一種袋裝矸石混凝土聯合巷旁支護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沿空留巷，尤其涉及一種袋裝矸石混凝土聯合巷旁支護方法，屬于礦業工程領域。
【背景技術】
[0002]沿空留巷采出率高，可以最大限度回收資源，避免煤體損失；并有效控制瓦斯爆炸、沖擊地壓等災害的發生。隨著一次能源的不斷減少，沿空留巷越來越受到重視。
[0003]現有技術中，沿空留巷一般采用混凝土充填體進行巷旁支護。混凝土充填體的構筑過程中，擋板使用量大、拆卸頻繁，且都是人工進行組裝和拆卸，步驟繁瑣，勞動強度大；而且，充填成本高、封閉效果也不是十分理想。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是，提供一種堅硬頂板薄煤層混凝土袋裝矸石聯合巷旁支護方法，其具有充填效率好、安全性好、充填成本低等特點。
[0005]本發明為實現上述目的所采用的技術方案是，一種袋裝矸石混凝土聯合巷旁支護方法，其特征在于，適用于堅硬頂板薄煤層下，并且在采區范圍內無落差較大的斷層的沿空留巷;
[0006]所述巷旁支護采用混凝土充填體與袋裝矸石組合在一起的方式進行聯合充填，具體施工步驟如下:
[0007]第一步，隨著上區段工作面的回采，對原軌道巷道提前進行開幫支護，并利用鉸接頂梁和單體支柱做好巷內的支護工作，防止發生頂板事故；
[0008]當工作面推進，支架前移后，在緊鄰工作面的兩排支架后面，用單體支柱配合鉸接頂梁作臨時支護，柱距為0.5m，排距為1.2m ;并在靠近采空區一側布置切頂眼，切頂眼眼深為2m、間距為lm ；
[0009]第二步，在靠近采空區1.5m處，疊層皇砌袋裝矸石，皇砌長度為5m、寬度為a、高度為1.2m ;皇砌袋裝矸石時，層與層之間縱橫交錯，直至皇砌到與頂板接觸:
[0010]各奇數層的袋裝矸石，各包裝袋首尾緊密相連，全部包裝袋均呈縱向布置；
[0011]各偶數層的袋裝矸石，各包裝袋分別置于與其對應的第一層袋裝矸石每相鄰兩個包裝袋搭接縫的正上方，全部包裝袋均呈橫向布置；
[0012]第三步，在緊鄰工作面的兩排支架后的巷邊、上述袋裝矸石的所在位置的另一側，構筑混凝土充填用擋板后，進行混凝土充填，一次充填長度為5m，寬度為b，高度為1.2m ;
[0013]同時，對原有巷道超前工作面6-20m加強支護，在保留軌道巷原有的20m超前支護下，掛鉸接頂梁，鉸接頂梁架設距離為50-80m ;
[0014]待混凝土終凝時，撤掉上述充填擋板，供下一次混凝土充填時使用；
[0015]第四步，待頂板穩定后回撤支柱，并依次重復上述第一至第三步，直至巷道開采完畢。
[0016]上述技術方案直接帶來的技術效果是，堅硬頂板薄煤層下，混凝土充填體與袋裝矸石聯合巷旁支護，通過同步構筑皇砌的(袋裝矸石)矸石帶限制頂板下沉，彌補混凝土充填體達到初凝強度的時間，隨著充填體承載能力的增強，切斷已打眼的堅硬頂板，保證巷道上方頂板的穩定性，進一步限制巷道頂板下沉。
[0017]而且，袋裝矸石作為矸石墻直接貼緊在混凝土充填體的一側，作為混凝土充填體構筑過程中的充填模板，這減少了約50 %數量模板的使用，這既減少了護板的搬運次數、降低了護板的投資，又縮短了臨時支護的長度，并且還省去了局部通風機的使用，有利于保證作業人員的安全；
[0018]更為重要的是，(混凝土充填體)輔之以袋裝矸石的充填，解決了混凝土充填體構筑過程中，因膨脹射流沖擊對擋板產生的壓力，限制了混凝土漿體的切向速度，大幅降低了充填施工操作難度。
[0019]另一方面，袋裝矸石對堅硬頂板的輔助支撐作用，可以延緩混凝土充填體達到并發揮初凝強度的時間；并且，袋裝矸石在頂板下沉初期，具有良好的“讓壓”作用，相對于“剛性”支撐，這將有效避免冒落垮頂事故的發生；而且，在袋裝矸石“讓壓”作用下，混凝土充填體固化過程中體積收縮，將使得最終實現頂板與混凝土充填體之間“膠凝”在一起，消除了現有技術存在的頂板與充填體接觸面的縫隙。即，
