專利名稱：一種用于無煤柱開采的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及ー種用于無煤柱開采模式的方法，尤其涉及ー種用于無煤柱開采模式的沿空留巷技木。
背景技術(shù)：
沿空留巷技術(shù)自20世紀50年代在我國開始使用以來，一直是我國煤炭開采的重要技術(shù)發(fā)展方向。無煤柱充填開采模式的推廣應用是當前我國煤礦生產(chǎn)建設中探索實現(xiàn)節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟思想和貫徹人類生存可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，到目前為止，我國在沿空留巷理論與技術(shù)研究方面做了大量的工作，在條件較好的薄及中厚煤層采煤工作面的沿空留巷技術(shù)已日趨完善，巷旁支護、巷內(nèi)支護、加強支護及煤幫加固技術(shù)已趨成熟，國內(nèi)外沿空留巷的巷旁支護方式有很多，主要有木垛、密集和墻體。墻體根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)又有很多種，比如矸石塊壘墻、矸石煤塊混凝土墻、混凝土充填墻、高水材料墻以及其它各種材料的墻體。矸石充填砌墻沿空留巷可減少矸石排放量，降低巷道掘進量，提高煤炭采出率，實現(xiàn)礦井緑色開采，但矸石塊狀殘余空間大，過大的壓縮特性及較低的抗軸壓及側(cè)壓能力導致沿空留巷圍巖產(chǎn)生大變形，嚴重影響沿空留巷的重復利用，導致矸石袋裝充填沿空留巷技術(shù)不能廣泛推廣應用。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一歩的改進和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種用于無煤柱開采模式的錨栓網(wǎng)矸石袋墻沿空留巷方法，解決現(xiàn)有技術(shù)不能實現(xiàn)巷旁支護材料成本高、成墻早強、大剛度支護、橫向抗側(cè)壓、縱向抗壓和適當讓壓以及留巷エ藝簡約化的技術(shù)問題，降低了煤礦充填成本，提高了無煤柱開采模式的作業(yè)效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括一種用于無煤柱開采模式的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，包括以下步驟A、將掘進矸石和/或煤矸分離獲取的固體廢棄物粉碎至顆粒度小于O. lm，采用塑料編織袋進行袋裝，得到矸石袋；B、將步驟A中所得矸石袋通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，隨工作面的推進在單體鉸接頂梁封閉支護下，固定矸石袋以壘砌矸石袋墻體，形成沿空留巷，上下相鄰矸石袋壓茬不少于O. 15m ；C、在保證頂板穩(wěn)定及充填空間安全的情況下，矸石袋墻體設置為具有多個不同高度的臺階，矸石袋的壘砌按照由下而上、由老塘側(cè)向煤壁側(cè)的順序進行；D、矸石袋墻體壘砌至設計位置及高度后安裝錨栓并鋪設金屬網(wǎng)，同時鋪設垂直防護鋼帶，進行雙向錨固或大托盤巷內(nèi)單側(cè)預緊，矸石袋墻體中的矸石袋充保持三向應カ狀態(tài)，起到增加矸石袋充填體側(cè)壓，提高充填體強度及剛度的作用。采用普通或?qū)Ｓ盟芰暇幙棿M行袋裝操作，矸石袋長O. Sm，矸石裝填長度不大于O. 6mο為確保留巷頂板完整及墻體壘砌工作空間，在進行步驟A之前，工作面液壓支架的前方掛雙層菱形網(wǎng)，排頭架前移時沿工作面架設4排一字梁臨時支撐，而后在充填空間頂板進行錨桿補強，在充填體采空區(qū)的兩側(cè)架設長度不超過6m的兩道走向梁，走向梁采用金屬鉸接頂梁加單體液壓支柱構(gòu)成。矸石袋墻體的上方用木塊或木楔接頂封閉空區(qū)，同時對頂板適當讓壓。金屬網(wǎng)封底封幫，錨栓和垂直防護鋼帶均勻布置在金屬網(wǎng)上并將金屬網(wǎng)緊固在矸石袋墻體上。沿空留巷超前工作面前方的巷道進行超前加固，沿空留巷后方的巷道采用單體支護配鋼梁進行加強支護。本發(fā)明提供了一種用于無煤柱開采模式的錨栓網(wǎng)矸石袋墻沿空留巷方法，將掘進矸石或煤矸分離獲取的固體廢棄物(主要成分為矸石)粉碎至顆粒度小于O. lm，采用普通或?qū)Ｓ盟芰暇幙棿M行標準矸石袋裝操作，優(yōu)選編織袋的長度為O. Sm，裝填后具有矸石的部分的長度不大于O. 