一种巷旁网笼充填支护沿空留巷方法技术

本申请发明专利技术一种通过一层或多层网笼提供支护阻力与增加墙体强度的巷旁支护方式，可以提供稳定的巷旁支护的支护阻力。该方法采用一层或多层装有矸石的柔性网笼充填组成，下部在冲击力作用下挤压紧固，具有较强的承载能力。上部采用承载能力较小，可变形量大、松散系数大的充填矸石，缩量较大，可以实现对顶板的早期让压，同时能有效保证及时密封采空区；下部矸石在压力作用下被压实，具有较高的强度，从而实现整个充填体即有较大的变形量又有较高的承载强度，达到支护和密封双重效果。该方法既能实现留巷目的，又能提高煤炭回收率；既经济，又可以解决排矸问题。

【技术实现步骤摘要】


本申请涉及煤矿井下沿空留巷巷旁支护采用网笼支护的方法。

技术介绍

煤矿井下沿空留巷(如图1所示)是指采煤工作面的运输巷完整保留下来，留给下一个采煤工作面做回风巷。
沿空留巷具有煤炭回收率高、巷道掘进率低等优点。目前常用的巷旁支护方式可分为刚性支护和柔性支护两大类。
刚性支护为混凝土砌块墙或充填混凝土、密集支柱等，柔性支护为木垛支护、矸石带等，刚性支护不足之处是在矿山压力作用下易开裂，造成坍塌或者开裂漏风等，裂隙的产生会使巷旁支护的采空区的矸石区内的CO和CH4等有害气体泄露出来，随着已采巷道的新鲜风流流向工作面，对工人的身体健康产生危害，当浓度达到一定值的时候，甚至会发生爆炸，产生重大事故；另一方面，巷道中新鲜风流中的O2也会从裂隙进入采空区内，采空区中的浮煤在上覆岩层压力作用下会产生高温，当遇到氧气时，容易发生自燃发生火灾，可能导致重大事故。
柔性支护不足之处是人工劳动量大，如矸石带充填是通过工人袋装矸石实现的，其效率低下。为此，申请者课题组以往申请了专利技术专利“煤矿沿空留巷巷旁分段承载不等强支护原理及应用”(授权专利号：201010105609.7)，是采用两层充填料进行充填来实现巷旁支护，上层材料采用强度较低、变形量大的充填材料，可以实现对顶板的早期让压；下层材料采用强度较高的充填材料，可以保证顶板动压之后承担直接顶的荷载作用力，而不破坏，解决了上述两种留巷方式的不足，该专利采用专门加工的充填材料，成本相对来说较高。
通过刚、柔性约束矸石体试验，得到不同粒径及横向支护应力对其承载力的影响；在此基础上，进一步模拟现场，得到网笼充填矸石单轴压缩应力应变关系，结合沿空巷旁侧向覆岩结构模型，得出充填矸石体与侧向覆岩运动适应性。网笼的制作材料有镀锌钢丝、低碳钢丝、铁丝、铅丝等，网笼成本较低，而且其具有较强的抗侧压能力。
本专利技术提出了一种沿空巷旁网笼充填支护留巷方式，既能解决充填带强度及缩量问题，又能保证留巷成功率，就地处置井下矸石。

