巷道掘进穿越空洞的方法技术

本发明专利技术公开了一种巷道掘进穿越空洞的方法，属于巷道掘进防护领域，具体步骤是：巷道掘进遇到空洞时，及时封闭巷道，采用通风机进行通风直到有害气体排出；在掘进巷道内提前架设若干组棚架；棚架上方自上而下依次铺设充填袋、金属网和木板，每个充填袋宽度为一施工阶段，铺设完成后，使用多组棚架支撑木板作为临时支护，并铺设下一阶段的充填袋、金属网和木板，利用注浆泵向充填袋注入瑞米材料形成巷道外围，充填凝固时通过充填袋之间的充填管向充填袋外围注入发泡水泥对充填袋外围空洞进一步封闭，重复上述步骤掘进巷道直至跨越空洞。该方法有效对空洞内巷道形成外层发泡水泥缓冲层、瑞米材料承载层和棚架组合结构支护层三层保护保证施工安全。

【技术实现步骤摘要】
巷道掘进穿越空洞的方法
本专利技术属于巷道掘进防护领域，具体涉及一种巷道掘进穿越空洞的方法。
技术介绍
随着中国经济快速发展，国内对其交通、矿产资源等需求与日俱增，地铁、公路隧道、煤炭和金属矿井的巷道掘进因地质条件的限制越发困难，尤其是煤炭井下掘进遇到采空区对矿井生产造成的负面影响。我国是一个富煤贫油的国家，煤炭是我国的主体能源，一次性能源中煤仍然占70%左右，预计至2050年，仍将占50%，但总量是目前的2倍。煤炭工业，是关系国家经济命脉的重要基础产业。煤炭资源作为我国的主要能源，在国民经济建设中具有重要的战略意义。作为不可再生能源，煤炭的储量是有限的，如何合理开采，减少资源浪费是不容忽视的问题。然而在我国很多矿区存在着小煤矿开采，并且严重破坏了许多煤质优良的矿区，浪费了大量的煤炭资源。受区域经济、技术条件的制约，小煤矿开采技术落后，管理不善，致使矿区井下形成了大量采空区，严重约束了煤炭开采。同时，一经小煤矿破坏后的煤层，大矿很难回收，给国家煤炭资源以及生态环境带来严重的破坏。由于采空区顶板暴露，巷道掘进过程中，采空区受到采动影响，巷道掘进后采空区围岩难以控制，采空区难以支护，同时，采空区内残留了大量的有毒有害气体、积水严重，且采空区内积水，极大增加了巷道掘进及支护的难度，严重影响了煤炭生产。所以如果采用先充填后掘进方式，则必须补充小窑采空区探测、详测方案，而且必须等充填材料稳定之后才能掘巷，根据时间预计很可能影响工作面接续，对矿井生产不利。因此采用先掘进后充填的方法，可提高煤炭回采率及施工效率。为此专利技术了巷道掘进穿越空洞的方法，能够很好解决此类问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种巷道掘进穿越空洞的方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其中空洞包括溶洞、硐室和采空区等，沿着巷道掘进方向在所述的空洞内设有棚架层，所述的棚架层由若干棚架和连接件组成，棚架之间通过连接件进行固定，棚架外侧由内到外依次设有木板和充填袋，所述的木板按条状横向布置在棚架上，所述的充填袋上设有用于填充材料的充填孔。进一步地，所述的棚架采用矿用11#工字钢制成U型状。进一步地，所述的连接件是直径为50mm的钢管，钢管与棚架通过U型抱卡固定。进一步地，所述的木板与充填袋之间还设有金属网，金属网网格尺寸为50mm×50mm。进一步地，所述的木板在棚架层交错排列。进一步地，所述的充填袋内填充的材料为瑞米材料以便于形成承载层，充填袋的一侧正面设有排气孔。进一步地，所述的充填袋的长度等于棚架为总长±100mm，充填袋宽度方向的两侧面设有供充填袋相互连接的扣环。进一步地，在棚架顶部所述的充填袋之间设有用于朝充填袋外侧填充发泡水泥的充填管，充填袋外侧填充的发泡水泥形成外围缓冲层，充填管采用金属丝绑定在棚架上。进一步地，在棚架两侧的所述的充填袋之间也设有充填管。一种巷道掘进穿越空洞的方法，在巷道施工掘进遇到空洞时，需及时封闭巷道，防止空洞的顶板岩石冒落，采用通风机进行通风，并清理巷道内遗留物，铺平巷道底板，并用到权利要求1到权利要求9所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构有效对空洞内巷道形成缓冲层、承载层和支护层三层保护，具体包括以下步骤：a.在掘进巷道靠近空洞边缘处提前架设若干组棚架作为一组施工单元，棚架之间的间距为800mm，棚架之间用钢管连接；b.架棚至空洞时，在棚架的上方自上而下依次铺设充填袋、金属网和木板，木板的规格采用长×宽×高为2000mm×100mm×50mm；c.铺设完成后，紧接着上一组棚架后面的木板下方架设多组棚架作为临时支护，这多组棚架之间的间距为400mm，棚架之间用钢管连接；d.铺设下一阶段的充填袋、金属网、木板与上述步骤c设置的多组棚架共同构成支护层，同时充填袋之间用自身上的扣环相互连接使充填袋间紧密连接在一起，同时在充填袋之间插入充填管；e.充填袋连接完成后，利用注浆泵通过充填孔向充填袋内注入瑞米材料，排气孔将空气排出；f.待充填袋充填完成稳固后撤离支护区域的部分棚架，使支护区域棚架间的间距变为800mm以作为下一组施工单元；g.重复b～f步骤直至第三个充填袋充填完毕，通过充填管对充填袋外围充填发泡水泥；h.重复b～g步骤逐步掘进支护空洞直至跨越空洞。本专利技术的有益效果是：该方法有效对空洞内巷道形成外层发泡水泥缓冲层、瑞米材料承载层和棚架组合结构支护层三层保护保证施工安全；本专利技术可有效封闭空洞，防止空洞漏风以及有毒有害气体危害工人健康；充填袋里面充填的材料是具有极高性价比的高分子防火材料，有效消除火灾隐患；木板和金属网可有效防止顶板冒落，增加了施工安全系数；这些优势大大提高了巷道掘进效率。附图说明图1为本专利技术主视图；图2为本专利技术俯视图；图3为本专利技术左视图；图中，1、棚架，2、木板，3、金属网，4、连接件，5、充填袋，6、扣环，7、充填孔，8、排气孔，9、充填管。具体实施方式下面根据附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1至图3所示，一种用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其中空洞包括溶洞、硐室和采空区等，沿着巷道掘进方向在所述的空洞内设有棚架层，所述的棚架层由若干棚架1和连接件4组成，棚架1之间通过连接件4进行固定，棚架1外侧由内到外依次设有木板2和充填袋5，所述的木板2按条状横向布置在棚架1上，所述的充填袋5上设有用于填充材料的充填孔7。本专利技术采用的棚架1是采用矿用11#工字钢制成U字型，11#工字钢有着较高的强度能够满足本专利技术所需的支护要求。更进一步地，所述的连接件4采用直径为50mm的钢管，钢管与棚架1通过U型抱卡固定，保证了各个棚架1间以及钢管与棚架1的连接稳定性。为了加强抵抗坠落物的强度，本专利技术在所述的木板2与充填袋5之间还设有金属网3，所采用的金属网3网格尺寸大小为50mm×50mm，能够有效地防止较大石块等坠落物对施工人员造成伤害。所述的木板2在棚架层交错排列，所述的交错布置木板2即在第一组棚架1上布置了条状木板2后紧接着在这根木板2上侧面或下侧面从第二组棚架1上布置一根木板2使这些木板2之间形成交错。本专利技术所使用的充填袋5内填充的材料为瑞米材料以便于形成承载层，瑞米材料含水量较大，同时具有一定的微泡结构，所以在承受荷载时具有一定的让压变形性能，能够有效地抵抗空洞顶部的可能坠落物；同时瑞米材料是一种性价比高的高分子防火材料，有效消除了空洞内火灾隐患。为了使充填袋5在填充瑞米材料时将填充袋5内的气体排出，在所述的充填袋5的一侧正面设有出气孔8，充填袋5设有出气孔8的一侧朝着空洞顶部的位置放置。为了棚架层在垂直巷道掘进方向上得到有效地覆盖，所述的充填袋5的长度等于棚架1的U型总长±100mm，同时根据不同的空洞的大小不同，空洞内部需要的棚架1数量不同，为了实现多组棚架1的全覆盖，充填袋5宽度方向的两侧面设有供充填袋5相互连接的扣环6。为了防止尖锐的物体对充填袋5造成伤害，在棚架1顶部所述的充填袋5之间设有用于朝充填袋5外侧填充发泡水泥的充填管9，充填管9可以使用连接棚架1所使用的钢管代替，充填袋5外侧填充的发泡水泥形成外围缓冲层，充填管9采用金属丝绑定在棚架1上，在充填袋5的外侧铺设一层发泡水泥降低外围物体对充填袋5的冲击。为了提高铺设发泡水泥的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其中空洞包括溶洞、硐室和采空区等，其特征在于：沿着巷道掘进方向在所述的空洞内设有棚架层，所述的棚架层由若干棚架（1）和连接件（4）组成，棚架（1）之间通过连接件（4）进行固定，棚架（1）外侧由内到外依次设有木板（2）和充填袋（5），所述的木板（2）按条状横向布置在棚架（1）上，所述的充填袋（5）上设有用于填充材料的充填孔（7）。

