一种充填开采梯形巷旁支护体及支护方法技术

本发明专利技术公开了一种充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于，巷旁支护体横断面是直角梯形，采用煤矿掘进或分选矸石作为材料，梯形巷旁支护体施工工艺包括垒砌梯形矸石墙、锚杆和金属网固定、喷射混凝土层，梯形巷旁支护体在支撑顶板、封闭采空区的同时，其斜腰一侧能提供主动侧向支撑力。有效减弱了巷旁支护体的侧向变形，支护体强度大，维护了巷旁支护体的稳定，提高煤炭资源的采出率，施工工艺简单，满足煤矿充填开采安全施工生产的要求，有效提高巷旁支护体的强度和稳定性，提高煤炭资源采出率，消耗矸石废弃物，保护环境，符合绿色开采要求。

A Support Body and Method for Ladder Roadside in Filling Mining

The invention discloses a support body beside trapezoidal roadway for backfilling mining, which is characterized by that the cross section of the support body beside the roadway is a right trapezoidal trapezoidal shape, and the construction technology of the support body beside the trapezoidal roadway includes building trapezoidal gangue wall, anchor rod and metal mesh fixing, shotcrete layer, and the support body beside the trapezoidal roadway supports the roof and closes the goaf at the same time. The side of the oblique waist can provide active lateral support. It effectively weakens the lateral deformation of roadside support body, has high strength of support body, maintains the stability of roadside support body, improves the recovery rate of coal resources, has simple construction technology, meets the requirements of safe construction and production of coal filling mining, effectively improves the strength and stability of roadside support body, improves the recovery rate of coal resources, consumes waste gangue, protects the environment, and meets the requirements of green opening. Mining requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种充填开采梯形巷旁支护体及支护方法
本专利技术涉及一种巷旁支护体及支护方法，尤其适用于综合机械化固体充填开采的无煤柱沿空留巷工作面使用的充填开采梯形巷旁支护体及支护方法。
技术介绍
近年来，固体密实充填采煤技术得到广泛的应用。该项技术采用矸石等固体废弃物置换“三下”压煤资源，实现了提高资源采出率、规模性处理固体废弃物、保护生态环境等多重目标，实现了低生态环境损害的要求。自20世纪50年代开始，沿空留巷技术一直是我国煤炭开采的重要技术的攻坚方向。随着固体密实充填技术的发展，其沿空留巷的巷旁支护体施工技术也愈发成熟。但之前研究的巷旁支护体，其断面均为矩形断面，充填区向巷旁支护体的侧向推力较大，导致巷旁支护体的水平变形较大，其稳定性及强度还有待加强。
