本發(fā)明涉及礦井矸石充填，具體而言，涉及一種矸石充填沿空留巷方法。

背景技術(shù)：

1、目前，煤炭資源作為我國的主體能源，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要影響；煤炭資源開采過程中產(chǎn)生了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞等問題，主要表現(xiàn)為地表下沉、破壞和污染水資源、矸石山堆積、采出率低、礦區(qū)環(huán)境損傷等；矸石充填開采技術(shù)在提高礦井采出率、弱化礦壓顯現(xiàn)、降低巷道圍巖應(yīng)力和減少礦井矸石排放等方面具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)礦井綠色開采的重要技術(shù)手段；同時(shí)，沿空留巷技術(shù)通過巷道的接替利用，具有提高煤炭資源回收率、降低巷道掘進(jìn)率、緩解采掘接替困難等突出優(yōu)點(diǎn)，還能降低煤柱所引起的井下災(zāi)害發(fā)生概率。

2、現(xiàn)有技術(shù)中通常通過充填沿空留巷來將沿空留巷與采空區(qū)進(jìn)行間隔隔絕，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)沿空留巷周圍圍巖的穩(wěn)定性控制；現(xiàn)有的用于充填沿空留巷的方法通常是采用常規(guī)高水材料在巷旁對(duì)沿空留巷進(jìn)行充填，或者采用混凝土材料在巷旁對(duì)沿空留巷進(jìn)行充填；上述兩種方式均存在工序復(fù)雜、構(gòu)筑巷旁充填體時(shí)投入材料較多、成本較高等問題，使得一些地質(zhì)條件復(fù)雜、效益較差的礦井，往往不愿使用上述技術(shù)來進(jìn)行沿空留巷充填，進(jìn)而使得沿空留巷與采空區(qū)無法進(jìn)行安全隔絕，可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種矸石充填沿空留巷方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中充填沿空留巷的方法工序復(fù)雜、需要投入的材料較多且成本較高的問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種矸石充填沿空留巷方法，包括：提前支護(hù)步驟：在沿空留巷與采空區(qū)之間沿沿空留巷的延伸方向間隔設(shè)置多個(gè)液壓支柱，以支撐巷道頂板，然后將遮擋組件與液壓支柱相對(duì)固定，遮擋組件用于密封采空區(qū)，且將沿空留巷與采空區(qū)臨時(shí)間隔；矸石充填步驟：將采空區(qū)的一段分成依次相鄰設(shè)置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域均沿開采方向延伸，且延伸方向平行于沿空留巷的延伸方向；第一區(qū)域靠近沿空留巷設(shè)置；利用粗粒徑的矸石充填第一區(qū)域，形成注漿膠結(jié)部，然后利用細(xì)粒徑的矸石充填第二區(qū)域，形成中部阻隔部，然后利用粗粒徑的矸石充填第三區(qū)域，形成承載部，粗粒徑大于細(xì)粒徑；最后，對(duì)充填的矸石進(jìn)行夯實(shí)；加固步驟：在注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面鉆孔，并在鉆出的多個(gè)孔內(nèi)一一布置注漿錨桿或錨索，以將注漿膠結(jié)部進(jìn)行加固固定；防滲層噴涂步驟：在注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面和注漿膠結(jié)部朝向未填充的采空區(qū)的一面噴涂防滲材料，以在表面形成漿液防滲層，漿液防滲層用于阻止注漿膠結(jié)部內(nèi)的注漿材料滲出表面；注漿步驟：利用注漿錨桿對(duì)注漿膠結(jié)部進(jìn)行注漿加固，中部阻隔部阻止注漿材料滲透至承載部內(nèi)；注漿完成后，完成沿空留巷與采空區(qū)之間的隔絕。

3、進(jìn)一步地，矸石充填沿空留巷方法還包括第一后續(xù)處理步驟：在注漿步驟完成后，拆卸多個(gè)液壓支柱，然后對(duì)注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面噴涂發(fā)泡混凝土材料，以在表面形成混凝土層。

