一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法技术

一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法。包括工作面调斜和空巷内分段构筑三轴充填体两部分。工作面调斜可以改善空巷揭露处的应力状态；而空巷内构筑的三轴充填体可以支撑顶板并使其不发生垮塌，且方便工作面煤机切割充填体并安全推过空巷。本方法具体还公开了针对空巷的具体情况所设计的工作面调斜方式和支架的编组方式以及充填体构筑的分段间距、构筑方法、材料选择等。

【技术实现步骤摘要】
一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法
一种关于煤矿安全高效开采的专利技术，本专利技术涉及一种煤矿综放工作面安全快速通过工作面前方复杂空巷的方法，特别是涉及一种控制空巷围岩的三轴分段充填方法。
技术介绍
我国煤炭产量大、煤矿个数多，各地矿区开采技术条件差异大，既有年产量只有几万吨的乡镇小煤矿，也有采用综采放顶煤开采的年产千万吨原煤的超大型矿井，年产千万吨原煤的大型矿井，建井复杂，开拓巷道和采区巷道数量多、里程长。尤其是采区巷道，为布置一个采煤工作面，至少要布置两条煤层顺槽作为运输及通风通道，而顺槽巷道又需要通过各种联络巷道与上山巷道等对接，造成采区内巷道布置极为复杂。对于采用综采放顶煤开采的大型矿井，由于煤层厚度大，各种采区巷道大都布置在开采煤层中。按正规布置出来的工作面，其前方煤体一般不存在空巷，只需要按规程进行采煤即可；对于为尽量回收煤炭资源而不得不在各种巷道密集交错的区域布置的非正规工作面而言，工作面前方煤体内将存在有各种类型的空巷，如按与工作面的平面关系看有平行工作面空巷、与工作面斜交的空巷；按与煤层的空间关系看又有与工作面同层的空巷、穿层空巷、顶板空巷和底板空巷等类型。传统的工作面过空巷技术一般采用顶板补打锚杆、锚索进行空巷补强支护或者架设木垛，防止空巷顶板垮落。木垛用于空巷的维护具有造价低、易安装的优点，但同时又具有稳定性不足的重大缺点；对于采高2～3米的一般工作面，由于顶板为岩石，采用打锚杆锚索甚至注浆的方法加固顶板是适用的。但对于综放工作面而言，其采高一般大于6米，采煤机割2～3米的煤后，其顶煤要通过支架放出，如果此时再打设过多锚杆和锚索甚至注浆加固顶板煤体，易造成加固后坚硬的顶煤无法下放的现象，因此综放工作面过同层空巷时不宜再打设过多锚杆锚索控制围岩。工作面前方遇断层时，常采用调斜工作面的方法使工作面依次通过断层，此技术也可用于采面过空巷。而高水材料是近年来随着充填开采的兴起而发展起来的一种新型煤矿充填材料，具有水体积比高的优点，一般能达到90％以上，且受压时体积应变只有0.00075～0.0030。在满足煤矿充填开采的同时，高水材料在其它领域的应用也越来越多，例如用于空巷的围岩控制，由于其7d单轴抗压强度能达到0.4MPa左右，特别是在侧限压缩条件下其抗压强度可以更高，完全可以满足空巷顶板及围岩的控制，且采煤机可方便截割充填体。综上所述，锚杆及锚索用于综放工作面空巷围岩控制具有适用性差、顶煤放出率低的不足，木垛支撑具有稳定性差的缺点，而高水材料充填空巷优点突出，围岩控制效果好。
技术实现思路
针对锚杆锚索用于综放工作面空巷围岩控制顶煤不易放出、木垛支架稳定性差的不足，本专利技术提出了一种煤矿综放工作面过复杂空巷的三轴分段充填围岩控制方法，该方法采用木质模板构筑内部加设可切割的玻璃钢锚杆的充填体，不仅可以有效控制空巷围岩变形，且方便工作面安全快速通过空巷。为解决传统综放工作面过空巷顶板不易控制的技术问题，我们采用以下技术方案：1，弃用传统的补加木垛支护的方式支撑顶板，在布置采面的同时对将要通过的空巷进行三轴分段充填，构筑充填体以支撑顶板；2，在工作面推进到前方空巷处提前调斜采面，使采面依次通过空巷，避免空巷处应力集中造成空巷破坏。本专利技术的有益效果是：1，充填体代替原来的实体煤实现了对空巷顶板的支撑，并防止了使用过多锚杆锚索加固顶板，顶煤内过多的锚杆锚索造成的顶煤无法下放的现象；2，充填体代替木垛支护，克服了木垛支撑稳定性不足的缺点；3，分段构筑的充填体在侧限受压应力状态条件下具有足够强度可以安全地支撑顶板，防止空巷受采面超前支承压力而破坏；4，充填体内预埋可施加预应力的玻璃钢锚杆，在注入高水材料的同时拧紧螺母，使阻隔模板向内压缩，进而挤压充填体使其由被动承受顶板压力转变为主动对顶板施加支撑力，大大提高空巷顶板的稳定性。