采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法技术

本发明专利技术公开了采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，本发明专利技术在采煤时割去煤层后，超前缺口与采煤工作面连通并形成楔形缺口，在形成的楔形缺口下段码砌混凝土砌块墙，采空区垮落的矸石自然向下堆积将楔形缺口填实形成充填体，向楔形缺口内的充填体喷射混凝土，完成沿空留巷。本发明专利技术充分利用倾斜采煤工作面顶板垮落后矸石自动下滑的特点，通过先期密集支柱挡矸，再集中下放，自然形成密实的充填体，通过喷射混凝土强化矸石充填体，强化了矸石充填体的结构，提高了充填体的强度，采用楔形缺口的方式，使得自动下滑的矸石向楔形缺口内挤压，从而紧密地充填入楔形缺口内形在充填体。

【技术实现步骤摘要】
采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法
本专利技术涉及一种井下采煤技术，尤其是一种沿空留巷的方法。
技术介绍
沿空留巷技术是一项先进、绿色的煤矿开采技术。其突出的优点在于：1、首先，它是矿井采掘规划与采区开拓开采布局的重大突破和技术革命，它使得回采巷道由双巷或多巷变为单巷布置，不仅少掘进了至少一条回采巷道，而且可以连续顺序回采，其重要意义在于：①缓解接续紧张矛盾，实践证明沿空留巷减少回采巷道掘进工程量20％～80％，这对于缓解接续紧张的矛盾具有十分重要的意义，尤其对于以薄煤层开采为主的达竹矿区更是意义重大。②避免了孤岛开采，沿空留巷使得采煤工作面不再需要进行跳采，完全可以按顺序接替，避免了孤岛开采，从而也避免了孤岛采煤工作面开采带来的一些矿井灾害与技术问题，尤其是深部孤岛开采带来的诸如高应力、冲击地压以及煤与瓦斯突出等一系列问题。2、沿空留巷开采是提高采出率的最有效途径之一。我国煤炭采出率仅为30％-40％，其中，煤柱损失所占比重最大，沿空留巷无煤柱开采可提高资源回收率15％以上。3、更好的解决了一些突出的瓦斯灾害问题。4、解决U型通风回风流温度高的难题。目前，发展了多种沿空留巷方式，主要包括：1、模充墙沿空留巷。包括机械自动充填和人工充填两种方式。2、切顶卸压爆破沿空留巷。该方法与传统的沿空留巷方法有很大的不同，它是采用爆破的方式，把沿空留巷巷旁上方的顶板爆落下来，自然堆积起来形成支护墙体。3、矸石墙沿空留巷。传统的沿空留巷方式，顶板条件好时还可以采用木垛、密集等方式作为巷旁支护。由于支护强度低，墙体压缩量大而逐渐淘汰。4、砌体墙沿空留巷。该沿空留巷方法运用最为广泛，墙体的形式和结构也最为多样。由地面预制各种规格、形状的砌块，采煤工作面采后简单码砌形成砌体作为沿空留巷巷旁支护体。但该方法砌块重量大，搬运施工不便，工人劳动强度大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，本专利技术具体方案如下：本专利技术由设置超前支护部分；设置超前楔形缺口。码砌混凝土砌块墙。回撤挡矸密集支柱。向充填体喷射混凝土强化充填体。巷道复用，形成单腿棚梁支护方式组成。(1)、设置超前支护部分，具体为，在距采煤工作面煤壁前方20m以外的巷道内采用钢筋网、锚杆、锚索梁进行支护。在采煤工作面煤壁前方20m以内至采煤工作面放顶线后方60m以内的巷道内增设单体液压支架，单体液压支架分别设置在靠近巷道上帮和靠近巷道下帮处。(2)、设置超前缺口，具体为，在采煤工作面煤壁前方3.5-5m范围内掘出超前缺口。采煤时割去煤层后，超前缺口与采煤工作面连通，在采煤工作面靠近巷道上帮处形成楔形缺口。所述的楔形缺口为：在靠近巷道上帮处的采煤工作面顶板向采空区底板方向偏转，使采煤工作面下出口处的高度小于采煤工作面高度。(3)、码砌混凝土砌块墙，具体为，跟随采煤工作面推进设置挡矸密集支柱，在形成的楔形缺口下段码砌混凝土砌块墙。(4)、回撤挡矸密集支柱，在混凝土砌块墙码砌结束后回撤挡矸密集支柱，采空区垮落的矸石自然向下堆积将楔形缺口填实形成充填体。(5)、强化充填体，具体为，向楔形缺口内的充填体喷射混凝土。在采煤工作面切顶线后60m以外，撤除支撑锚索梁的单体液压支架，并用工字钢棚腿支撑锚索梁。(6)、巷道复用，具体为，在巷道复用时，重新布置工字钢棚腿，完成沿空留巷。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述的在距采煤工作面煤壁前方20m以外的巷道内采用钢筋网、锚杆、锚索梁进行支护，具体为，巷道顶板等间距分布6排锚杆，靠近巷道上帮的两排锚杆铅垂向打入顶板，其余锚杆垂直于巷道顶板。巷道顶板设置4排铅垂向的锚索，靠近巷道下帮一排，巷道顶板中部一排，靠近巷道上帮两排。在巷道顶板上横向设置锚索梁，锚索梁通过锚索尾端挂于巷道顶板上，所述锚索梁为长度2.6m的11#工字钢。