[發明專利]一種綜采放頂煤工作面堆噴混凝土沿空留巷方法

有效

• 申請號: 202111115809.5
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113719285B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 郝兵元;任興云;李憲軍;張濤;劉建彪;喬安
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21D20/00;E21F17/103
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

1.一種綜采放頂煤工作面堆噴混凝土沿空留巷方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步，錨索高預應力支護，防止巷道頂板離層，保持頂板巖層的整體性：

超前回采工作面，在巷道頂板中線位置和巷旁墻體中間位置，分別打孔安裝強力錨索，并施加安裝預緊力，對巷道頂板形成高預應力支護；其中，錨索錨固到穩定的頂板巖層中，當穩定巖層與巷道頂板距離超過10m時，錨索長度根據超過自然平衡拱高度的2m確定；

第二步，液壓支架后方采空側臨時封閉采空區：

緊跟采煤工作面，與工作面回采循環進度一致，在巷道采空側邊緣支設U型鋼支柱，同時在U型鋼支柱靠巷道側掛設一層擋矸鋼筋網片，并在該擋矸鋼筋網片靠巷道側鋪設一層阻燃防靜電的纖維布，臨時擋矸和封閉采空區；

第三步，巷旁墻體結構設計：

礦壓與煤層賦存地應力有相關性，地應力越大，礦壓越大，需要的承載能力越高，設計的巷旁墻體就越厚；

當煤層賦存地應力在0～10MPa低應力等級時，設計巷旁墻體厚度為0.6m；當地應力在10～18MPa中等應力等級時，設計巷旁墻體厚度為0.8m；當地應力在18～30MPa高應力等級時，設計巷旁墻體厚度為1.0m；

第四步，巷道頂板、巷旁墻體、底板一體化結構設計，使沿空留巷圍巖結構穩定：

在巷道底板筑墻位置開挖基礎坑，并在基礎坑底部中間位置打設若干底板錨桿，并在基礎坑底部鋪設一層鋼筋網片，鋼筋網片鋪滿基礎坑的底部，在巷旁墻體中間位置安裝的頂板錨索的外露部分和底板錨桿的外露部分都進入巷旁墻體內部，從而對巷道頂板、巷旁墻體、底板形成一體化結構設計，增強沿空留巷的頂板、底板、巷旁墻體圍巖結構的穩定性；

第五步，巷旁墻體內置配筋，增強抗拉抗剪能力：

在巷旁墻體兩側各設置一層鋼筋網片，鋼筋網片接頂觸底，沿巷旁墻體高度方向搭設若干兩端帶彎鉤的圓桿橫向拉筋，并用綁絲將橫向拉筋的彎鉤與鋼筋網片綁扎牢固，沿巷旁墻體走向搭設若干兩端帶彎鉤的圓桿縱向拉筋，并用綁絲將縱向拉筋的彎鉤與橫向拉筋綁扎牢固；

第六步，堆噴混凝土墻體的強度上升快，及時支撐不讓壓，強力切斷采空側頂板，沿空留巷僅需要7天的臨時支護：

堆噴構筑的巷旁墻體的強度上升速度快，3天的單軸抗壓強度可以達到22MPa，7天的單軸抗壓強度可以達到26MPa，28天的單軸抗壓強度可以達到40MPa，且后期強度不損失，能夠對巷道頂板形成及時支撐，阻止沿空留巷的頂板下沉變形，同時可以強力切斷采空區一側的頂板，減小留巷圍巖壓力，沿空留巷在巷旁墻體的高強支撐作用下，圍巖結構能夠保持穩定，沿空留巷內僅需要7天的單體支柱臨時支護；

第七步，墻體微膨脹，接頂密實不漏風，隔絕采空區：

堆噴施工工藝可以使混凝土快速成形，通過逐層堆疊累積的方式形成巷旁墻體，堆噴設備的噴射管出口的混凝土材料具有一定的噴射速度，接頂密實，能夠完全隔絕采空區；同時巷旁墻體具有微膨脹特性，不會產生收縮裂縫，密實不漏風；

第八步，采煤與沿空留巷互不干擾，堆噴構筑巷旁墻體緊跟采煤工作面，可以實現高產高效：

利用礦車下料至井下臨時料場內，臨時料場與采煤工作面的距離為200m，沿巷道軸向鋪設一道外徑為60mm的輸料管路，在材料場按堆噴工藝要求的配料比例混合好堆噴干料，堆噴設備在材料場利用壓風將干混合料通過管路輸送至采煤工作面后方的構筑巷旁墻體的位置，緊跟采煤工作面的端頭支架，堆噴形成巷旁墻體，實現沿空留巷。

2.根據權利要求1所述的一種綜采放頂煤工作面堆噴混凝土沿空留巷方法，其特征在于：第一步中所述強力錨索的直徑為Φ21.8mm，破斷載荷為580kN，配套使用300mm×300mm×16mm的高強度可調心金屬托盤及鎖具，錨固長度為2.0m，施加的安裝預緊力為300kN。

3.根據權利要求1所述的一種綜采放頂煤工作面堆噴混凝土沿空留巷方法，其特征在于：第一步中所述巷旁墻體中間位置安裝的頂板錨索的外露長度為0.5m，錨固長度為2.0m；在巷道頂板中線位置安裝的頂板錨索的外露長度為0.2m，錨固長度為2.0m。

4.根據權利要求1所述的一種綜采放頂煤工作面堆噴混凝土沿空留巷方法，其特征在于：第二步中所述U型鋼支柱的排距為0.5m，擋矸鋼筋網片的直徑為6mm，網格尺寸為0.1m×0.1m。