6m ;將矸石袋充填體通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，對預保留巷道進行超前錨索加固及充填體上方頂板錨桿加固，在保證移架前后及過程中頂板穩(wěn)定及安全充填空間的情況下，為減少工人勞動強度與便于碼墻，進行三個不同高度的臺階砌墻，矸石袋上下壓茬不少于O. 15m，矸石袋壘砌采用“由下而上”、“由老塘側(cè)向煤壁側(cè)”順序進行，充填袋裝矸石墻體壘砌至設計位置及高度后安裝錨栓鋪設金屬網(wǎng)，鋪設垂直防護鋼帶，進行雙向錨固或大托盤巷內(nèi)單側(cè)預緊，矸石袋充填體由單向受力、雙向受カ轉(zhuǎn)化為三向應カ狀態(tài)，増加矸石袋充填體側(cè)壓，提高充填體強度及剛度；為確保留巷頂板完整及墻體壘砌工作空間，架前掛雙層菱形網(wǎng)，排頭架前移時沿工作面架設4排一字梁臨時支撐，而后在充填空間頂板進行錨桿補強，在充填體采空區(qū)側(cè)架設長度不超過6m的兩道走向梁，留巷內(nèi)滯后50 60m加強支護，采用金屬鉸接頂梁加單體液壓支柱，墻體上方用木塊或木楔接頂封閉空區(qū)，同時對頂板適當讓壓。采用錨栓網(wǎng)矸石袋墻沿空留巷技術(shù)，壘砌巷旁矸石袋墻體，實現(xiàn)了留巷墻體整體穩(wěn)定抗壓、讓壓、橫向抗側(cè)壓，留巷砌筑エ藝簡約，降低了巷道掘進率，提高了回采率，并且在高瓦斯礦井中，可預抽瓦斯，實現(xiàn)了節(jié)能減排，降低了瓦斯爆炸事故，降低了煤礦留巷成本，提高了無煤柱開采模式的作業(yè)效率。
圖I是本發(fā)明中矸石袋墻體的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明中矸石袋墻體的俯視圖；圖3是本發(fā)明中矸石袋墻體與巷道及錨栓網(wǎng)的平面圖；圖4是附圖3的A-A向剖視圖；圖5是本發(fā)明中矸石袋多臺階(三臺階)碼墻示意圖。附圖標記如下I-矸石袋；2-錨栓；3_垂直防護鋼帶；4_金屬網(wǎng)；5_液壓支架；6_加強支護；7_超前加固；8-錨桿；9-錨索；10_矸石袋墻體；11_上區(qū)段采空區(qū)；12_単體鉸接頂梁。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種用于無煤柱開采模式的錨栓網(wǎng)矸石袋墻沿空留巷方法，為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更清楚、明確，以下將結(jié)合附圖與實施例，對本發(fā)明進ー步詳細說明。本發(fā)明將掘進矸石或煤矸分離獲取的固體廢棄物粉碎至一定顆粒度，采用普通或?qū)Ｓ盟芰暇幙棿M行標準矸石袋裝，再將矸石袋充填體通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，隨工作面推進在單體鉸接頂梁封閉支護條件下，采用錨栓網(wǎng)矸石袋墻沿空留巷技術(shù)，壘砌巷旁矸石袋墻體，矸石袋充填體由單向受力、雙向受カ轉(zhuǎn)化為三向應カ狀態(tài)。如圖1-5所示的，本發(fā)明提供的支護方法主要包括以下步驟a、將掘進矸石和/或煤矸分離獲取的固體廢棄物粉碎至顆粒度小于O. lm，采用普通或?qū)Ｓ盟芰暇幙棿M行標準矸石袋裝操作，矸石袋長O. Sm，矸石裝填長度(袋中具有矸石部分的長度)不大于O. 6m，以保證可以穩(wěn)固的封閉矸石袋的袋ロ ；
b、將步驟a中所得矸石袋通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，隨工作面的推進在單體鉸接頂梁封閉支護下，采用任何可行的方式固定矸石袋(預先使用錨栓、粘結(jié)劑等，也可不用任何其它輔助裝備，直接依靠矸石袋的自重固定)以壘砌巷旁矸石袋墻體，形成沿空留巷，墻體中矸石袋必然有多層，為了保證墻頭的穩(wěn)定，相鄰層之間上下矸石袋壓巷不少于O. 15m ；C、為減少工人勞動強度并便于碼墻，可以按多個不同高度的臺階砌墻，臺階各層上小下大，上窄下寬，如圖5中進行三個不同高度的臺階砌墻，采用“由下而上”、“由老塘側(cè)向煤壁側(cè)”順序壘砌巷旁矸石袋墻體，矸石袋上下重疊設置；d、在保證頂板穩(wěn)定及安全充填空間的情況下，尤其是移架前后及移架過程中，充填袋裝矸石墻體壘砌至設計位置及高度后安裝錨栓并鋪設金屬網(wǎng)或高強度塑料網(wǎng)，形成錨栓網(wǎng)，同時在錨栓網(wǎng)上鋪設垂直防護鋼帶，進行雙向錨固或大托盤巷內(nèi)單側(cè)預紫，增加矸石袋充填體側(cè)壓，提高充填體強度及剛度。