專利名稱：自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯治理，具體是巷道沿空留巷充填方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，留設(shè)煤柱是煤礦中傳統(tǒng)的護(hù)巷方法。傳統(tǒng)的留煤柱護(hù)巷方法是在上區(qū)段運(yùn)輸平巷和下區(qū)段回風(fēng)平巷之間留設(shè)一定寬度的煤柱(煤柱寬一般10-30m)，使下區(qū)段平巷避開(kāi)固定支承壓力峰值區(qū)。區(qū)段平巷雙巷掘進(jìn)和使用，技術(shù)管理簡(jiǎn)單，對(duì)通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、安全都有利。但是，煤柱損失高達(dá)10%-30%;且回風(fēng)巷受二次采動(dòng)影響，巷道維護(hù)困難，支護(hù)費(fèi)用高；上隅角易瓦斯積聚、易引起瓦斯超限，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)；煤柱支承壓力向底板傳播，不僅影響鄰近煤層的開(kāi)采和底板巷道的穩(wěn)定，還成為引起沖擊地壓的隱患。
沿空留巷技術(shù)能夠較好地實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱護(hù)巷，無(wú)論是在利用煤炭資源上，還是在采煤方法上都比留煤柱護(hù)巷具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因而，在我國(guó)大部分礦區(qū)，沿空留巷技術(shù)應(yīng)用比較普遍。I、沿空留巷技術(shù)有利于解決工作面瓦斯問(wèn)題，使工作面安全程度大幅度提高。傳統(tǒng)“U+L”型通風(fēng)方式通過(guò)排瓦斯橫貫排放瓦斯，利用采空區(qū)通風(fēng)，不但造成采空區(qū)瓦斯大量涌出，而且致使上隅角至排瓦斯橫貫段瓦斯?jié)舛忍幱诒ㄅR界狀態(tài)。采用沿空留巷，能夠?qū)崿F(xiàn)“Y”型通風(fēng)方式，改變了采空區(qū)瓦斯運(yùn)行線路，減小了對(duì)深部采空區(qū)瓦斯的擾動(dòng)，抑制了采空區(qū)瓦斯的涌出，解決了上隅角至排瓦斯橫貫段以及尾巷瓦斯超限的問(wèn)題。2、實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采，提高煤炭回采率，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限。屯蘭礦煤柱留設(shè)較多，煤炭資源浪費(fèi)嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，屯蘭礦每回采2000m工作面，因留設(shè)煤柱損失優(yōu)質(zhì)焦煤資源19. 5萬(wàn)t，資源損失約I億元。實(shí)施沿空留巷技術(shù)，即可有效回收這部分資源。3、解決生產(chǎn)銜接緊張問(wèn)題。傳統(tǒng)“U+L”型通風(fēng)方式，要投入大量時(shí)間去準(zhǔn)備新的采煤工作面。而沿空留巷工藝的采用，大量減少了巷道掘進(jìn)量，使沿空巷道繼續(xù)服務(wù)下一個(gè)工作面；此外，掘進(jìn)工程量大量減少，有利于工作面提前構(gòu)成，為瓦斯抽采提供充足的時(shí)間和空間，可從根本上解決采、掘、抽銜接緊張問(wèn)題，使礦井采、掘、抽工程銜接步入良性循環(huán)軌道。4、實(shí)施沿空留巷“Y”型通風(fēng)方式，為抽采鉆孔布置參數(shù)優(yōu)化提供了極為有利的條件，提高了抽采效果，從而充分發(fā)揮了礦井抽采系統(tǒng)的能力。同時(shí)減少了風(fēng)排瓦斯量，大大緩解礦井通風(fēng)系統(tǒng)的壓力。此外，實(shí)施沿空留巷，消除了采空區(qū)內(nèi)錨索、錨桿斷裂的隱患。沿空留巷的基本方式是將上區(qū)段工作面的軌道順槽(或皮帶順槽)，留作下區(qū)段工作面的回風(fēng)順槽，即一條巷道可以得到兩次利用，如圖I所示。當(dāng)上工作面采過(guò)后，將其軌道順槽(或皮帶順槽)用專門(mén)的支護(hù)材料進(jìn)行維護(hù)，使此保留下來(lái)的巷道做為下區(qū)段工作面的回風(fēng)巷，保留下來(lái)的巷道內(nèi)砌筑充填墻。目前存在的問(wèn)題是隨著工作面的不斷推進(jìn)，留巷存在墻體頂部接頂不嚴(yán)，充填墻體受頂板壓力等多種因素影響，導(dǎo)致局部墻體開(kāi)裂、泄漏采空區(qū)瓦斯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決充填墻墻體開(kāi)裂的問(wèn)題，提供一種自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法，包括步驟
(1)移架、架后支護(hù)、清理，
工作面推進(jìn)時(shí)，在后模板支架和側(cè)模板支架前聯(lián)雙層金屬網(wǎng)；后模板支架每向前移一個(gè)O. 8m步距，在后模板支架上沿走向使用橫擔(dān)架設(shè)在充填模板上方支護(hù)頂板，間距O. 8m ；工作面每移架三個(gè)步距，充填一次；充填前，將充填空間雜物清理干凈，交將空間頂?shù)装逭砥秸?
