一種沿空留巷輕質(zhì)高強混凝土砌塊墻體及其施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沿空留巷輕質(zhì)高強混凝土砌塊墻體及其施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]沿空留巷技術(shù)自20世紀(jì)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。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，但在條件困難的中厚煤層或厚煤層較大斷面巷道中，特別是推進速度較快的工作面采用沿空留巷技術(shù)仍存在著一些技術(shù)難題，使得一些礦井在應(yīng)用沿空留巷技術(shù)時沒有取得預(yù)期的效果，甚至留巷失敗，從而限制了沿空留巷技術(shù)在我國更廣泛地推廣應(yīng)用。
[0003]到目前為止，我國在沿空留巷技術(shù)的應(yīng)用方面進行了許多的探索，積累了豐富的經(jīng)驗，從薄煤層到厚煤層，從緩傾斜煤層到急傾斜煤層，都已有沿空留巷的成功經(jīng)驗。但是，由于我國煤礦地質(zhì)條件多樣，沿空留巷圍巖控制機理研究復(fù)雜、巷旁支護技術(shù)還不十分完善，在沿空留巷技術(shù)研究與應(yīng)用中仍存在著不足之處，目前在支護設(shè)計思路、巷內(nèi)支護、巷旁支護及理論研究方面還存在一定問題。
[0004]I)支護設(shè)計思路問題。以往采用沿空留巷技術(shù)，支護設(shè)計思路不合理，大多將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(biāo)，甚至失敗。
[0005]2)巷內(nèi)支護問題。大量理論研究和生產(chǎn)實踐表明，如何提高巷道圍巖強度，并正確選擇合適的巷內(nèi)支護方式是保證所留巷道在留巷后巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵。隨著綜采、綜放采煤技術(shù)的發(fā)展，工作面采高逐漸加大，由于工作面一次采出的煤層厚度增大，上覆巖層活動程度及波及的范圍相應(yīng)增加，回采巷道壓力隨采高的增加而增加，以及已采區(qū)和工作面采動引起的支承壓力的疊加作用，使巷道圍巖應(yīng)力增加，使得工作面超前支承壓力影響距離加大，礦壓顯現(xiàn)劇烈，沿空留巷的頂板下沉量隨開采厚度增加而增大，在工作面前方附近，巷道斷面收縮率較大，若不采取合理的巷內(nèi)支護方式將所留巷道的變形控制在一定的范圍內(nèi)，則很難保證所留巷道在下區(qū)段回采時能正常使用。以前國內(nèi)沿空留巷巷內(nèi)支護多采用金屬支架，屬被動支護，即使加大型鋼重量、減小棚距仍難以維護所留巷道的穩(wěn)定，因此有必要采用一種能主動提供支護阻力的巷內(nèi)支護方式。
[0006]3)巷旁支護問題。巷旁支護作為沿空留巷的一個技術(shù)難點，在我國一直沒有得到很好地解決。傳統(tǒng)的巷旁支護存在支護阻力、可縮性等力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)、密閉性能差和機械化程度低等缺點，不利于巷道維護和防止采空區(qū)漏風(fēng)與自燃發(fā)火。所以，長期以來我國沿空留巷基本上只是應(yīng)用在條件較好的薄及中厚煤層，條件困難或厚煤層中采用這種方式留巷成功率不高，大部分留巷需要翻修方可復(fù)用。傳統(tǒng)的巷旁支護方式只適用于中厚以下煤層的低瓦斯礦井和無自然發(fā)火傾向的煤層。高水速凝材料與高水灰渣材料巷旁充填、硬石膏等風(fēng)力充填，都需要建立一套較為復(fù)雜的充填系統(tǒng)，而且充填設(shè)備性能不佳、充填材料成本較高。
[0007]4)沿空留巷理論研究問題。沿空留巷與一般的回采巷道不同，其巷道的一側(cè)幫為煤體，另一側(cè)幫為巷旁支護體，屬大變形圍巖，同時，還必須承受掘進和兩次強烈的采動產(chǎn)生的疊加應(yīng)力的影響，礦壓顯現(xiàn)劇烈，它是一項極其復(fù)雜的工程技術(shù)，但到目前為止，對沿空留巷圍巖控制機理研究不夠深入，對沿空留巷所處的應(yīng)力環(huán)境及其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律掌握不夠，構(gòu)建的沿空留巷受力模型還不完善，還沒有一套行之有效的沿空留巷支護參數(shù)設(shè)計方法，不能很好的指導(dǎo)沿空留巷工程實踐，從而帶來以下兩種后果:一是因缺乏理論上的正確指導(dǎo)，在沿空留巷支護設(shè)計時，認為安全系數(shù)越高越好，造成不必要的經(jīng)濟損失；二是在沿空留巷設(shè)計時，常因巷內(nèi)支護和巷旁支護參數(shù)選擇不合理而導(dǎo)致留巷失敗，影響正常生產(chǎn)和煤礦安全，并造成重大的經(jīng)濟損失。
