一种沿空留巷采空区充填承载方法.pdf

本发明公开一种沿空留巷采空区承载方法，主要适用于煤矿井下大倾角煤层开采配合沿空留巷所采用的采空区充填承载方法，施工工艺方法是：在工作面推进后方的煤柱之间串联一种沿空留巷挡矸装置，该装置通过两根液压支柱与顶底板防滑支撑板的铰接，使其形成一个稳定牢固的挡矸三角形，根据煤柱之间宽度可以确定串联装置的数目，这样可使矸石在煤柱与装置的抵挡作用下较好的成型，便于注浆支护；当工作面推进一定距离，矸石稳定之后，对矸石注浆充填，利用一种旋转式注浆管配合煤层大倾角将注浆充填按顺序分为三个阶段a-b-c；可以使充填的效率值达到最高，也可以最大限度的降低充填死角率；当下区段的采掘工作完成后，可对装置进行回收，循环利用。

1.一种沿空留巷采空区充填承载方法，其特征在于：使用一种挡矸装置将下滑的矸石固定成型，一种可旋转式注浆管将矸石注浆充填。 2.根据权利要求1所述的一种挡矸装置（9），其主要包括：支柱（1），液压装置（2），顶底板防滑支撑板（3），回收耳（4），串联耳（5），串联杆（6），柔性挡矸网（7），其特征在于：上侧支柱（1）与顶底板垂向夹角α（3-5o），下侧支柱（1）与顶底板垂向夹角β（5-10o）。 3.根据权利要求2所述的一种挡矸装置，其特征在于：所述的两根支柱（1）的注液与顶底板防滑支撑板（3）的通过铰接形成一个稳定的三角形。 4.根据权利要求2所述的一种挡矸装置，其特征在于：柔性挡矸网（7）安放于挡矸装置的上侧，可将下滑矸石（8）有效抵挡；串联的挡矸装置也使矸石平稳成型。 5.根据权利要求2所述的一种挡矸装置，其特征在于：所述的串联耳（5）设置在顶底板防滑支撑板的护巷侧，可以通过串联杆（6）进行串联，防止装置的倾斜于倒塌，更有助于下滑矸石的成型。 6.根据权利要求2所述的一种挡矸装置，其特征在于：在装置的下侧设有回收耳（4），在下区段的工作面完成采掘工作后可以回收循环利用。 7.根据权利要求1所述的一种旋转式注浆管（14），其特征在于：其分为注浆外管（15）和注浆内管（16），且内外管保持接触面光滑可旋转。 8.根据权利要求7所述的一种可调式注浆管，其特征在于：注浆外管（15）设有三个注浆孔a₂,b₂,c₂，且三孔置于同一直线，注浆内管（16）设有三个注浆孔a₁,b₁,c₁，且互不置于同一直线，六个注浆孔的直径为内管直径的一半。 9.根据权利要求7所述的一种旋转式注浆管，其特征在于：外管（15）的三个注浆孔与内管（16）的三个注浆孔经内管的旋转可依次一一对应且互不干扰。 10.根据权利要求7所述的一种旋转式注浆管，其特征在于：外管(15)的前端设计成一圆锥体。

一种沿空留巷采空区充填承载方法

技术领域

本发明公开了一种沿空留巷采空区充填承载方法，适用于煤矿井下大倾角煤层开采配合沿空留巷所采用的采空区矸石充填承载方法。

背景技术

对于大倾角煤层炮采工作面，采空区一般采用自然垮落方式。为了减少吨煤成本，沿空留巷技术的应用可以提高煤柱回收率及降低巷道掘进量，而大倾角煤层沿空留巷护巷技术的关键就在于如何保存沿空留巷巷道的完整性。针对现有技术来讲，通常在上区段的机巷（即下区段的风巷）上帮大约1m处采用单体液压支架，木板，钢板等材料用于挡矸，滑落矸石会聚集在挡板底部。而对下滑矸石的处理，一般采用会自然成型或充填补强承载方法。存在以下主要问题：

1、用于挡矸的液压支架，木板，钢板等，由于矸石的聚集，挡板底部会产生应力集中，因此滑板，断板等现象时有发生，这对于生产的安全以及巷道的保护而言都不是有利的；

2、对于需要矸石充填补强承载方法而言，由于矸石的成型自然沿煤层倾向形成一定角度，现场的充填一般采用单一注浆孔注浆，导致膏体因重力而集中，上方的矸石达不到补强效果，充填的效率值较低。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，为此本发明公开了一种沿空留巷采空区充填承载方法，既可以完整的保存巷道，又能将注浆充填效率最大化。具体工艺流程如下：