(2)立模，
采用巷旁充填側(cè)模板、巷旁充填后模板和側(cè)支護(hù)模板，調(diào)整好充填模板后，將充填管路架設(shè)好，準(zhǔn)備進(jìn)行充填；在三個(gè)模板上粘貼塑料布，上下兩端留出500mm的余量，下端用渣石壓牢，上端扎在頂部的金屬網(wǎng)上；巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面；
(3)充填材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)及上料方式，
沿空留巷充填材料采用礦車運(yùn)輸，運(yùn)到充填泵站儲(chǔ)料場(chǎng)，再通上料設(shè)備輸送到混凝土泵，通過(guò)充填管路輸送至充填位置；
(4)充填，
充填開(kāi)始時(shí)，首先泵送清水，后面緊跟細(xì)料泵送，接著為粗料充填，充填模上部O. 5m高度的空間為細(xì)料充填，細(xì)料充完后，加清水進(jìn)行管路清洗；在上一充填墻體正中均勻預(yù)埋兩排6根L型圓鋼，下一墻體充填前將其外露部分拉直，用于聯(lián)接新舊兩充填體。(5)沖洗充填泵和充填管路，
充填工作完成后，進(jìn)行充填泵的充填管路的清洗；
(6)充填墻體凝固；
充填后要有不少于4小時(shí)的凝固時(shí)間，確保承壓能力達(dá)到2MPa以上，再重新移動(dòng)，調(diào)整充填支架及模板。巷旁充填工藝技術(shù)主要包括巷旁充填系統(tǒng)、充填工藝和施工工序。本發(fā)明采用滿足巷旁充填要求的充填支架，自動(dòng)形成充填空間并對(duì)固結(jié)期間的充填體起到保護(hù)作用。巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面，使上一充填墻體和下一充填墻體之間形成交錯(cuò)的接合面，增強(qiáng)了墻體的支撐強(qiáng)度。為了進(jìn)一步增強(qiáng)墻體的支撐強(qiáng)度，可以進(jìn)一步對(duì)充填墻體進(jìn)行外加固和內(nèi)加固。對(duì)充填墻體的外加固，(I)在充填墻體上沿巷道走向布置三排托架，每?jī)筛屑苓M(jìn)行對(duì)接，采用錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為900mm，排距為800mm ; (2)噴射薄層混凝土密封充填墻體表面，噴層厚度50mm;混凝土重量配比為水泥黃沙石子=1:2:2。對(duì)充填墻體的內(nèi)加固，充填前在充填模內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng)，充填墻體內(nèi)共放置5片鋼筋網(wǎng)，(I)垂直于軌道順槽兩幫和底板布置三片鋼筋網(wǎng)，在鋼筋網(wǎng)的中部以及距頂?shù)装甯?00mm處用直徑為16mm、長(zhǎng)度為2100mm的螺紋鋼將三片鋼筋網(wǎng)連接起來(lái)，其中鋼筋網(wǎng)間距為1000mm，每片網(wǎng)距離兩面模板各200mm ; (2)平行于軌道順槽兩幫布置兩片鋼筋網(wǎng)，并用鐵絲使其與之前的三片鋼筋網(wǎng)連成一體。
采用本發(fā)明所述的充填工藝方法，可增強(qiáng)墻體支撐強(qiáng)度，徹底封堵后期墻體開(kāi)裂，杜絕瓦斯泄漏現(xiàn)象。


