預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法，首先在回采巷道掘進前預掘?qū)ы喜⒊涮钚纬扇嗽鞄?，然后沿人造幫兩?cè)分別先后掘進回采巷道，充填人造幫先后作為兩個回采巷道的巷旁支護，為兩個工作面開采服務(wù)。與現(xiàn)有無煤柱護巷技術(shù)中的沿空留巷技術(shù)相比，本發(fā)明中回采巷道直接垮落，不用維護，斷面收縮率小，在厚煤層綜放開采、深部高應力煤層開采等復雜條件下同樣適用；采用預掘?qū)ы线M行充填，充填時導硐兩側(cè)均為實體煤，充填時不用兩側(cè)模板，工藝簡單、施工速度快。
【專利說明】預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦無煤柱護巷技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無煤柱護巷技術(shù)是煤礦開采技術(shù)的重要發(fā)展方向，不僅可以減少煤炭資源的浪 費，提高資源回收率，而且消除了因留設(shè)煤柱而產(chǎn)生的應力集中現(xiàn)象，對防治礦井沖擊地 壓、煤與瓦斯突出等動力災害非常有利，同時，對礦井可持續(xù)化發(fā)展及實現(xiàn)綠色開采也具有 重要作用。
[0003] 目前常用的無煤柱護巷技術(shù)主要有沿空留巷和沿空掘巷兩種。
[0004] 所謂的沿空留巷技術(shù)，是指在采煤時，沿采空區(qū)邊緣利用支護材料維護原回采巷 道，將原回采巷道作為下一個工作面的回風巷道，存在的缺陷是：
[0005] -是，由于上一工作面的回采巷道和下一個工作面的回風巷道是一條巷道，使得 巷道受上下兩個工作面的采動影響，礦壓顯現(xiàn)劇烈，斷面收縮率大，特別是厚煤層綜放開 采、深部高應力煤層以及堅硬頂板等條件時，沿空留巷維護非常困難，往往需要進行多次返 修，且充填體易壓壞，產(chǎn)生裂縫導致采空區(qū)漏風，對易自燃、瓦斯含量高的煤層開采非常不 利。
[0006] 二是，由于在留巷時，需要在采空區(qū)邊緣利用支護材料建造一道臨時墻體，建造 時，先用單體支柱臨時支護，然后堆砌矸石墻體，或架支模板進行充填，施工工藝復雜，充填 速度慢，影響采煤進度。
[0007] 三是，由于巷旁充填體接頂率低，切頂效果差，導致充填體承受壓力較大，易產(chǎn)生 裂縫，又易造成向采空區(qū)漏風，容易引起煤炭自燃。
[0008] 所謂沿空掘巷技術(shù)，是指沿采空區(qū)邊緣掘進巷道或僅留很窄煤柱掘進巷道，根據(jù) 是否留煤柱分為完全沿空掘巷和留小煤柱沿空掘巷兩種方式，存在的缺陷是：
[0009] 采用完全沿空掘巷時，巷道采空區(qū)側(cè)需要充填或堆砌一定寬度的矸石帶等，施工 工藝較復雜；掘巷時采空區(qū)與巷道直接貫通，造成采空區(qū)漏風，且采空區(qū)的水與有害氣體易 進入巷道，對采空區(qū)防火、巷道掘進安全等非常不利；不適用于易自燃、瓦斯含量高、涌水量 大的煤層；
[0010] 采用留小煤柱沿空掘巷時，將浪費一定的煤炭資源，而且煤柱穩(wěn)定性差，易失穩(wěn)、 片幫，新鮮風流可通過煤柱裂隙進入采空區(qū)，易引起采空區(qū)發(fā)火。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了克服無煤柱護巷技術(shù)中巷道維護困難、斷面收縮率大，采煤速度慢、支護效果 差和采空區(qū)漏風的缺點，本發(fā)明提供一種預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方 法。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0013] 一種預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法，其特征在于：