技术实现思路

本专利技术的目的是有效地控制顶板给定变形，起到让压作用；提高墙体的稳定性；增强墙体强度，使墙体不会出现裂隙；改善巷道维护状态，以达到良好护巷效果，减少煤炭损失及平巷掘进工程量，提高煤炭采出率；而且就地取材，利用现场矸石(或地面存放的矸石，或井下其它地点矸石)为柔性网笼砌矸石带骨料，既经济，又可以解决排矸问题。
随着煤层深度及采高的增大，巷旁支护阻力必然大大增加。通常采用的矸石带做为巷旁支护，其结构不稳定，人工劳动强度大。随着工作面的不断推进，老顶周期性断裂产生周期来压，由于矸石带初期承载能力较小，可能会导致工作面支架被压死压坏。
本申请专利技术一种通过一层或多层网笼提供支护阻力与增加墙体强度的巷旁支护方式，可以提供稳定的巷旁支护的支护阻力。
本申请的技术方案是：采用一层或多层装有矸石的柔性网笼充填组成，下部在冲击力作用下挤压紧固，具有较强的承载能力。上部采用承载能力较小，可变形量大、松散系数大的充填矸石，可缩量较大，可以实现对顶板的早期让压，同时能有效保证及时密封采空区；下部矸石在压力作用下被压实，具有较高的强度，从而实现整个充填体即有较大的变形量又有较高的承载强度，达到支护和密封双重效果。该方法既能实现留巷目的，又能提高煤炭回收率。
附图说明
图1沿空留巷平面示意图，图2为本申请的施工顺序第一步示意图，图3为本申请的施工顺序第二步示意图。
图例说明：1-老顶，2-直接顶，3-巷道，4-上帮，5-单体液压支柱，6-铰接顶梁，7-底板，8-矸石，9-第二次采动老顶，10-第一次采动老顶，11-矸石，12-矸石，13-矸石，14-第一层网笼，15-第二层网笼，16-第三层网笼，17-抛矸机。
具体实施方法
本专利技术的沿空留巷(以三层为例)的具体实施方法如下：
1、在上帮(4)打两个单体液压支柱(5)配铰接顶梁(6)支护(也可以采用综采支架支护)。单体液压支柱(5)有足够的初撑力和较大可缩量，以便有效地控制顶板的下沉量。
2、根据岩层(老顶(1)和直接顶(2))运动规律预计，预计采动老顶(10)的下沉量，以确定巷旁支护的上层支护(11)(12)(13)的厚度、强度。
3、第一层充填矸石(11)、第二层充填矸石(12)和第三层充填矸石(13)的宽度一般为与所采煤层厚度相等，具体宽度根据切顶阻力计算决定。
4、布置第一层充填网笼(14)，确保第一层充填网笼(14)铺设到位，用抛矸机(17)进行矸石充填(也可采用充填泵)，保证第一层矸石(13)充填时第一层充填网笼(14)能充满所要充填的空间体而不被矸石(13)压住，确保第一层充填网笼(14)的顶角能被第一层矸石(13)充填。
5、布置第二层充填网笼(15)，确保第二层充填网笼(15)铺设到位，用抛矸机(17)进行矸石充填(也可采用充填泵)，保证第二层矸石(12)充填时，第二层充填网笼(15)能充满所要充填的空间体而不被第二层矸石(12)压住，确保第二层充填网笼(15)的顶角能被第二层矸石(12)充填起来接触顶板(2)。
6、布置第三层充填网笼(16)，确保第三层充填网笼(16)铺设到位，用抛矸机(17)进行矸石充填(也可采用充填泵)，保证第三层矸石(11)充填时，第三层充填网笼(16)能充满所要充填的空间体而不被第三层矸石(11)压住，确保第三层充填网笼(16)的顶角能被第三层矸石(11)充填起来接触顶板(2)。
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【技术保护点】
一种网笼充填支护沿空留巷方法，该方法是充填体采用一层或多层装有矸石的网笼充填组成，下层在冲击力作用下挤压紧固，具有较强的承载能力。上层采用承载能力较小，可变形量大、松散系数大的充填矸石，可以实现对顶板的早期让压，同时能有效保证及时密封采空区；下层矸石在压力作用下被压实，具有较高的强度，从而实现整个充填体即有较大的变形量又有较高的承载强度，达到支护和密封双重效果。该方法既能实现留巷目的，又能提高煤炭回收率。

【技术特征摘要】
1.一种网笼充填支护沿空留巷方法，该方法是充填体采用一层或多层装有矸石的网笼充
填组成，下层在冲击力作用下挤压紧固，具有较强的承载能力。上层采用承载能力较小，可
变形量大、松散系数大的充填矸石，可以实现对顶板的早期让压，同时能有效保证及时密封
采空区；下层矸石在压力作用下被压实，具有较高的强度，从而实现整个充填体即有较大的
变形量又有较高的承载强度，达到支护和密封双重效果。该方法既能实现留巷目的，又能提
高煤炭回收率。
2.根据要求1所述的网笼充填支护沿空留巷方法，其特征在于单体液压支柱配...

【专利技术属性】
技术研发人员：田文元，成云海，胡兆锋，庞云成，牛西安，孙志凤，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34