圖I為沿空留巷基本方法不意圖。圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。圖3為本發(fā)明頂板支護(hù)平面示意圖。圖4為圖3中后模板支架處的1-1’剖面圖。圖5為圖3中側(cè)模板支架處的II-II’剖面圖。圖6為錨帶網(wǎng)支護(hù)平面圖。圖7為充填體內(nèi)垂直于軌道順槽和底板的三片鋼筋網(wǎng)的布置方式。圖中，I-充填墻體，2-后模板支架，3-側(cè)模板支架，4-側(cè)支護(hù)模板，5-雙層金屬網(wǎng)，6-單體工字鋼棚，7-板梁，8-托梁，9-錨桿，10-鋼筋網(wǎng)，11-螺紋鋼。
具體實(shí)施例方式巷旁充填工藝技術(shù)主要包括巷旁充填系統(tǒng)、充填工藝和施工工序以及圍巖控制。圍巖控制包括沿空留巷的巷內(nèi)支護(hù)、充填體的加固以及采動(dòng)影響期間巷道的加強(qiáng)支護(hù)。 一，施工工序包括以下步驟(工藝流程圖見(jiàn)圖2)
I、移架、架后支護(hù)、清理
(I)為保證割煤后充填段頂板完整，工作面推進(jìn)時(shí)，在側(cè)模板支架、后模板支架前聯(lián)雙層金屬網(wǎng)(5000X 1000mm)。金屬網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不小于O. 2m，兩層網(wǎng)錯(cuò)距為O. 2m，網(wǎng)扣間距為O. 2m，采用14#鐵絲聯(lián)接。(2)當(dāng)后模板支架每向前移一個(gè)步距(0.8m)，在后模板支架上，沿走向使用Φ20mmX3. Om板梁7做橫擔(dān),架設(shè)在充填摸板上方支護(hù)頂板，板梁7間距O. 8m ;如果頂板破碎，可減小圓木間距并增加其數(shù)量。(3)本工作面每移架三個(gè)步距，充填一次；如遇頂板破碎段，視現(xiàn)場(chǎng)情況也可采取兩個(gè)步距或一個(gè)步距充填一次。充填前，須將充填空間雜物清理干凈，并將該空間頂?shù)装逭砥秸?，巷道高度不低?. 5m。2、立模
如圖3、4、5所示，工作面采用固定于側(cè)模板支架上的巷旁充填側(cè)模板、固定于后模板支架上的巷旁充填后模板以及液壓側(cè)支護(hù)模板，巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面，支架自行前移機(jī)械立模。充填前，要調(diào)整三塊模板處于良好狀態(tài)；調(diào)整好充填模板后，將充填管路架設(shè)好，準(zhǔn)備進(jìn)行充填。在充填模內(nèi)按充填墻體I內(nèi)加固的要求架設(shè)鋼筋網(wǎng)，按瓦斯抽放要求將抽放預(yù)埋管兩端密封，并架設(shè)在加固充填墻體I的鋼筋網(wǎng)上。為了防止料漿泄漏和便于充填后的脫模，在機(jī)械模的三個(gè)模板上粘貼雙抗塑料布，上下兩端留出500mm的余量，下面用渣石壓牢，上面扎在頂部的金屬網(wǎng)上。粘貼彩條布時(shí)要注意將立模邊角各個(gè)空隙密封好，防止料漿泄漏。同時(shí)注意人員進(jìn)出口的密封。3、充填材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)及上料方式沿空留巷充填材料采用礦車運(yùn)輸，運(yùn)到充填泵站儲(chǔ)料場(chǎng)，再通過(guò)機(jī)械上料設(shè)備，直接輸送到混凝土泵，通過(guò)Φ 108mm充填管路輸送至充填位置。由于每個(gè)充填步距為2. 4m，充填體積21m3，消耗充填材料45t左右，充填2. 5小時(shí)，準(zhǔn)備收尾各I小時(shí)，采用專用螺旋給料機(jī)上料。4、充填
檢查確定混凝土充填泵工作狀況正常，管路暢通后，方可進(jìn)行材料的攪拌輸送；進(jìn)料要均勻連續(xù)，配水要嚴(yán)格控制水灰比；注意觀察設(shè)備的工作壓力和狀況，管路堵塞立即停機(jī)處
