[發明專利]一種遞強混凝土壁分段夾矸讓限沿空留巷方法

有效

• 申請號: 201610016918.4
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105525927B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 胡善超;郭偉耀;譚云亮;寧建國;尹延春;于鳳海;牟文強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D11/04
• 分類號: E21D11/04;E21D11/10
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 張紅鳳

技術領域

本發明涉及一種適用范圍較廣的沿空留巷方法，具體涉及一種遞強混凝土壁分段夾矸讓限沿空留巷方法。

背景技術

沿空留巷，即，無煤柱開采技術作為一個“既老又新”的課題，其不但降低了巷道萬噸掘進率，而且消除了區段間煤柱的煤炭資源損失。說它“老”，是因為沿空留巷從上世紀60年代就已經提出并在個別煤礦試驗并取得成功；說它是“新”，是因為對于沿空留巷的普遍適用性還沒有定論。特別是，沿空留巷的圍巖變形規律和巷旁支護的參數設計，至今還未形成規范。近年來，混凝土噴射技術的發展，大幅降低了巷旁充填施工的勞動強度；另一方面，也極大地提高了施工效率、降低了施工的周期。

在沿空留巷中，巷旁支護體需要滿足強度足夠大、切頂及時、密閉性好，又能防漏風，并且具有一定的可縮性，以適應基本頂的運動。

如何改進現有巷旁支護體的布置方法，即：在安全、有效、適用性大的巷旁充填的基礎上，通過布置方式上的改進，進一步降低留巷成本，已經成為本領域技術人員研究的熱點和長期以來渴望解決，但一直未能解決的技術問題之一。

發明內容

針對上述巷旁支護體及其布置方法存在的問題，本發明提出了一種遞強混凝土壁分段夾矸讓限沿空留巷方法，該方法所采用的巷旁支護體結構簡單、所消耗的原材物料相對較少，支護效果好，適用性較強，減少礦區污染，且綜合成本低。

其技術解決方案包括：

一種遞強混凝土壁分段夾矸讓限沿空留巷方法，所采用的巷旁支護體包括內壁、矸石墻和外壁；

其中，所述內壁、外壁均是由多配比的混凝土材料構筑而成的遞進強度充填體；

所述矸石墻由多個矸石編織袋壘砌而成，其中相鄰的上下袋體中間設有讓壓夾墊；

留巷方法依次包括以下步驟：

步驟一、結合理論知識，估算巷旁支護體的讓壓支護阻力，并分別設計內壁、矸石墻和外壁的寬度值，以及用于構筑內壁和外壁的混凝土材料的配比；

步驟二、隨工作面推進，當懸頂長度接近于老頂巖梁的垮落步距時，利用步驟一設計好的混凝土材料配比構筑內壁，構筑一定長度后，預留的工作面懸頂長度滿足工作面開采的需求；

步驟三、待內壁初步凝固穩定后，按步驟一設計好的矸石墻寬度值將矸石編織袋壘砌于內壁外側，所述矸石編織袋緊貼在所述內壁上，將讓壓夾墊放置在相鄰的上下袋體之間，將矸石墻與內壁之間的間隙用混凝土澆灌；

步驟四、按照步驟一設計好的混凝土材料配比，并結合薄木板架設充填空間構筑外壁，內壁所需混凝土材料和外壁所需混凝土材料配比相同，所述內壁寬度值與外壁寬度值相等，所述外壁長度為矸石墻長度的1.2倍；

步驟五、密封巷旁支護體與頂板之間的縫隙；

步驟六、待下一次回采結束后，重復步驟一、步驟二，每次在步驟三中間隔一定的距離壘砌矸石墻，接著重復步驟四、步驟五…如此循環，完成留巷作業。

作為本發明的一個優選方案，步驟一中，主要結合工作面參數、采區地質概況和圍巖應力大小估算巷旁支護體的讓壓支護阻力。

作為本發明的另一個優選方案，所述遞進強度充填體自上而下分別為低壓區、高壓區和限定變形區，所述限定變形區混凝土的強度≥25MPa。

優選的，所述矸石墻為長方體形狀，且在沿巷道軸線方向斷開一定距離而分段壘砌。

優選的，所述內壁、矸石墻和外壁有同等的讓壓力。

優選的，所述讓壓夾墊為氣囊體。

本發明所帶來的有益技術效果：

本發明采用縱向間斷的混凝土并分為內壁與外壁，顯著降低成本；且整個混凝土壁為分層遞強的讓壓結構(自上而下分別為低壓區、高壓區和限定變形區)，在頂板下沉初期對于頂板起到允許變形的支護效果，由于分為高低兩種強度讓壓效果，因此可以避免所預計壓力大小的不可定因素的影響，低壓區部分為所推算讓壓作用的預計壓力；達到更好保證留巷安全、留巷效果、減少成本的目的。

而由于礦井開采存在不可定的因素，為保證安全在內壁與外壁之間的空隙內壘砌矸石墻，且為分段布置，進一步增大了整個巷旁支護體的安全性，且可以有效解決礦井矸石山的污染問題；同時矸石墻的內部添加讓壓夾墊，聯合內外壁同時起到讓壓作用，防止自身不可壓縮性而被壓壞，喪失支護能力，從而達到減少礦區污染、增強支護效果、支護安全的目的。

在巖梁運動后期，利用混凝土壁底部高強度充填體、壓縮后的矸石墻對巷道頂板實施了更為有效的“限定變形”控制。