[0014] 第一步：第一工作面上、下回采巷道的掘進
[0015] 第1. 1步：預掘第一工作面下回采巷道導硐
[0016] 在第一工作面下回采巷道掘進前，首先在第一工作面下回采巷道的下幫位置，掘 進2m寬的第一工作面下回采巷道導硐，第一工作面下回采巷道導硐與第一工作面下回采 巷道等高等長，并做臨時支護；
[0017] 第1. 2步：第一工作面下回采巷道導硐的充填
[0018] 第一工作面下回采巷道導硐掘進完成后，向第一工作面下回采巷道導硐中充填凝 固材料，形成第一工作面人造幫；
[0019] 第1. 3步：第一工作面上、下回采巷道同時掘進
[0020] 待第一工作面下回采巷道導硐全部充填完畢，凝固1?2個月后，沿第一工作面人 造幫掘進第一工作面下回采巷道，其中第一工作面人造幫成為第一工作面下回采巷道的一 側(cè)墻體，同時按照常規(guī)方法掘進第一工作面上回采巷道；
[0021] 第二步：第一工作面開采
[0022] 第一工作面下回采巷道布置完成后，進行第一工作面的開采；隨著第一工作面的 開采，開采后的第一工作面上、下回采巷道不再進行維護，直接報廢，與采空區(qū)一起逐漸垮 落，垮落的采空區(qū)和報廢回采巷道的頂板巖層逐步穩(wěn)定；
[0023] 第三步：第二工作面上、下回采巷道的掘進
[0024] 在第一工作面開采的同時或者在第一工作面開采完以后再沿第一工作面人造幫 另一側(cè)掘進第二工作面上回采巷道，第一工作面人造幫成為第二工作面上回采巷道的一側(cè) 墻體，第二工作面下回采巷道掘進按照上述步驟一下回采巷道掘進方法進行；
[0025] 第四步：第二工作面開采以及第三工作面上、下回采巷道掘進分別沿用上述步驟 二和三，以此類推，直至該區(qū)段所有工作面開采完畢。
[0026] 本發(fā)明的優(yōu)點體現(xiàn)在：
[0027] 1、與現(xiàn)有無煤柱護巷技術(shù)中的沿空留巷技術(shù)相比，本發(fā)明中回采巷道直接垮落， 不用維護，斷面收縮率小，在厚煤層綜放開采、深部高應力煤層開采等復雜條件下同樣適 用；采用預掘?qū)ы线M行充填，充填時導硐兩側(cè)均為實體煤，充填時不用兩側(cè)模板，工藝簡單、 施工速度快。
[0028] 2、由于導硐充填體與頂板直接接頂，采空區(qū)始終被充填體隔絕，能有效防止完全 沿空掘巷時因采空區(qū)漏風以及采空區(qū)內(nèi)水與瓦斯等有害氣體進入巷道造成的采空區(qū)發(fā)火、 巷道涌水和瓦斯爆炸等安全事故；能有效隔絕采空區(qū)，防止采空區(qū)漏風，避免采空區(qū)煤炭自 燃事故發(fā)生，對防火非常有利。
[0029] 3、充填體采用混凝土充填料和鋼筋，強度大、韌性高，切頂效果好，有利于減小側(cè) 向頂板壓力，基本消除了因片幫導致的巷道失穩(wěn)現(xiàn)象。
[0030] 4、由于提前充填導硐預埋人造墻體，消除了沿空留巷時充填速度慢對工作面開采 的影響。
[0031] 5、與現(xiàn)有無煤柱護巷技術(shù)中的完全沿空掘巷技術(shù)相比，本發(fā)明掘進回采巷道時無 需在采空區(qū)側(cè)充填或堆砌矸石帶，施工工藝簡單，巷道掘進速度快。
[0032] 6、由于徹底取消了煤柱，與留小煤柱沿空掘巷技術(shù)相比，減少了煤炭資源的浪費， 提高了資源回收率。