理。 充填料漿輸送的工序如下充填開(kāi)始時(shí)，首先泵送清水，確保管路暢通，后面緊跟O. 5m3的細(xì)料(水泥、粉煤灰含量高，細(xì)沙、石子含量低)泵送，接著為粗料(石子含量正常)充填，充填模上部O. 5m高度的空間為細(xì)料充填，其體積是3m3。細(xì)料充完后，加清水進(jìn)行管路清洗，直至清洗結(jié)束。膏體混凝土材料進(jìn)入充填模時(shí)，要觀察材料的平流堆積狀況，材料要充滿充填模板并充分接頂。為了防止不同充填步距的充填體之間因底板的不均勻沉降而產(chǎn)生縫隙導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯的泄漏，在上一充填墻體I正中均勻預(yù)埋兩排6根L型Φ20Χ2000πιπι的圓鋼(每排3根、排距O. 6m、最上一根距頂板約lm、L型圓鋼角度為120° )，下一墻體充填前將其外露部分拉直，用于聯(lián)接新舊兩充填體。堵管事故的處理在進(jìn)行充填的試驗(yàn)階段，堵管事故的發(fā)生比較普遍，當(dāng)操作人員熟悉了材料和系統(tǒng)的性能并具有一定經(jīng)驗(yàn)之后，將大為改善，但在試驗(yàn)期間必須妥善處理堵管問(wèn)題。由于該充填料漿的可泵時(shí)間僅有半個(gè)小時(shí)左右，因此一旦發(fā)生堵管必須立即處理，否則料漿在管道中固結(jié)后很難處理。處理的方法是堵管后立即分段卸開(kāi)各段管道，用清水將各段管道中的料漿沖洗出來(lái)，為了爭(zhēng)取處理時(shí)間，各段管路的清洗應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，這樣可在最短的時(shí)間內(nèi)清通管道，最大限度地減小對(duì)生產(chǎn)的影響。5、沖洗充填泵和充填管路
充填工作完成后，進(jìn)行充填泵和充填管路的清洗。(I)充填泵的清洗用清水把泵里外洗刷一遍。(2)充填管路的清洗在充填泵的泵進(jìn)料斗上增加清水供水管，供水能力大于30m3/h,充填前后的管路清洗水均排入水溝。(3)打掃充填泵站環(huán)境衛(wèi)生。6、充填墻體凝固
為了使沿空留巷充填墻體I能夠達(dá)到質(zhì)量要求，充填時(shí)要確保每個(gè)充填垛與頂?shù)装宄浞纸佑|，充填支架及模板要保持靜止不動(dòng)，另外由于充填材料的凝固至少需要4h的時(shí)間，所以要保證不少于4個(gè)小時(shí)的凝固時(shí)間，確保承壓能力達(dá)到2MPa以上，再重新移動(dòng)、調(diào)整充填支架及模板。沿空留巷充填施工的主要充填設(shè)備見(jiàn)表I。表I沿空留巷主要充填設(shè)備列表
權(quán)利要求
1.自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法，包括步驟 (1)移架、架后支護(hù)、清理， 工作面推進(jìn)時(shí)，在后模板支架(2)和側(cè)模板支架(3)前聯(lián)雙層金屬網(wǎng)(5);后模板支架(2)每向前移一個(gè)O. Sm步距，在后模板支架(2)上沿走向使用橫擔(dān)架設(shè)在充填模板上方支護(hù)頂板，間距O. Sm ;工作面每移架三個(gè)步距，充填一次；充填前，將充填空間雜物清理干凈，交將空間頂?shù)装逭砥秸? (2)立模， 采用巷旁充填側(cè)模板、巷旁充填后模板和側(cè)支護(hù)模板(3)，調(diào)整好充填模板后，將充填管路架設(shè)好，準(zhǔn)備進(jìn)行充填；在三個(gè)模板上粘貼塑料布，上下兩端留出500mm的余量，下端用渣石壓牢，上端扎在頂部的金屬網(wǎng)上；巷旁充填后模板上形成凸和/或凹表面； (3)充填材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)及上料方式， 沿空留巷充填材料采用礦車運(yùn)輸，運(yùn)到充填泵站儲(chǔ)料場(chǎng)，再通上料設(shè)備輸送到混凝土泵，通過(guò)充填管路輸送至充填位置； (4)充填， 充填開(kāi)始時(shí)，首先泵送清水，后面緊跟細(xì)料泵送，接著為粗料充填，充填模上部O. 