4、進(jìn)一步地，矸石充填沿空留巷方法還包括第二后續(xù)處理步驟：在第一后續(xù)處理步驟完成后，等待混凝土層凝固成型，然后對(duì)混凝土層的表面噴涂聚氨酯材料，以使混凝土層的表面形成抗風(fēng)化涂層。

5、進(jìn)一步地，第一后續(xù)處理步驟還包括：在開采面距離注漿膠結(jié)部的距離在150m～180m范圍內(nèi)時(shí)，再拆卸多個(gè)液壓支柱；控制混凝土層的厚度在40mm～100mm范圍內(nèi)；發(fā)泡混凝土材料包括水泥、砂子、水和速凝劑，其中，水泥與砂子的質(zhì)量比為一比二。

6、進(jìn)一步地，在提前支護(hù)步驟中，遮擋組件包括擋矸金屬網(wǎng)和聚酯纖維布；擋矸金屬網(wǎng)通過緊固件與液壓支柱可拆卸固定連接，用于遮擋矸石；聚酯纖維布通過鐵絲捆綁固定在擋矸金屬網(wǎng)的表面，用于密封擋矸金屬網(wǎng)；其中，擋矸金屬網(wǎng)與聚酯纖維布分別沿沿空留巷的延伸方向延伸；擋矸金屬網(wǎng)的網(wǎng)格為正方形，且邊長小于等于45mm；和/或，在提前支護(hù)步驟中，多個(gè)液壓支柱以不大于0.6m的間距等距間隔排布。

7、進(jìn)一步地，在矸石充填步驟中，注漿膠結(jié)部的厚度為1.5m～2.0m；中部阻隔部的厚度不小于0.5m；粗粒徑為20mm～40mm；細(xì)粒徑為5mm～10mm；和/或，在矸石充填步驟中，將開采時(shí)用于支撐采空區(qū)的充填液壓支架沿開采方向移動(dòng)，以使采空區(qū)形成一段空白待充填區(qū)域，將空白待充填區(qū)域分成第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域；然后利用充填刮板輸送機(jī)依次對(duì)第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域進(jìn)行矸石填充；其中，在充填刮板輸送機(jī)填充時(shí)，當(dāng)充填刮板輸送機(jī)上前一個(gè)卸料孔卸料一定量的矸石后，就開啟下一個(gè)卸料孔進(jìn)行卸料，并隨即對(duì)前一個(gè)卸料孔已卸下的矸石進(jìn)行夯實(shí)。

8、進(jìn)一步地，加固步驟還包括：在注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面，以3m～5m的間距等距鉆孔，并利用w型鋼帶和支撐梁配合錨索對(duì)注漿膠結(jié)部進(jìn)行加固固定；其中，w型鋼帶和支撐梁十字交叉布置，w型鋼帶豎直設(shè)置，支撐梁水平設(shè)置；在十字交叉位置處，錨索穿過w型鋼帶和支撐梁，且伸入至承載部內(nèi)進(jìn)行固定；注漿錨桿的注漿孔伸入注漿膠結(jié)部內(nèi)。

9、進(jìn)一步地，在加固步驟中：多個(gè)注漿錨桿水平成行且豎直成列排布，以形成錨桿矩陣，在錨桿矩陣的一行中，相鄰兩個(gè)注漿錨桿的間距不大于750mm，在錨桿矩陣的一列中，相鄰兩個(gè)注漿錨桿的間距不大于550mm；注漿錨桿的內(nèi)部直徑大于20mm，且軸向長度為1200mm～1800mm；和/或，在加固步驟中：多個(gè)錨索水平成行且豎直成列排布，以形成錨索矩陣，在錨索矩陣的一行中，相鄰兩個(gè)錨索的間距不大于800mm，在錨索矩陣的一列中，相鄰兩個(gè)錨索的間距不大于600mm；錨索的外部直徑大于22mm，且軸向長度為2400mm～3000mm。

10、進(jìn)一步地，在防滲層噴涂步驟中，防滲材料包括水泥、粉煤灰、硅灰、聚丙烯纖維和復(fù)合無機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑。

