本发明专利技术为一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺，公开了一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护。与现有技术相比，具有支撑效果好、易于实现等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺。
技术介绍
沿空留巷技术自20世纪50年代在我国开始使用以来，一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向。到目前为止，我国在沿空留巷理论与技术研究方面做了大量的工作，在条件较好的薄及中厚煤层采煤工作面的沿空留巷技术已日趋完善，巷旁支护、巷内支护、加强支护及煤帮加固技术已趋成熟，但在条件困难的中厚煤层或厚煤层较大断面巷道中，特别是推进速度较快的工作面采用沿空留巷技术仍存在着一些技术难题，使得一些矿井在应用沿空留巷技术时没有取得预期的效果，甚至留巷失败，从而限制了沿空留巷技术在我国更广泛地推广应用。到目前为止，我国在沿空留巷技术的应用方面进行了许多的探索，积累了丰富的经验，从薄煤层到厚煤层，从缓倾斜煤层到急倾斜煤层，都已有沿空留巷的成功经验。但是，由于我国煤矿地质条件多样，沿空留巷围岩控制机理研究复杂、巷旁支护技术还不十分完善，在沿空留巷技术研究与应用中仍存在着不足之处，目前在支护设计思路、巷内支护、巷旁支护及理论研究方面还存在一定问题。I)支护设计思路问题。以往采用沿空留巷技术，支护设计思路不合理，大多将工作面回采前的巷道掘进与回采后的留巷相互独立，没有统筹考虑，没有将沿空留巷视为一项系统工程，如在对需要保留的巷道掘进前，进行巷道支护形式选择和支护参数设计时，没有预先考虑后期沿空留巷技术的需要，从而导致沿空留巷后巷内支护体强度不能满足两次采动影响的要求、巷内支护与巷旁支护不匹配，使留巷效果达不到预期目标，甚至失败。2)巷内支护问题。大量理论研究和生产实践表明，如何提高巷道围岩强度，并正确选择合适的巷内支护方式是保证所留巷道在留巷后巷道稳定的关键。随着综采、综放采煤技术的发展，工作面采高逐渐加大，由于工作面一次采出的煤层厚度增大，上覆岩层活动程度及波及的范围相应增加，回采巷道压力随采高的增加而增加，以及已采区和工作面采动引起的支承压力的叠加作用，使巷道围岩应力增加，使得工作面超前支承压力影响距离加大，矿压显现剧烈，沿空留巷的顶板下沉量随开采厚度增加而增大，在工作面前方附近，巷道断面收缩率较大，若不采取合理的巷内支护方式将所留巷道的变形控制在一定的范围内，则很难保证所留巷道在下区段回采时能正常使用。以前国内沿空留巷巷内支护多采用金属支架，属被动支护，即使加大型钢重量、减小棚距仍难以维护所留巷道的稳定，因此有必要采用一种能主动提供支护阻力的巷内支护方式。3)巷旁支护问题。巷旁支护作为沿空留巷的一个技术难点，在我国一直没有得到很好地解决。传统的巷旁支护存在支护阻力、可缩性等力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应、密闭性能差和机械化程度低等缺点，不利于巷道维护和防止采空区漏风与自燃发火。所以，长期以来我国沿空留巷基本上只是应用在条件较好的薄及中厚煤层，条件困难或厚煤层中采用这种方式留巷成功率不高，大部分留巷需要翻修方可复用。传统的巷旁支护方式只适用于中厚以下煤层的低瓦斯矿井和无自然发火倾向的煤层。高水速凝材料与高水灰渣材料巷旁充填、硬石膏等风力充填，都需要建立一套较为复杂的充填系统，而且充填设备性能不佳、充填材料成本较高。4)沿空留巷理论研究问题。沿空留巷与一般的回采巷道不同，其巷道的一侧帮为煤体，另一侧帮为巷旁支护体，属大变形围岩，同时，还必须承受掘进和两次强烈的采动产生的叠加应力的影响，矿压显现剧烈，它是一项极其复杂的工程技术，但到目前为止，对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入，对沿空留巷所处的应力环境及其矿压显现规律掌握不够，构建的沿空留巷受力模型还不完善，还没有一套行之有效的沿空留巷支护参数设计方法，不能很好的指导沿空留巷工程实践，从而带来以下两种后果:一是因缺乏理论上的正确指导，在沿空留巷支护设计时，认为安全系数越高越好，造成不必要的经济损失；二是在沿空留巷设计时，常因巷内支护和巷旁支护参数选择不合理而导致留巷失败，影响正常生产和煤矿安全，并造成重大的经济损失。