[0033] 總之，本發(fā)明通過預埋人造墻體作為回采巷道的一側(cè)墻體，不但實現(xiàn)了完全無煤 柱護巷，而且巷道掘進和充填工藝簡單，成巷速度快，對生產(chǎn)影響小，巷道圍巖的穩(wěn)定性和 安全性得到顯著提高。另外，本發(fā)明綜合經(jīng)濟效益好，對煤層厚度、采煤方法、煤層賦存條 件、頂?shù)装鍡l件、自燃情況以及瓦斯水文條件等的適應性強，極大地擴大了無煤柱護巷技術(shù) 的適用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明預掘?qū)ы喜贾闷矫鎴D；
[0035] 圖2為本發(fā)明預掘?qū)ы喜贾昧⒚鎴D；
[0036] 圖3為本發(fā)明預掘?qū)ы铣涮顮顩r布置圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明預掘?qū)ы铣涮詈笮纬扇嗽鞄偷牧⒚鎴D；
[0038] 圖5為本發(fā)明第一工作面回采巷道掘進后的立面圖；
[0039] 圖6為本發(fā)明第一工作面回采后的立面圖；
[0040] 圖7為本發(fā)明第二工作面的回采巷道掘進后的立面圖；
[0041] 圖8為本發(fā)明第二工作面回采后的立面圖；
[0042] 圖9為本發(fā)明施工平面示意圖。
[0043] 圖例說明：1_第一工作面下回采巷道導硐；2-第一工作面；3-第二工作面；4-第 一工作面人造幫；5a_第一工作面上回采巷道；5b_第一工作面下回采巷道；6a_第二工 作面上回采巷道；6b-第二工作面下回采巷道；7-已充填段；8-正充填段；9-充填模板； 10-單體支護；11-注楽管路；12-充填泵；13-米空區(qū)；14-第二工作面；15-第二工作面下 回采巷道導硐；16-第二工作面人造幫。

【具體實施方式】
[0044] 下面參照附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0045] 如圖1-9所示，本發(fā)明的預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法為：
[0046] 第一步：第一工作面上、下回采巷道5a、5b的掘進
[0047] 第1. 1步：預掘第一工作面下回采巷道導硐1
[0048] 如圖1和圖2所示，在第一工作面下回采巷道5b掘進前，首先在第一工作面下回 采巷道5b的下幫位置，掘進2m寬的第一工作面下回采巷道導硐1，第一工作面下回采巷道 導硐1與第一工作面下回采巷道5b等高等長，并做臨時支護；臨時支護時，根據(jù)導硐圍巖條 件確定，圍巖條件穩(wěn)定時可采用木支柱，支柱間排距〇. 5-2. 0m ;圍巖條件不穩(wěn)定時可采用 單體支柱+鉸接頂梁支護或采用錨桿支護，采用錨桿支護時其間、排距為1. 0-2. 0m，圖3中 示出用單體支護10進行臨時支護；
[0049] 第1. 2步：第一工作面下回采巷道導硐1的充填
[0050] 如圖3所示，第一工作面下回采巷道導硐1掘進完成后，向第一工作面下回采巷道 導硐1中充填凝固材料，形成第一工作面人造幫4 ;
[0051] 凝固材料由100份水泥、25份粒度5-10mm的河砂、50份粒度5-10mm的碎矸石、140 份粉煤灰、2份早強劑、2份減水劑和適量水混合構(gòu)成，充填時在導硐1中交錯布置一定量的 鋼筋；要求充填體終凝時間不大于3小時，終凝強度不小于2MPa，28天強度不小于30MPa。 分段充填時為后退式分段充填，每3-5m作為一段，待前面已充填段7初凝后，向后退3-5m， 支上充填模板9,充填材料通過充填泵12和注漿管路11輸送至后正充填段8 ;每段充填結(jié) 束后凝固3小時以上再進行下一段充填，直至將整個導硐1填滿，凝固后形成一道預埋人造 墻體，簡稱第一工作面人造幫4(見圖4);