【技术特征摘要】
1.一种用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其中空洞包括溶洞、硐室和采空区等，其特征在于：沿着巷道掘进方向在所述的空洞内设有棚架层，所述的棚架层由若干棚架（1）和连接件（4）组成，棚架（1）之间通过连接件（4）进行固定，棚架（1）外侧由内到外依次设有木板（2）和充填袋（5），所述的木板（2）按条状横向布置在棚架（1）上，所述的充填袋（5）上设有用于填充材料的充填孔（7）。2.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的棚架（1）采用矿用11#工字钢制成U型状。3.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的连接件（4）是直径为50mm的钢管，钢管与棚架（1）通过U型抱卡固定。4.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的木板（2）与充填袋（5）之间还设有金属网（3），金属网（3）网格尺寸为50mm×50mm。5.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的木板（2）在棚架层交错排列。6.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的充填袋（5）内填充的材料为瑞米材料以便于形成承载层，充填袋（5）的一侧正面设有排气孔（8）。7.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：所述的充填袋（5）的长度等于棚架（1）为总长±100mm，充填袋（5）宽度方向的两侧面设有供充填袋（5）相互连接的扣环（6）。8.根据权利要求1所述的用于巷道掘进穿越空洞的保护结构，其特征在于：在棚架（1）顶部所述的充填袋（5）之间设有用于朝充填袋（5）外侧填充发泡水泥的充填管（9），充填袋（5）外侧填充的发泡水泥形成外围缓冲层，充填管（9）采用金属丝绑定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪涛，徐金海，苏赛，裴晓建，籍志强，张兵兵，张跟柱，史沁彬，闫晋峰，董飞，李小瑜，索浩钰，云开岳，王高峰，
申请(专利权)人：山西潞安环保能源开发股份有限公司，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：山西,14