沿空留巷技术是一项先进、绿色的煤矿开采技术。取消了维护巷道的煤柱，提高了煤炭资源采出率、充分利用合理开发煤炭资源、延长矿井服务年限、有利于矿山可持续发展；变掘巷为留巷，减少巷道掘进量、降低了冲击地压和瓦斯突出的危险性、有利于矿山的安全生产；缩短了准备时间，缓解采掘接替矛盾、提高了矿山的生产效率；不留煤柱，取消孤岛工作面及缩短搬家时间、减少了集中应力的影响、有利于防止发火，实现矿井安全生产和提高矿井技术经济效益，其社会效益也十分显著。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种沿空留巷轻质高强混凝土砌块墙体及其施工工艺，与现有技术相比，具有支撑效果好、易于实现等优点。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现: 一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护； 将墙体设置于采空区内工作面下缺口 0.6m处，即墙体距离原巷道壁0.6m，墙宽0.5m，保留巷道宽度3.Sm ;墙高砌筑到下缺口顶板处；墙体上方用粉煤灰袋接顶； 墙体工艺流程:基底抄平一墙体放线一制备砂浆一立皮数杆、挂线一砌块排列一铺砂浆一砌块就位一校正一竖缝灌砂浆一勾缝； 墙体放线:砌体施工前，将地基面层按标高找平，放出第一皮砌块的轴线、砌体边线； 砌块排列:在墙体线范围内分块定尺、划线；排列砌块的方法和要求如下: A、砌块排列上、下皮应错缝搭砌，搭砌长度不得小于砌块高的1/3，也不应小于10mm0B、砌体水平灰缝厚度一般为15mm，垂直灰缝宽度为20mm。大于30mm的垂直缝，应用C30的细石混凝土灌实；； C、制配砂浆:砂浆配合比:水:水泥:砂=350:460:1590 ;计量精度为水泥土 1%，砂、水±3%以内，采用机械搅拌，搅拌时间不少于1.5min ； D、铺砂浆:将搅拌好的砂浆，通过灰车运至砌筑地点，在砌块就位前，用大铲、灰勺进行分块铺灰，铺灰长度不得超过2500mm ; E、立皮数杆、挂线:通过挂线保证砌块水平；立皮数杆前先在皮数杆上划出每皮砌块和灰缝的厚度，立皮数杆时应确保垂直度，挂线应拉紧； F、砌块就位与较正:砌块砌筑前一天进行浇水湿润，冲去浮尘，清除砌块表面的杂物后方可搬运就位；砌筑就位应先远后近、先下后上、先外后内；每层开始时，应从定位砌块处开始；应吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉线控制砌体标高和墙面平整度； 砌块安装时，砌块底面要水平下落，对准位置，缓慢地下放，经小撬棒微撬，用托线板挂直、核正为止； G、竖缝灌砂浆:每砌一皮砌块，就位校正后，用砂浆灌垂直缝，随后进行灰缝的原浆勾缝，深度一般为3?5_; H、沉降缝 为了避免基底不均匀沉降造成墙体破坏，每隔50m设沉降缝一道； 墙体稳定 1)沿空留巷墙体厚度为500mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开； 2)在沿空留巷巷道侧每隔100mm紧靠墙体支设一根旧工字钢，也可用半圆木或圆木支柱代替，并在工字钢内侧挂荆芭或竹芭； 采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体； 