技术实现思路
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种支护体的强度和稳定性高，能够满足煤矿安全施工生产的要求充填开采梯形巷旁支护体及支护方法。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的充填开采梯形巷旁支护体，所述巷旁支护体为沿空留巷的巷旁垒砌矸石墙，矸石墙侧面为直角梯形结构，所述矸石墙由充填矸石的矸石袋堆积而成，矸石袋中横向间隔设置多根双头螺纹式锚杆，矸石袋堆积成的矸石墙外侧设有金属网，金属网上设有混凝土层，确保巷旁支护体的强度和稳定性。所述的巷旁支护体的高度在2.73～4.37m时，其宽高之比为1:1，斜腰与下底的夹角为75°～85°，上底边长为2.5～4m。所述当巷旁支护体的高度小于2.73m时，上底边长为2.5m，斜腰与下底的夹角为75°～85°；当巷旁支护体的高度大于4.37m时，上底边长为4m，斜腰与下底的夹角为75°～85°。一种充填开采梯形巷旁支护方法，其步骤如下：a.在采空区边缘形成沿空留巷的过程中，在预设采空区充填体两侧分别布置一组巷旁支护体3，并将开采过程中产生的矸石装入矸石袋备用；b.利用木模板在支护体的位置上搭接支护体模子，从而固定梯形巷旁支护体的形状，以保证木模板的斜腰角度为75°～85°；c.将矸石袋由里向外、先下后上的顺序在支护体模子中压茬垒砌，并保证矸石袋将支护体模子充满并与工作面顶板接顶且受力均匀，最终形成矸石袋墙体，随着矸石袋压茬垒砌过程在矸石袋两侧分别设有金属网覆盖整个矸石袋墙面，先充填矸石袋再铺设金属网便于调整金属网的位置以及和矸石袋的匹配；d.在矸石袋墙体中横向施工双头螺纹式锚杆，巷旁支护体高度大于3.5m，安装四根锚杆，巷旁支护体高度小于3.5m，安装三根锚杆，最上方锚杆距离顶板0.5m，最下方锚杆距底板1m，剩余锚杆在中间均匀分布安装；每隔一次截深的长度安装一组锚杆；e.完成金属网铺设和锚杆安装后，拆除木模板构成的支护体模子，向矸石袋墙体喷射混凝土加固，喷射顺序为先下后上、层状喷射，从而使金属网、锚杆与矸石袋墙加固成一体，提高矸石袋墙的强度和稳定性，从而完成一组巷旁支护体；f.完成一组巷旁支护体后在支护体中进行采空区充填，随着工作面的推进重复上述步骤，直至完成整个工作面的充填回采。g.当完成采区全部工作面的充填回采后，用普通固体密实充填采煤方法回收采区边界的保护煤柱。所述每组巷旁支护体的循环步距为一次截深的长度。有益效果：本专利技术介绍了一种充填开采梯形巷旁支护体，这种沿空留巷的梯形巷旁支护体施工工艺简单，能够提供主动侧向支撑力，有良好的强度及稳定性。堆砌矸石墙作为巷旁支护体，既能合理处理矿区的固体矸石废弃物，还能回收各种煤柱资源，使得煤炭资源采出率提高。这些固体矸石废弃物的使用有利于减少矿区的环境污染，保护矿区环境，促进矿区可持续绿色化发展。该专利技术方法简单，推广应用前景好。本专利技术的充填开采梯形巷旁支护体创新了支护体断面的形状，变为梯形断面，这种形状可以提供主动侧向支撑力，从而有效减小巷旁支护体的变形，确保支护体的强度和稳定性，并能利用矸石等固体废弃物，提高了煤炭资源采出率，保护矿区的生态环境。能够取得良好的经济、社会、环境效益，具有重要的现实意义与广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术充填开采梯形巷旁支护布置图；图2是本专利技术充填开采梯形巷旁支护的梯形巷旁支护体施工工艺示意图。图中：1-煤体；2-沿空留巷；3-巷旁支护体；4-采空区充填体；5-工作面开切眼；6-采区边界保护煤柱；7-充填采煤工作面；8-工作面顶板；9-工作面底板；10-双头螺纹式锚杆；11-金属网；12-矸石袋；13-混凝土层。图1是充填采煤工作面系统布置图，介绍了梯形巷旁支护体的布置位置，在采空区的边缘，实施沿空留巷技术，垒砌的矸石墙作为沿空留巷的梯形巷旁支护体，同时在采空区进行密实充填。达到采煤、巷旁支护体垒砌、采空区密实充填三者良好配合。图2是本专利技术梯形巷旁支护体施工工艺示意图，图中展示了巷旁支护体的形状，与采空区(密实充填)和沿空留巷的位置关系。介绍了巷旁支护体的垒砌方式，以及用金属网、锚杆和混凝土对巷旁支护体进行加固，确保巷旁支护体的稳定性和强度。