[發明專利]矸石擠壓成型沿空留巷法

無效

• 申請號: 201010160717.4
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101858215A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 李化敏;袁瑞甫;李東印;熊祖強;王文;陳軼
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21F15/00;E21F15/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

技術領域

本發明屬于礦山開采技術領域，涉及一種利用矸石填充沿空留巷的方法。

背景技術

沿空留巷技術是指在采煤工作面回采時，巷道支架不回撤并采取加強措施保留巷道作為相鄰工作面的機巷或回風巷，該技術具有以下幾個方面的優勢，尤其適應接替緊張、采面擺布困難、壓力不大的采場：首先，沿空留巷能減少煤柱損失，提高煤炭資源回采率；第二，增加相鄰工作面瓦斯抽采時間，突出煤層采用沿空留巷后，相鄰工作面可以在留巷側繼續抽放瓦斯，使相鄰工作面的瓦斯抽放時間增加一倍，瓦斯抽放效果將會明顯提高，工作面安全生產條件將會得到有效改善；第三，能減少巷道掘進量，降低勞動強度，同時對于具有突出危險的礦井，減少了被保護層內煤柱的集中應力，可使突出危險性減少近50％以上。

沿空留巷技術中，巷道的留設通常采用的是砌料石墻、密集支柱及木垛或高水(膏體)速凝材料填充等措施，但這些措施均存在一定的不足，在某種程度上限制了沿空留巷技術的發展：

1)砌料石墻在煤厚約1.5m以下較薄煤層中用料石砌塊維護采煤工作面后方巷道，為下一工作面二次使用作準備。然而料石為脆性材料，受采動壓力后變形破壞嚴重，維護工作量大。2)密集支柱及木垛僅適用于炮采低瓦斯薄及中厚煤層采煤工作面，該方法漏風嚴重，材料消耗量大，巷道維護效果較差，機械化程度低。3)高水(膏體)速凝材料填充主要以石膏、石灰、速凝早強劑等多種材料，再摻入一定量的工業廢渣(如粉煤灰、爐渣、煙道灰、矸石粉等)配制成漿液(或膏體)材料，使用雙作用泵通過管路將填充材料輸送進入待填空間。但該法填充材料成本較高，巷旁填充體寬度較窄(一般為2-3m)，承壓能力不足；填充工藝復雜，常出現跑漿露漿事故；材料加工及填充設備價格昂貴等。

發明內容

基于上述問題，本發明提供了一種矸石擠壓成型沿空留巷法。

為實現這一目的，本發明采用的技術方案為：矸石擠壓成型沿空留巷法，包括以下步驟：1)將模板固定在待留巷道旁，模板與巷道走向平行、面向采空區豎向放置，模板與采空區之間保持一定距離，之間為待填充區；2)把矸石破碎成矸石顆粒，添加膠結材料攪拌均勻后形成填充料；3)將填充料充入待填充區并壓實，形成填充體；4)撤下模板，并使模板沿工作面推進方向移動，然后進行下一填充循環。

所述模板上開有槽口，槽口處設有錨桿卡緊裝置，填充前自槽口向待填充區插入錨桿，并用錨桿卡緊裝置將錨桿固定。該操作能夠在填充過程中對填充體自動加錨，以進一步提高填充體強度。

所述模板由縱向伸縮板和錨桿固定板兩部分拼接而成，兩者的縱向邊沿可拆卸連接在一起，錨桿固定板靠近上一循環填充體設置，所述槽口開在錨桿固定板上。

所述模板背面下方裝有底座，底座上設有液壓立柱，液壓立柱頂部固定有鋼梁；固定模板時，升起液壓支柱，使固定在液壓支柱頂部的鋼梁撐住頂板；另取一根液壓頂桿，使其一端垂直模板頂在底座上，另一端伸出、頂在與采空區相對的礦柱上。

進行步驟3)之前先在待填充區端口處架設壓實裝置，該壓實裝置包括壓板和平放的基板，壓板下邊沿與基板的一邊沿鉸接，壓板與基板間裝有能驅動壓板沿鉸接軸旋轉的液壓桿，基板上方固定有可縱向伸縮的液壓支架；架設時使壓板朝向采空區，然后升起液壓支架使之頂緊頂板。

所述壓實裝置還包括填充料輸送機，填充料輸送機的出料口懸掛在液壓支架上、處于壓板上方。

在采煤工作面后方的巷道邊緣，隨工作面開采在采空區側，將井下或地面廢棄矸石破碎成矸石顆粒；用皮帶運輸機將矸石顆粒運送到留巷位置的工作面端頭，通過配料攪拌機加膠結材料拌成填充料，填充料繼而由填充料輸送機送至待填充區端口上方，并經懸掛在液壓支架上的出料口放料。

本發明中，破碎的矸石依次經矸石倉→皮帶運輸→加膠結料混合攪拌→上填充料輸送機→矸石填充→安裝錨桿→矸石擠壓強化成型→移架→下一循環填充等步驟，在巷旁形成高強度矸石帶來支護巷道，其中的主要原料是廢棄的矸石，不僅成本低、效率高，還將矸石變廢為寶，做到煤礦矸石不出井或少出井，降低了矸石提升量，減少矸石排放污染。

與現有的砌料石墻沿空留巷、密集支柱及木垛沿空留巷技術相比，本發明的機械化程度高，大大提升了工作效率和安全性，能夠充分保證開采與留巷同步進行，工人勞動強度小。與高水(膏體)速凝材料填充沿空留巷技術相比，本發明采用的是開放式操作，不存在堵管等問題，可靠性高、可操作性強。

除此之外，本發明的方法還具有如下技術優勢：