11、進(jìn)一步地，在注漿步驟中，注漿材料包括水、硅酸鹽水泥、注漿土外加劑和注漿固化劑；其中，硅酸鹽水泥的編號(hào)不低于325。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種矸石充填沿空留巷方法，包括：提前支護(hù)步驟：在沿空留巷與采空區(qū)之間沿沿空留巷的延伸方向間隔設(shè)置多個(gè)液壓支柱，以支撐巷道頂板，然后將遮擋組件與液壓支柱相對(duì)固定，遮擋組件用于密封采空區(qū)，且將沿空留巷與采空區(qū)臨時(shí)間隔；矸石充填步驟：將采空區(qū)的一段分成依次相鄰設(shè)置的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域均沿開采方向延伸，且延伸方向平行于沿空留巷的延伸方向；第一區(qū)域靠近沿空留巷設(shè)置；利用粗粒徑的矸石充填第一區(qū)域，形成注漿膠結(jié)部，然后利用細(xì)粒徑的矸石充填第二區(qū)域，形成中部阻隔部，然后利用粗粒徑的矸石充填第三區(qū)域，形成承載部，粗粒徑大于細(xì)粒徑；最后，對(duì)充填的矸石進(jìn)行夯實(shí)；加固步驟：在注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面鉆孔，并在鉆出的多個(gè)孔內(nèi)一一布置注漿錨桿或錨索，以將注漿膠結(jié)部進(jìn)行加固固定；防滲層噴涂步驟：在注漿膠結(jié)部朝向沿空留巷的一面和注漿膠結(jié)部朝向未填充的采空區(qū)的一面噴涂防滲材料，以在表面形成漿液防滲層，漿液防滲層用于阻止注漿膠結(jié)部內(nèi)的注漿材料滲出表面；注漿步驟：利用注漿錨桿對(duì)注漿膠結(jié)部進(jìn)行注漿加固，中部阻隔部阻止注漿材料滲透至承載部內(nèi)；注漿完成后，完成沿空留巷與采空區(qū)之間的隔絕。

13、本發(fā)明通過設(shè)置提前支護(hù)步驟，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于沿空留巷與采空區(qū)的臨時(shí)間隔，進(jìn)而保證了后續(xù)矸石填充的安全性；在矸石充填步驟中，通過使用不同粒徑的矸石分別填充不同的區(qū)域并夯實(shí)，既保證了注漿膠結(jié)部、中部阻隔部和承載部的可靠成型，又使得包含細(xì)粒徑矸石的中間阻隔部可以可靠阻止注漿材料滲透至承載部內(nèi)，進(jìn)而避免了注漿材料的浪費(fèi)，節(jié)約了成本；另外，使用矸石進(jìn)行填充，既實(shí)現(xiàn)了廢物利用和矸石處理，又有效節(jié)約了成本；通過設(shè)置加固步驟，保證了注漿膠結(jié)部的可靠性，既可以保證后續(xù)注漿膠結(jié)部的注漿順利，又避免了注漿膠結(jié)部出現(xiàn)傾倒事故；通過設(shè)置防滲層噴涂步驟，使得注漿膠結(jié)部的外表面上可以形成漿液防滲層，實(shí)現(xiàn)了避免了注漿材料從注漿膠結(jié)部表面滲出，進(jìn)而進(jìn)一步節(jié)約了注漿材料，節(jié)約了材料成本；本發(fā)明方法可以通過對(duì)采空區(qū)和沿空留巷之間充填矸石并注漿膠結(jié)，構(gòu)筑出包括注漿膠結(jié)部、中部阻隔部和承載部的矸石膠結(jié)充填體來隔絕采空區(qū)和沿空留巷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了矸石的高效利用，并且提高了沿空留巷的圍巖穩(wěn)定性；本發(fā)明方法簡化了沿空留巷的充填工藝，提高了沿空留巷的充填效率，同時(shí)以矸石廢料作為沿空留巷的充填材料，無需額外購買其他充填材料，降低了充填成本，并減輕了充填沿空留巷的工作量；因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中充填沿空留巷的方法工序復(fù)雜、需要投入材料較多且成本較高的問題，適合大規(guī)模推廣使用。