所述在采煤工作面煤壁前方20m以内至采煤工作面放顶线后方60m以内的巷道内增设单体液压支架，具体为，在靠近巷道上帮和靠近巷道下帮分别设置单体液压支架，单体液压支架的顶端支撑在锚索梁两端，靠近巷道下帮的液压支柱上端向巷道下帮方向倾斜3-10°。在巷道顶板靠近巷道上帮处与巷道上帮设置有钢筋网。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述的超前缺口内的顶板高度小于采煤工作面顶板的高度，超前缺口的具体参数为：长度至少2400mm，宽度至少2400mm，高度1200-1600mm。掘出超前缺口后，将巷道上帮设置的钢筋网扭到超前缺口的顶板下并用铰梁压住。割去煤层，使超前缺口形成楔形缺口，具体为，在接近巷道上帮1.5-3m处时，采煤工作面顶板逐渐向采煤工作面底板靠近，并最后与超前缺口内的顶板连接，形成楔形缺口。采用单体支柱配铰梁对楔形缺口进行支护，单体支柱柱距600mm，排距750mm，单体支柱设置3-5°的迎山角。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述设置挡矸密集支柱，具体为，跟随采煤工作面推进设置挡矸密集支柱。用走向密集与倾向密集配合形成，走向密集长度小于3.6m，密集柱距0.27m,并在密集内设置挡矸竹笆。挡矸密集支柱采用液压支柱，挡矸密集支柱设置在采煤工作面处的下段的采煤工作面与巷道之间，并距巷道上帮800-1500mm处。在楔形缺口下段边缘先支设单体支柱，单体支柱间距600mm，然后在形成的楔形缺口内靠近巷道上帮处码砌混凝土砌块墙将采空区与巷道隔离。在采煤工作面放顶线前600mm以外开始码砌混凝土砌块墙。在滞后采煤工作面切顶线60～90m以外回撤单体支柱。所述混凝土砌块墙设置在楔形缺口的底板与顶板之间，墙体垂直于楔形缺口底板，墙体厚度大于200mm。混凝土砌块墙由预制砖块砌建，在混凝土砌块墙与楔形缺口顶板连接处使用木材砌块。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述回撤挡矸密集支柱，具体为，在混凝土砌块墙码砌结束后逐段撤除挡矸密集支柱，撤除后上方垮落的矸石向下滑入楔形缺口内形成充填体。然后向充填体喷射混凝土强化充填体。采空区垮落的矸石将继续下滑，楔形缺口内的充填体密度继续增加，在混凝土固化后，充填体的强度进一步增加。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述重新布置工字钢棚腿，具体为，取消靠近巷道上帮处的工字钢棚腿，将靠近巷道下帮的工字钢棚腿按照铅垂线架设，形成沿空留巷单腿棚梁的巷内支护。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，锚索长度为5.25m，直径为15.24mm。钢筋网规格：长2600mm，宽1000mm，钢筋直径8㎜。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述的钢筋网铺设时，先标画好钢筋网的位置并用铁丝将钢筋网固定在巷道顶板的锚网上。钢筋网最下方不固定。当掘进超前缺口时将钢筋网扭到超前缺口的顶板下用铰梁压住。如上所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，更进一步说明为，所述的工字钢棚腿为11#工字钢。本专利技术的有益效果在于：充分利用倾斜采煤工作面顶板垮落后矸石自动下滑的特点，通过先期密集支柱挡矸，再集中下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，其特征在于，由设置超前支护部分；设置超前楔形缺口；码砌混凝土砌块墙；回撤挡矸密集支柱；向充填体喷射混凝土强化充填体；巷道复用，形成单腿棚梁支护方式组成；(1)、设置超前支护部分，具体为，在距采煤工作面煤壁前方20m以外的巷道内采用钢筋网、锚杆、锚索梁进行支护；在采煤工作面煤壁前方20m以内至采煤工作面放顶线后方60m以内的巷道内增设单体液压支架，单体液压支架分别设置在靠近巷道上帮和靠近巷道下帮处；(2)、设置超前缺口，具体为，在采煤工作面煤壁前方3.5‑5m范围内掘出超前缺口；采煤时割去煤层后，超前缺口与采煤工作面连通，在采煤工作面靠近巷道上帮处形成楔形缺口；所述的楔形缺口为：在靠近巷道上帮处的采煤工作面顶板向采空区底板方向偏转，使采煤工作面下出口处的高度小于采煤工作面高度；(3)、码砌混凝土砌块墙，具体为，跟随采煤工作面推进设置挡矸密集支柱，在形成的楔形缺口下段码砌混凝土砌块墙；(4)、回撤挡矸密集支柱，在混凝土砌块墙码砌结束后回撤挡矸密集支柱，采空区垮落的矸石自然向下堆积将楔形缺口填实形成充填体；(5)、强化充填体，具体为，向楔形缺口内的充填体喷射混凝土；在采煤工作面切顶线后60m以外，撤除支撑锚索梁的单体液压支架，并用工字钢棚腿支撑锚索梁；(6)、巷道复用，具体为，在巷道复用时，重新布置工字钢棚腿，完成沿空留巷。...