[0008]沿空留巷技術(shù)是一項先進、綠色的煤礦開采技術(shù)。取消了維護巷道的煤柱，提高了煤炭資源采出率、充分利用合理開發(fā)煤炭資源、延長礦井服務(wù)年限、有利于礦山可持續(xù)發(fā)展；變掘巷為留巷，減少巷道掘進量、降低了沖擊地壓和瓦斯突出的危險性、有利于礦山的安全生產(chǎn)；縮短了準(zhǔn)備時間，緩解采掘接替矛盾、提高了礦山的生產(chǎn)效率；不留煤柱，取消孤島工作面及縮短搬家時間、減少了集中應(yīng)力的影響、有利于防止發(fā)火，實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)和提高礦井技術(shù)經(jīng)濟效益，其社會效益也十分顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種沿空留巷輕質(zhì)高強混凝土砌塊墻體及其施工工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有支撐效果好、易于實現(xiàn)等優(yōu)點。
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種回空巷道輕質(zhì)混凝土砌塊墻支護工藝，不留煤柱，采用砌塊地面預(yù)制，井下人工砌筑形成巷旁支護砌墻支撐方式，巷旁墻體隨回采工作面的推進而間續(xù)逐段實施，在采空區(qū)側(cè)采用掩體支架或懸移支架進行臨時支護；
將墻體設(shè)置于采空區(qū)內(nèi)工作面下缺口 0.6m處，即墻體距離原巷道壁0.6m，墻寬0.5m，保留巷道寬度3.Sm ;墻高砌筑到下缺口頂板處；墻體上方用粉煤灰袋接頂；
墻體工藝流程:基底抄平一墻體放線一制備砂漿一立皮數(shù)桿、掛線一砌塊排列一鋪砂漿一砌塊就位一校正一豎縫灌砂漿一勾縫；
墻體放線:砌體施工前，將地基面層按標(biāo)高找平，放出第一皮砌塊的軸線、砌體邊線；
砌塊排列:在墻體線范圍內(nèi)分塊定尺、劃線；排列砌塊的方法和要求如下:
A、砌塊排列上、下皮應(yīng)錯縫搭砌，搭砌長度不得小于砌塊高的1/3，也不應(yīng)小于10mm0
[0011]B、砌體水平灰縫厚度一般為15mm，垂直灰縫寬度為20mm。大于30mm的垂直縫，應(yīng)用C30的細石混凝土灌實；；
C、制配砂漿:砂漿配合比:水:水泥:砂=350:460:1590 ;計量精度為水泥土 1%，砂、水±3%以內(nèi)，采用機械攪拌，攪拌時間不少于1.5min ；
D、鋪砂漿:將攪拌好的砂漿，通過灰車運至砌筑地點，在砌塊就位前，用大鏟、灰勺進行分塊鋪灰，鋪灰長度不得超過2500mm ;
E、立皮數(shù)桿、掛線:通過掛線保證砌塊水平；立皮數(shù)桿前先在皮數(shù)桿上劃出每皮砌塊和灰縫的厚度，立皮數(shù)桿時應(yīng)確保垂直度，掛線應(yīng)拉緊；
F、砌塊就位與較正:砌塊砌筑前一天進行澆水濕潤，沖去浮塵，清除砌塊表面的雜物后方可搬運就位；砌筑就位應(yīng)先遠后近、先下后上、先外后內(nèi)；每層開始時，應(yīng)從定位砌塊處開始；應(yīng)吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉線控制砌體標(biāo)高和墻面平整度；
砌塊安裝時，砌塊底面要水平下落，對準(zhǔn)位置，緩慢地下放，經(jīng)小撬棒微撬，用托線板掛直、核正為止；
G、豎縫灌砂漿:每砌一皮砌塊，就位校正后，用砂漿灌垂直縫，隨后進行灰縫的原漿勾縫，深度一般為3?5_;
H、沉降縫
為了避免基底不均勻沉降造成墻體破壞，每隔50m設(shè)沉降縫一道；
墻體穩(wěn)定
1)沿空留巷墻體厚度為500mm，由混凝土塊砌筑而成，砌縫需用水泥砂漿灌滿并溝縫，并且砌塊間的縫隙要錯開；
2)在沿空留巷巷道側(cè)每隔100mm緊靠墻體支設(shè)一根舊工字鋼，也可用半圓木或圓木支柱代替，并在工字鋼內(nèi)側(cè)掛荊芭或竹芭；
采用錨網(wǎng)索對墻體上方的頂板進行加固強化，并使得和巷道內(nèi)的頂板成為一個整體； 掘進期間:頂板采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護頂板；
留巷期間頂板補強支護
1)頂板補強
在工作面開缺口之前對原巷道頂板進行補強，主要以補打錨索為主，局部構(gòu)造、斷裂帶附近加打錨桿，加強密度需根據(jù)具體情況確定；在巷道的兩肩分別加打一根錨索；巷道中部加打一根錨索；
2)幫補強
在實體煤側(cè)的下幫加掛塑料或金屬網(wǎng)并加打兩排排錨桿，分別打在巷幫高度為800_和1600mm處，排拒為900mm ；
回采影響期間頂板加強臨時支護:
工作面從端頭架向前、向后加強支護，支護方式為一字梁配合單體液壓支柱支護，一字梁沿巷道走向布置，在此范圍內(nèi)使用4路梁進行支護；每梁一柱，每棵單體均穿鐵鞋，單體液壓支柱全部使用硬連接聯(lián)鎖生根；
端頭支架下方及后方支護:
將下缺口高度控制在1.3m以下，采煤機在此處割端頭煤時留1.5m長頂煤和夾矸護頂，需要將留下的夾矸和外鏈煤層托住，做為砌體墻的頂板支點；
砌墻施工地點設(shè)置在端頭架后下方，使用4路型鋼抬棚支護，即型鋼配合單體液壓支柱進行支護，一梁兩柱，棚距1.0m，下端第一路距離巷道內(nèi)側(cè)巷幫0.6m，第二路距離第一路0.7m，第三路距離第二路0.