掘进期间:顶板采用锚网索联合支护顶板本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种回空巷道轻质混凝土砌块墙支护工艺，其特征在于，不留煤柱，采用砌块地面预制，井下人工砌筑形成巷旁支护砌墙支撑方式，巷旁墙体随回采工作面的推进而间续逐段实施，在采空区侧采用掩体支架或悬移支架进行临时支护；将墙体设置于采空区内工作面下缺口0.6m处，即墙体距离原巷道壁0.6m，墙宽0.5m，保留巷道宽度3.8m；墙高砌筑到下缺口顶板处；墙体上方用粉煤灰袋接顶；墙体工艺流程：基底抄平→墙体放线→制备砂浆→立皮数杆、挂线→砌块排列→铺砂浆→砌块就位→校正→竖缝灌砂浆→勾缝；墙体放线：砌体施工前，将地基面层按标高找平，放出第一皮砌块的轴线、砌体边线；砌块排列：在墙体线范围内分块定尺、划线；排列砌块的方法和要求如下： A、 砌块排列上、下皮应错缝搭砌，搭砌长度不得小于砌块高的1/3，也不应小于100mm；B、砌体水平灰缝厚度一般为15mm，垂直灰缝宽度为20mm；大于30mm的垂直缝，应用C30的细石混凝土灌实；C、制配砂浆：砂浆配合比： 水：水泥：砂=350：460：1590；计量精度为水泥±1%，砂、水±3%以内，采用机械搅拌，搅拌时间不少于1.5min；D、铺砂浆：将搅拌好的砂浆，通过灰车运至砌筑地点，在砌块就位前，用大铲、灰勺进行分块铺灰，铺灰长度不得超过2500mm；E、立皮数杆、挂线：通过挂线保证砌块水平；立皮数杆前先在皮数杆上划出每皮砌块和灰缝的厚度，立皮数杆时应确保垂直度，挂线应拉紧；F、砌块就位与较正：砌块砌筑前一天进行浇水湿润，冲去浮尘，清除砌块表面的杂物后方可搬运就位；砌筑就位应先远后近、先下后上、先外后内；每层开始时，应从定位砌块处开始；应吊砌一皮、校正一皮，皮皮拉线控制砌体标高和墙面平整度；砌块安装时，砌块底面要水平下落，对准位置，缓慢地下放，经小撬棒微撬，用托线板挂直、核正为止；G、竖缝灌砂浆：每砌一皮砌块，就位校正后，用砂浆灌垂直缝，随后进行灰缝的原浆勾缝，深度一般为3～5mm；H、沉降缝为了避免基底不均匀沉降造成墙体破坏，每隔50m设沉降缝一道；墙体稳定1）沿空留巷墙体厚度为500mm，由混凝土块砌筑而成，砌缝需用水泥砂浆灌满并沟缝，并且砌块间的缝隙要错开；2）在沿空留巷巷道侧每隔1000mm紧靠墙体支设一根旧工字钢，也可用半圆木或圆木支柱代替，并在工字钢内侧挂荆芭或竹芭；采用锚网索对墙体上方的顶板进行加固强化，并使得和巷道内的顶板成为一个整体；掘进期间：顶板采用锚网索联合支护顶板；留巷期间顶板补强支护1）顶板补强在工作面开缺口之前对原巷道顶板进行补强，主要以补打锚索为主，局部构造、断裂带附近加打锚杆，加强密度需根据具体情况确定；在巷道的两肩分别加打一根锚索；巷道中部加打一根锚索；2）帮补强在实体煤侧的下帮加挂塑料或金属网并加打两排排锚杆，分别打在巷帮高度为800mm和1600mm处，排拒为900mm；回采影响期间顶板加强临时支护:工作面从端头架向前、向后加强支护，支护方式为一字梁配合单体液压支柱支护，一字梁沿巷道走向布置，在此范围内使用4路梁进行支护；每梁一柱，每棵单体均穿铁鞋，单体液压支柱全部使用硬连接联锁生根；端头支架下方及后方支护：将下缺口高度控制在1.3m以下，采煤机在此处割端头煤时留1.5m长顶煤和夹矸护顶，需要将留下的夹矸和外链煤层托住，做为砌体墙的顶板支点；砌墙施工地点设置在端头架后下方，使用4路型钢抬棚支护，即型钢配合单体液压支柱进行支护，一梁两柱，棚距1.0m，下端第一路距离巷道内侧巷帮0.6m，第二路距离第一路0.7m，第三路距离第二路0.6m，第四路距离第三路0.4m；第三路和第四路在采煤机割煤时替换成高柱单体，以确保π型钢梁接顶；护巷方式砌筑“砌体墙”护巷，利用倾斜煤层顶板活动规律在采空区下方固定一排“L”型金属网并用单体支柱和工字钢做辅助支护和挡矸；并在“L”型金属网外支设一排工字钢点柱和两排单体液压支柱；待采空区冒落的矸石将采空区下部充填满实，利用矸石承受顶板压力。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李洪，代进，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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