[0020]混凝土充填體與袋裝矸石聯合巷旁充填所形成的雙重密封的連體墻，與單一的混凝土充填墻體相比，改善了留設巷道的穩定性，提高了順槽的抗變形能力，其密封性更好。因而，可以更好地防止有毒有害氣體進入工作空間，從而達到安全生產的目的。
[0021]說明:井下安全施工作業規范規定，在彡6m的采空區必須安設局部通風機。而上述技術方案中，采空區的長度將始終控制在小于6m的范圍內。相應地，上述技術方案的施工操作中，在可以確保安全的前提下(其密封性更好)，相對于現有技術，可以免除安設局部通風機的麻煩，提高施工效率，降低輔助設備的投資和使用成本。
[0022]此外，在袋裝矸石和混凝土充填體的相互作用下，袋裝矸石和混凝土充填體鄰接處咬合成為一體。一定程度上，袋裝矸石可以替混凝土充填體分擔部分壓力；相應地，可以減少混凝土充填體抗壓強度上設計上的冗余量，利于充填成本的降低。而且，矸石本身就是采煤過程中所產生的固體廢棄物，在井下就地直接消化使用，既節省了費用，有利于環保。
[0023]優選為，上述充填體的寬度b是按如下方法計算出來的:
[0024]根據采場地質條件，計算出工作面上覆巖層的壓力值；按照充填體的承載能力大于上覆巖層作用力的原則，確定充填體所需要的對頂板巖層的支撐力；
[0025]在此基礎上，確定充填體所用混凝土的標號，并計算出充填體的寬度b。
[0026]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，在設計上，對于混凝土充填體支撐強度采用一定的冗余量，有利于確保安全生產。
[0027]進一步優選，上述a是按如下方法計算出來的:b = 2.1-2.2a。
[0028]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，我們的實際使用經驗表明:這是一個比較理想的混凝土充填體與袋裝矸石二者寬度之間的比例。
[0029]進一步優選，上述袋裝矸石是指，采用塑料編織袋或麻袋盛裝經過破碎后的矸石，并扎緊袋口；
[0030]其中，破碎后的矸石的粒徑為30-100mm ;每袋重量為60_80Kg。
[0031]該優選技術方案直接帶來的技術效果是，一定程度上，保持袋裝矸石粒徑與總重量的標準化，利于生產效率的提高、施工質量的穩定。
[0032]綜上所述，本發明相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0033]1、混凝土充填體和袋裝矸石同時支撐上方頂板，提高了支撐能力。更為重要的是，袋裝矸石對堅硬頂板的輔助支撐作用，可以延緩混凝土充填體達到并發揮初凝強度的時間；
[0034]并且，袋裝矸石在頂板下沉初期，具有良好的“讓壓”作用，相對于“剛性”支撐，這將有效避免冒落垮頂事故的發生；
[0035]而且，在袋裝矸石“讓壓”作用下，混凝土充填體固化過程中體積收縮，將使得最終實現頂板與混凝土充填體之間“膠凝”在一起，消除了現有技術存在的頂板與充填體接觸面的縫隙。即，采用混凝土充填體和袋裝矸石連成一體這種結構形式的充填體，具有雙重密封作用，可有效防止有毒有害氣體滲入巷道，降低火災發生的風險，保證了安全的作業環境。
[0036]2、大幅減少了混凝土充填體構筑過程中護板的使用數量、免除了局部通風機的安裝。因而，大幅降低了留巷的成本和勞動強度；并且，降低了輔助設備的投資和運行費用。
[0037]3、提高了固體廢棄物(矸石)在井下直接利用的比例，利于環保，并節省了矸石外運的成本。
[0038]并且，堅硬頂板下的混凝土充填體與袋裝矸石聯合巷旁充填，具有更高的支撐能力。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明的巷道留巷主視結構示意圖；
[0040]圖2為本發明的巷道俯視結構示意圖。
[0041]附圖標記說明:
[0042]1、混凝土充填體；2、袋裝矸石；3、單體支柱；4、鉸接頂梁；5、采空區；6、沿空軌道巷；7、煤體。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和實施例