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术做详细说明图1是空巷的三轴分段充填构筑方法正面示意图图2是空巷的三轴分段充填构筑方法左视示意图图3是综放工作面过复杂空巷的第一个实施例的平面示意图图4是综放工作面过复杂空巷的第二个实施例的平面示意图图中1.采空区，2.充填支架，3.综放工作面，4.顺槽，5.空巷未充填区域，6.穿层空巷，7.煤层空巷，8.充填体，9.玻璃钢锚杆，10.阻隔模板，11.横梁，12螺母，13.注浆孔，14.顶板，15.底板。具体实施方式下面结合实施例对本综放工作面过复杂空巷的三轴分段充填围岩控制方法做详细说明。(一)在图1中，选用厚为50mm的矿用坑木加工制作成阻隔模板10和横梁11，并在阻隔模板10上部接近顶板14的部位开一个圆形注浆孔13，其直径为20cm。在阻隔模板10外侧平均布置三道横梁11，其竖向间距均为0.25h，其中h为巷道高。布置好阻隔模板10和横梁11后，再通过打穿横梁11和阻隔模板10并穿入玻璃钢锚杆9和旋上螺母12，对构筑的模板体系施加一定的预紧力，保证模板体系的稳定性，两道阻隔模板10之间的间距为2000～3000mm，两个构筑好的充填模板间距为7～8米。构筑并稳定好模板体系后将超高水材料从注浆孔13注入，注满后封闭注浆孔13，再旋紧螺母12，通过对模板10施加压应力提高充填体的稳定性和充填体的接顶率。最终成形的充填体内将含有6根玻璃钢锚杆9，形成类似钢筋混凝土的胶结体，强度大大增高，抗压能力显著增强。(二)在图2所示充填构筑体左视图中，注浆孔13位于模板10中央接近顶板14的位置，每根横梁11设置两根玻璃钢锚杆9，间距为0.5d，距空巷两帮间距均为0.25d，其中d为空巷宽度。(三)在图3所示第一个实施例中，煤层空巷7和穿层空巷6相交构成复杂空巷结构，煤层空巷7内部已分段间隔充填完毕，并与综放工作面3斜交，为保证斜交处围岩的稳定，采用斜交处充填支架2编组前移的方式，提前对顶板进行支护，编组支架宽度按揭露处空巷宽度的2倍计算，并除以每架支架宽度以计算编组内的支架架数，其余充填支架2滞后推进。而在穿层空巷6和煤层空巷7交叉处，各自的充填体8在空间上要相互叠加，保证交叉处不出现空顶现象。(四)在图4所示的另一个实施例中，综放工作面3与穿层空巷6近乎平行，当工作面3接近穿层空巷6时，工作面3右端头(或左端头)的3～4架充填支架2编组同时向前推进，支撑未构筑充填体8的空巷。而左端充填支架2依次滞后，形成斜工作面3，调斜后的工作面3依次往前推进，安全通过穿层空巷6。这样空巷未充填的区域由前移编组支架2支撑，其余区域由充填体8支撑，这样就防止了采面同时推过空巷6时过大的应力集中导致空巷6垮塌。综上所述，综放工作面过空巷时采用工作面调斜加空巷间隔充填的技术组合可以取得良好的效果，采煤工作面可以安全快速推过空巷。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法，包括工作面调斜推过空巷和空巷内分段构筑三轴充填体两部分，其特征是对空巷进行分段充填，然后在采面接近空巷时根据空巷与采面的具体位置对工作面进行调斜，使采面依次推过空巷。

【技术特征摘要】
1.一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法，包括工作面调斜推过空巷和空巷内分段构筑三轴充填体两部分，其特征是对空巷进行分段充填，然后在采面接近空巷时根据空巷与采面的具体位置对工作面进行调斜，使采面依次推过空巷。2.如权利要求书1所述的分段构筑三轴充填体，其特征是所构筑的充填体分段间距为7000～8000mm，充填体长度为2000～3000mm，宽度d即为空巷宽度d。3.如权利要求书1所述的分段三轴充填体，其特征是充填体8内部按0.25h高的间隔长度，打设了3道6根可切割玻璃钢锚杆9，每2根玻璃钢锚杆9构成一排，其水平间距为0.5d，距巷帮分别为0.25d。4.如权利要求书1所述的分段三轴充填体，其特征是充填体8...

【专利技术属性】
技术研发人员：左建平，孙运江，刘光文，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11