具体实施方式下面结合某采区对本专利技术的实施作进一步的描述：如图1所示，一种充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于：所述巷旁支护体3为设置在沿空留巷2和采空区充填体4之间的巷旁垒砌矸石墙，矸石墙侧面为直角梯形结构，所述矸石墙由充填矸石的矸石袋12堆积而成，矸石袋12中横向间隔设置多根双头螺纹式锚杆10，矸石袋12堆积成的矸石墙外侧设有金属网11，金属网11上喷涂设有混凝土层13，确保巷旁支护体3的强度和稳定性，当巷旁支护体3的高度在2.73～4.37m时，其宽高之比为1:1，斜腰与下底的夹角为75°～85°，上底边长为2.5～4m，当巷旁支护体3的高度小于2.73m时，上底边长为2.5m，斜腰与下底的夹角为75°～85°；当巷旁支护体3的高度大于4.37m时，上底边长为4m，斜腰与下底的夹角为75°～85°。一种充填开采梯形巷旁支护方法，其步骤如下：a.布置正常工作面，包括工作面正前方的煤体1，工作面两侧的沿空留巷2，沿空留巷2之间设有采空区充填体4，采空区充填体4与煤体1之间设有充填采煤工作面7，工作面正后方的工作面开切眼5以及工作面开切眼5后设置的采区边界保护煤柱6，在采空区边缘形成沿空留巷2的过程中，在预设采空区充填体4两侧分别布置一组巷旁支护体3，并将开采过程中产生的矸石装入矸石袋12备用；b.利用木模板在支护体的位置上搭接支护体模子，从而固定梯形巷旁支护体3的形状，以保证木模板的斜腰角度为75°～85°；c.将矸石袋12由里向外、先下后上的顺序在支护体模子中压茬垒砌，并保证矸石袋12将支护体模子从工作面底板9到工作面顶板8充满接顶，且保证受力均匀，最终形成矸石袋12墙体，随着矸石袋12压茬垒砌过程在矸石袋12两侧分别设有金属网11覆盖整个矸石袋12墙面，先充填矸石袋12再铺设金属网11便于调整金属网11的位置以及和矸石袋12的匹配；d.在矸石袋12墙体中横向施工双头螺纹式锚杆10，巷旁支护体3高度大于3.5m，安装四根锚杆，巷旁支护体3高度小于3.5m，安装三根锚杆，最上方锚杆距离顶板0.5m，最下方锚杆距底板1m，剩余锚杆在中间均匀分布安装；每隔一次截深的长度安装一组锚杆；e.完成金属网11铺设和锚杆安装后，拆除木模板构成的支护体模子，向矸石袋12墙体喷射混凝土加固，喷射顺序为先下后上、层状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于：所述巷旁支护体为沿空留巷的巷旁垒砌矸石墙，矸石墙侧面为直角梯形结构，所述矸石墙由充填矸石的矸石袋堆积而成，矸石袋中横向间隔设置多根双头螺纹式锚杆，矸石袋堆积成的矸石墙外侧设有金属网，金属网上设有混凝土层，确保巷旁支护体的强度和稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于：所述巷旁支护体为沿空留巷的巷旁垒砌矸石墙，矸石墙侧面为直角梯形结构，所述矸石墙由充填矸石的矸石袋堆积而成，矸石袋中横向间隔设置多根双头螺纹式锚杆，矸石袋堆积成的矸石墙外侧设有金属网，金属网上设有混凝土层，确保巷旁支护体的强度和稳定性。2.根据权利要求1所述的充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于：所述的巷旁支护体的高度在2.73～4.37m时，其宽高之比为1:1，斜腰与下底的夹角为75°～85°，上底边长为2.5～4m。3.根据权利要求1所述的充填开采梯形巷旁支护体，其特征在于：所述当巷旁支护体的高度小于2.73m时，上底边长为2.5m，斜腰与下底的夹角为75°～85°；当巷旁支护体的高度大于4.37m时，上底边长为4m，斜腰与下底的夹角为75°～85°。4.一种使用权利要求1所述充填开采梯形巷旁支护体的充填开采梯形巷旁支护方法，其特征在于步骤如下：a.在采空区边缘形成沿空留巷的过程中，在预设采空区充填体两侧分别布置一组巷旁支护体，并将开采过程中产生的矸石装入矸石袋备用；b.利用木模板在支护体的位置上搭接支护体模子，从而固定梯形巷旁支护体的形状，以保证木模板的斜腰角度为75°...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，张吉雄，齐文跃，宋卫剑，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32