【技术特征摘要】
1.采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，其特征在于，由设置超前支护部分；设置超前楔形缺口；码砌混凝土砌块墙；回撤挡矸密集支柱；向充填体喷射混凝土强化充填体；巷道复用，形成单腿棚梁支护方式组成；(1)、设置超前支护部分，具体为，在距采煤工作面煤壁前方20m以外的巷道内采用钢筋网、锚杆、锚索梁进行支护；在采煤工作面煤壁前方20m以内至采煤工作面放顶线后方60m以内的巷道内增设单体液压支架，单体液压支架分别设置在靠近巷道上帮和靠近巷道下帮处；(2)、设置超前缺口，具体为，在采煤工作面煤壁前方3.5-5m范围内掘出超前缺口；采煤时割去煤层后，超前缺口与采煤工作面连通，在采煤工作面靠近巷道上帮处形成楔形缺口；所述的楔形缺口为：在靠近巷道上帮处的采煤工作面顶板向采空区底板方向偏转，使采煤工作面下出口处的高度小于采煤工作面高度；(3)、码砌混凝土砌块墙，具体为，跟随采煤工作面推进设置挡矸密集支柱，在形成的楔形缺口下段码砌混凝土砌块墙；(4)、回撤挡矸密集支柱，在混凝土砌块墙码砌结束后回撤挡矸密集支柱，采空区垮落的矸石自然向下堆积将楔形缺口填实形成充填体；(5)、强化充填体，具体为，向楔形缺口内的充填体喷射混凝土；在采煤工作面切顶线后60m以外，撤除支撑锚索梁的单体液压支架，并用工字钢棚腿支撑锚索梁；(6)、巷道复用，具体为，在巷道复用时，重新布置工字钢棚腿，完成沿空留巷。2.如权利要求1所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，其特征在于，所述的在距采煤工作面煤壁前方20m以外的巷道内采用钢筋网、锚杆、锚索梁进行支护，具体为，巷道顶板等间距分布6排锚杆，靠近巷道上帮的两排锚杆铅垂向打入顶板，其余锚杆垂直于巷道顶板；巷道顶板设置4排铅垂向的锚索，靠近巷道下帮一排，巷道顶板中部一排，靠近巷道上帮两排；在巷道顶板上横向设置锚索梁，锚索梁通过锚索尾端挂于巷道顶板上，所述锚索梁为长度2.6m的11#工字钢；所述在采煤工作面煤壁前方20m以内至采煤工作面放顶线后方60m以内的巷道内增设单体液压支架，具体为，在靠近巷道上帮和靠近巷道下帮分别设置单体液压支架，单体液压支架的顶端支撑在锚索梁两端，靠近巷道下帮的液压支柱上端向巷道下帮方向倾斜3-10°；在巷道顶板靠近巷道上帮处与巷道上帮设置有钢筋网。3.如权利要求1所述的采煤巷道楔形再生墙与单腿棚梁复合沿空留巷方法，其特征在于，所述的超前缺口内的顶板高度小于采煤工作面顶板的高度，超前缺口的具体参数为：长度至少2400mm，宽度至少2400mm，高度1200-1600mm；掘出超前缺口后，将巷道上帮设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长林，谢金洪，沈超，张伟林，彭刚，薛波，
申请(专利权)人：四川达竹煤电集团有限责任公司金刚煤矿，
类型：发明
国别省市：四川,51