5m高度的空間為細(xì)料充填，細(xì)料充完后，加清水進(jìn)行管路清洗；在上一充填墻體(I)正中均勻預(yù)埋兩排6根L型圓鋼，下一墻體充填前將其外露部分拉直，用于聯(lián)接新舊兩充填體； (5)沖洗充填泵和充填管路， 充填工作完成后，進(jìn)行充填泵的充填管路的清洗； (6)充填墻體凝固； 充填后要有不少于4小時(shí)的凝固時(shí)間，確保承壓能力達(dá)到2MPa以上，再重新移動(dòng)，調(diào)整充填支架及模板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法，其特征在于還包括對(duì)充填墻體(I)的外加固，(I)在充填墻體(I)上沿巷道走向布置三排托架(8 )，每?jī)筛屑?8 )進(jìn)行對(duì)接，采用錨桿(9)和鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為900mm，排距為800mm ; (2)噴射薄層混凝土密封充填墻體(I)表面，噴層厚度50mm;混凝土重量配比為水泥黃沙石子=1:2:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法，其特征在于還包括對(duì)充填墻體(I)的內(nèi)加固，充填前在充填模內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng)(10)，充填墻體(I)內(nèi)共放置5片鋼筋網(wǎng)(10)，(I)垂直于軌道順槽兩幫和底板布置三片鋼筋網(wǎng)(10)，在鋼筋網(wǎng)(10)的中部以及距頂?shù)装甯?00mm處用直徑為16mm、長(zhǎng)度為2100mm的螺紋鋼(11)將三片鋼筋網(wǎng)(10)連接起來(lái)，其中鋼筋網(wǎng)(10)間距為1000mm，每片網(wǎng)距離兩面模板各200mm ； (2)平行于軌道順槽兩幫布置兩片鋼筋網(wǎng)(10)，并用鐵絲使其與之前的三片鋼筋網(wǎng)(10)連成一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯治理，本發(fā)明為了解決充填墻墻體開(kāi)裂的問(wèn)題，提供一種自流砼凸凹自聯(lián)接充填方法，包括步驟(1)移架、架后支護(hù)、清理，(2)立模，(3)充填材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)運(yùn)及上料方式，(4)充填，(5)沖洗充填泵和充填管路，(6)充填墻體凝固。還需要對(duì)充填墻體進(jìn)行外加固和內(nèi)加固。采用本發(fā)明所述的充填工藝方法，可增強(qiáng)墻體支撐強(qiáng)度，徹底封堵后期墻體開(kāi)裂，杜絕瓦斯泄漏現(xiàn)象。
文檔編號(hào)E21F15/08GK102865102SQ20121036056
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者金智新, 薛道成, 鄧文浩, 王玉寶, 侯水云, 賀志宏, 劉光強(qiáng), 焦治平, 武青林, 田林伶, 崔旭紅, 邊勁枝 申請(qǐng)人:山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司