鋼筋露出部分，4-水泥砂漿層，5-鐵絲，6-噴漿機，7-噴漿管道，8-超前支護，9-工作面單體液壓支柱，10-工作面，11-采空區(qū)，12-留巷，13-鋼筋噴漿矸石袋，14-木支柱，15-臨時支護，16-滯后支護。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明具體施工方式進行說明。第一步井下巷道開挖后進行錨、索、網(wǎng)、帶支護和工作面單體液壓支柱9支護，同時布置工作面10，井下工作面10布置之后開始正常割煤、回柱，形成采空區(qū)11。第二步在留巷12內(nèi)進行超前支護8加鉸接頂梁支護，在留巷側(cè)充填寬度內(nèi)再用木支柱14進行支護加固，隨著工作面的推進，在超前支護8處增加單體液壓支柱9，加強為滯后支護16，滯后支護16和木支柱14共同承擔了充填材料凝結(jié)前頂板的初期來壓。第三步支護同時，在地面開始準備圖I所示矸石袋I中的填充填料以及噴漿用的水泥砂漿材料，運至留巷12內(nèi)。第三步在工作面10后方臨時支護15下堆砌排緊裝有充填材料的矸石袋1，矸石袋I寬0.4-0. 6米、長I. 2-1. 5米；在矸石袋I內(nèi)部均勻橫向打入HRB335鋼筋，鋼筋穿過矸石袋I后端部從留巷內(nèi)部側(cè)露出在外，鋼筋打入部分2和露出部分3長度之比為8 1-10 1，所有露出部分3由四號至十號鐵絲5相互交纏固定成一個整體(見圖I);其中
所述的充填材料是由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸鹽水泥和碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間約30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝后矸石袋抗壓強度可達2_3MPa ；28天后砰石袋抗壓強度可達10_20MPa ;而鋼筋砰石袋28d后的抗壓強度可達35-45Mpa。第四步經(jīng)過10天之后，使用噴漿機6和噴漿管道7對充填體巷道內(nèi)側(cè)噴有2. Ocm厚的水泥砂漿層4 ;也就是說，在鋼筋矸石袋I有鐵絲交纏的面上噴涂有2. Ocm厚的水泥砂漿層4，水泥砂漿層4與打有鋼筋的矸石袋I 一起形成如圖2所示的鋼筋噴漿矸石袋13 ；所述的水泥砂漿是由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸鹽水泥和沙子組成的混合物。第五步待鋼筋噴漿矸石袋13凝固2-3天之后，撤去臨時支護15，同時回收工作面后方200米范圍之外的除巷旁兩側(cè)的滯后支護16。
第六步隨著工作面推進重復上述循環(huán)第二至第五步驟。
權利要求
1.一種沿空留巷巷旁高強防漏充填結(jié)構(gòu)，其特征在于，它由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋寬0. 4-0. 6米、長I. 2-1. 5米，矸石袋內(nèi)部均勻橫向打入間排距為700_*700_的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋后端部從留巷內(nèi)部側(cè)露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8 1-10 1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴涂有2. Ocm厚的水泥砂漿；其中 所述的充填材料是指由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、普通硅酸鹽水泥、碎矸石組成的混合物；要求該混合物初凝時間30-40min，終凝時間I. 5-2. 5h，終凝后矸石袋抗壓強度達到2-3MPa ；28天后矸石袋抗壓強度達到10_20MPa。
所述的水泥砂漿是指由質(zhì)量比為I : 1.7 : 5的水、425#普通硅酸鹽水泥和沙子組成的混合物。
2.如權利要求I所述的沿空留巷巷旁高強防漏充填結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋼筋選用HRB335的鋼筋。
3.如權利要求I所述的沿空留巷巷旁高強防漏充填結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的鐵絲選用規(guī)格為4號-10號的鋼絲。
4.如權利要求1-3任一所述的高強防漏充填結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，步驟如下 第一步井下巷道開挖后進行錨、索、網(wǎng)、帶支護和工作面單體液壓支柱(9)支護，同時布置工作面(10)，井下工作面(10)布置之后開始正常割煤、回柱，形成采空區(qū)(11)； 第二步在留巷(12)內(nèi)進行超前支護(8)加鉸接頂梁支護，在留巷側(cè)充填寬度內(nèi)再用木支柱(14)進行支護加固，隨著工作面的推進，在超前支護(8)處增加單體液壓支柱(9)，加強為滯后支護(16)，滯后支護(16)和木支柱(14)共同承擔了充填材料凝結(jié)前頂板的初期來壓； 第三步支護同時，在地面開始準備圖I所示矸石袋(I)中的填充填料以及噴漿用的水泥砂漿材料，運至留巷(12)內(nèi)； 第三步在工作面(10)后方臨時支護(15)下堆砌排緊裝有充填材料的矸石袋(1)，矸石袋(I)寬0.4-0. 6米、長I. 2-1. 5米；在矸石袋(I)內(nèi)部均勻橫向打入HRB335鋼筋，鋼筋穿過矸石袋I后端部從留巷內(nèi)部側(cè)露出在外，鋼筋打入部分(2)和露出部分(3)長度之比為8 1-10 1，所有露出部分(3)由四號至十號鐵絲(5)相互交纏固定成一個整體； 第四步經(jīng)過10天之后，使用噴漿機(6)和噴漿管道(7)對充填體巷道內(nèi)側(cè)噴有2. Ocm厚的水泥砂漿層(4)，水泥砂漿層(4)與打有鋼筋的矸石袋(I) 一起形成鋼筋噴漿矸石袋(13)； 第五步待鋼筋噴漿矸石袋(13)凝固2-3天之后，撤去臨時支護(15)，同時回收工作面后方200米范圍之外的除巷旁兩側(cè)的滯后支護(16)； 第六步隨著工作面推進重復上述循環(huán)第二至第五步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沿空留巷巷旁高強防漏充填結(jié)構(gòu)及其施工方法，它由裝有充填材料的矸石袋緊密堆砌排列而成的，矸石袋內(nèi)部均勻橫向打入間排距為700mm*700mm的鋼筋，鋼筋穿過矸石袋后端部從留巷內(nèi)部側(cè)露出在外，打入部分和露出部分長度之比為8∶1-10∶1，所有鋼筋露出部分由鐵絲相互交纏固定成一個整體；在鋼筋矸石袋有鐵絲交纏的面上噴涂有2.0cm厚的水泥砂漿。本發(fā)明不但克服了單純使用較低的缺點，而且克服了采用上下兩層充填材料組合支護時密閉性較差的缺陷。
文檔編號E21F15/00GK102678173SQ20121015828
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月12日 優(yōu)先權日2012年5月12日
發(fā)明者劉 文, 吳笛, 寧建國, 趙軍, 馬鵬飛 申請人:山東科技大學