[0052] 第1. 3步：第一工作面下回采巷道5b和第一工作面上回采巷道5a同時掘進
[0053] 如圖5所示，待第一工作面下回采巷道導硐1全部充填完畢，凝固1-2個月后，沿 第一工作面人造幫4掘進第一工作面下回采巷道5b，其中第一工作面人造幫4成為第一工 作面下回采巷道5b的一側(cè)墻體；同時按照現(xiàn)有常規(guī)方法在待開采的區(qū)段掘進第一工作面 上回采巷道5a;
[0054] 第二步：第一工作面2開采
[0055] 第一工作面下回采巷道5b布置完成后，進行第一工作面2的開采；隨著第一工作 面2的開采，開采后的第一工作面下回采巷道5b以及第一工作面上回采巷道5a不再進行 維護，直接報廢，與采空區(qū)13 -起逐漸垮落，如圖6和圖9所示；垮落的采空區(qū)13和報廢回 采巷道的頂板巖層逐步穩(wěn)定；
[0056] 第三步：第二工作面上回采巷道6a和第二工作面下回采巷道6b的掘進
[0057] 如圖7和圖9所示，在第一工作面2開采的同時或者在第一工作面2開采完以后 再沿第一工作面人造幫4另一側(cè)掘進第二工作面上回采巷道6a，第一工作面人造幫4成為 第二工作面上回采巷道6a的一側(cè)墻體，第二工作面下回采巷道6b掘進按照上述步驟二中 下回采巷道掘進方法進行，先預掘第二工作面下回采巷道導硐15,并填充形成第二工作面 人造幫16 ;
[0058] 第四步：第二工作面3開采以及第三工作面14上、下回采巷道掘進分別沿用上述 步驟二和三，第二工作面3開采完后，第二工作面上回采巷道6a以及第二工作面下回采巷 道6b與采空區(qū)一起逐漸垮落，第一工作面人造幫4完成使命，如圖8和圖9所示；
[0059] 以此類推，直至該區(qū)段所有工作面開采完畢。
【權(quán)利要求】
1. 一種預掘?qū)ы铣涮钊嗽鞄投螐陀孟锱灾ёo成巷方法，其特征在于， 第一步：第一工作面上、下回采巷道的掘進 第1. 1步：預掘第一工作面下回采巷道導硐 在第一工作面下回采巷道掘進前，首先在第一工作面下回采巷道的下幫位置，掘進2m 寬的第一工作面下回采巷道導硐，第一工作面下回采巷道導硐與第一工作面下回采巷道等 高等長，并做臨時支護； 第1. 2步：第一工作面下回采巷道導硐的充填 第一工作面下回采巷道導硐掘進完成后，向第一工作面下回采巷道導硐中充填凝固材 料，形成第一工作面人造幫； 第1. 3步：第一工作面上、下回采巷道同時掘進 待第一工作面下回采巷道導硐全部充填完畢，凝固1?2個月后，沿第一工作面人造幫 掘進第一工作面下回采巷道，其中第一工作面人造幫成為第一工作面下回采巷道的一側(cè)墻 體，同時按照常規(guī)方法掘進第一工作面上回采巷道； 第二步：第一工作面開采 第一工作面下回采巷道布置完成后，進行第一工作面的開采；隨著第一工作面的開采， 開采后的第一工作面上、下回采巷道不再進行維護，直接報廢，與采空區(qū)一起逐漸垮落，垮 落的采空區(qū)和報廢回采巷道的頂板巖層逐步穩(wěn)定； 第三步：第二工作面上、下回采巷道的掘進 在第一工作面開采的同時或者在第一工作面開采完以后再沿第一工作面人造幫另一 側(cè)掘進第二工作面上回采巷道，第一工作面人造幫成為第二工作面上回采巷道的一側(cè)墻 體，第二工作面下回采巷道掘進按照上述步驟一下回采巷道掘進方法進行； 第四步：第二工作面開采以及第三工作面上、下回采巷道掘進分別沿用上述步驟二和 三，以此類推，直至該區(qū)段所有工作面開采完畢。
【文檔編號】E21D11/00GK104100271SQ201410300415
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月28日
【發(fā)明者】譚云亮, 劉學生, 寧建國 申請人:山東科技大學