更進一歩的，為確保留巷頂板完整及墻體壘砌工作空間，壘砌前工作面液壓支架前需要掛雙層菱形網(wǎng)，液壓支架的排頭架前移時沿工作面架設4排一字梁臨時支撐，而后在充填空間頂板進行錨桿補強及巷內(nèi)錨索加強，在充填體采空區(qū)側(cè)架設長度不超過6m的兩道走向梁，走向梁采用金屬鉸接頂梁加單體液壓支柱，墻體上方用木塊或木楔接頂封閉空區(qū)，同時可以在墻體內(nèi)側(cè)使用點柱加強支護，并對頂板適當讓壓，讓壓程度以能保證留巷頂板的完整為宜。更進一歩的，矸石袋墻體整體抗變形的能力較差，在標準實驗室試驗條件下，變形量可達20%以上，充填體的橫向變形能力需要提高，在實際應用中在矸石墻體中橫向置入的錨栓可以有效約束充填體的橫向變形，矸石袋充填體由單向受力、雙向受カ轉(zhuǎn)化為三向應カ狀態(tài)，以提高充填體的抗壓能力和整體支護性能。更進一歩的，在沿空留巷巷內(nèi)采用錨網(wǎng)索+鋼帶支護頂板及兩幫的同時，留巷前超前工作面30m對巷道進行超前加固，留巷后方一定滯后距離內(nèi)如60m,采用單體支護配鋼梁進行加強支護，保證一定支護強度的同時進行適度讓壓控制留巷圍巖的整體穩(wěn)定。應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權(quán)利要 求為準。
權(quán)利要求
1.一種用于無煤柱開采的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于包括以下步驟 A、將掘進矸石和/或煤矸分離獲取的固體廢棄物粉碎至顆粒度小于O.lm，采用塑料編織袋進行袋裝，得到矸石袋； B、將步驟A中所得矸石袋通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，隨工作面的推進在單體鉸接頂梁封閉支護下，固定矸石袋以壘砌矸石袋墻體，形成沿空留巷，上下相鄰矸石袋壓巷不少于O. 15m ； C、在保證頂板穩(wěn)定及充填空間安全的情況下，矸石袋墻體設置為具有多個不同高度的臺階，矸石袋的壘砌按照由下而上、由老塘側(cè)向煤壁側(cè)的順序進行； D、矸石袋墻體壘砌至設計位置及高度后安裝錨栓并鋪設金屬網(wǎng)，同時鋪設垂直防護鋼帶，進行雙向錨固或大托盤巷內(nèi)單側(cè)預緊，使矸石袋墻體中的矸石袋保持三向應カ狀態(tài)，起到增加矸石袋充填體側(cè)壓，提高充填體強度及剛度的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于采用普通或?qū)Ｓ盟芰暇幙棿M行袋裝操作，矸石袋長O. Sm，矸石裝填長度不大于O. 6m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于為確保留巷頂板完整及墻體壘砌工作空間，在進行步驟A之前，工作面液壓支架的前方掛雙層菱形網(wǎng)，排頭架前移時沿工作面架設4排一字梁臨時支撐，而后在充填空間頂板進行錨桿和錨索補強，在充填體采空區(qū)的兩側(cè)架設長度不超過6m的兩道走向梁，走向梁采用金屬鉸接頂梁加單體液壓支柱構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I所述的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于矸石袋墻體的上方用木塊或木楔接頂封閉空區(qū)，同時對留巷頂板適當讓壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于金屬網(wǎng)封底封幫，錨栓和垂直防護鋼帶均勻布置在金屬網(wǎng)上并將金屬網(wǎng)緊固在矸石袋墻體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，其特征在于沿空留巷超前工作面前方的巷道進行超前加固，沿空留巷后方的巷道采用單體支護配鋼梁進行加強支護。
全文摘要
一種用于無煤柱開采的錨栓網(wǎng)矸石袋墻體沿空留巷方法，包括以下步驟A、將掘進矸石和/或煤矸分離獲取的固體廢棄物粉碎至顆粒度小于0.1m，采用塑料編織袋進行袋裝，得到矸石袋；B、將步驟A中所得矸石袋通過井下運輸系統(tǒng)送至工作面壘筑留巷位置，固定矸石袋以壘砌巷旁矸石袋墻體，形成沿空留巷；C、矸石袋墻體設置為具有多個不同高度的臺階；D、矸石袋墻體壘砌至設計位置及高度后安裝錨栓并鋪設金屬網(wǎng)，同時鋪設垂直防護鋼帶，進行雙向錨固或大托盤巷內(nèi)單側(cè)預緊，矸石袋墻體中的矸石袋充填體保持三向應力狀態(tài)，起到增加矸石袋充填體側(cè)壓，提高充填體強度及剛度的作用。
文檔編號E21F15/04GK102661169SQ20121013319
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者張培森, 李洪, 林東才, 林偉立, 肖慶華, 魏夕合 申請人:山東科技大學