1、对于大倾角煤层俯伪斜炮采工作面，矸石（8）会顺着密集单体液压支柱（11）的自然角下滑至机巷顶部，根据煤柱（12）所留间隙宽度确定一种沿空留巷挡矸装置（9）的串联个数，将挡矸装置（9）串联于煤柱之间；

2、顶底板防滑支撑板（3）安装在距巷道上帮大概1m合理位置处，可以增大装置的受力面积以及摩擦力，防止装置钻顶，钻底和下滑；

3、上侧支柱（1）与顶底板垂向夹角α（3-5o），下侧支柱（1）与顶底板垂向夹角β（5-10o），由于α，β角度的存在，装置在受矸石下滑冲击后，能更好地压紧装置，提供更大的阻挡力，使支柱（1）与顶底板支撑板（3）之间形成的三角形更加稳定；

4、将柔性挡矸网（7）布置在挡矸装置的上侧，可以使下滑的矸石较好成型，串联耳（5）布置在装置的上部，回收耳（4）布置在装置的下部；

5、挡矸装置的串联间距可以根据矸石的下滑量，以及矸石的硬度等级在1-2m之间调整，利用串联杆（6）穿过装置上的三个串联耳（5）进行串联，防止装置的倾斜于倒塌，更有助于下滑矸石的成型；

6、一种旋转式注浆管（14），分为外管（15）和内管（16）两部分，当矸石不再滑落或者矸石稳定后，对其进行注浆充填，注浆孔的注浆顺序为a-b-c，其对应的注浆范围如附图2所示，该注浆方法可将膏体的利用率最大化，同时也将注浆死角率最低化；

7、一种旋转式注浆管（14），要求内外管之间接触面光滑可旋转，外管（15）上设有三个位于同一直线的注浆孔a₁,b₁,c₁，内管（16）上设有三个互不在同一直线的注浆孔a₂,b₂,c₂,且该6个注浆孔的直径为内管直径的一半；

8、对a孔进行注浆时，将a₁孔与a₂孔重合，膏体自然从a孔流出，由于b₁与b₂，c₁与c₂完全不重合，所以b孔与c孔封闭，对a孔注浆后，逆时针旋转内管90°，可使b₁与b₂重合，则b孔注浆，a孔与c孔封闭，再次逆时针旋转90°可使c孔注浆；

9、矸石经过充填之后形成了形状固定，强度坚硬的矸石充填承载体（10），当下区段的工作面采掘工作完成之后，利用液压装置（2）的卸压使挡矸装置卸力，然后对装置通过回收耳（4）进行回收。

本发明的有益之处在于：

①、一种挡矸装置的使用，可以很好地保障人员的安全以及沿空留巷巷道的完整性；

②、一种注浆管的使用，可以保障膏体利用的最大化，也可以降低矸石的注浆死角率；

③、该工艺能与工作面推进同时进行，不影响工程进度，且操作简单，装置可回收循环使用。

附图说明

图1采掘平面图

图2注浆方法图

图3挡矸装置串联图

图4一种旋转式注浆管

图5注浆充填效果图

附图标注：1、支柱；2、液压装置；3、顶底板防滑支撑板；4、回收耳；5、串联耳；6、串联杆；7、柔性挡矸网；8、矸石；9、一种挡矸装置；10、矸石充填承载体；11、单体密集液压支柱；12、煤柱；13、膏体输送管；14、一种旋转式注浆管；15、注浆外管；16、注浆内管

具体实施方式：

1、如图1所示，对于大倾角煤层俯伪斜炮采工作面，矸石（8）会顺着密集单体液压支柱（11）的自然角下滑至机巷顶部，根据煤柱（12）所留间隙宽度确定一种沿空留巷挡矸装置（9）的串联个数，将挡矸装置（9）串联于煤柱之间，安装一种沿空留巷挡矸装置工艺流程如2—4：

2、如图2所示，将顶底板支撑板（3）安装在巷道上方1m处，并将两个支柱铰接在将顶底板支撑板（3）上，利用液压装置注液，将两个支柱（1）和顶底板支撑板（3）形成一个稳定的三角形，从而为矸石（8）的下滑提供足够的抵抗力；

3、如图2所示，上侧支柱（1）与顶底板垂向夹角α（3-5o），下侧支柱（1）与顶底板垂向夹角β（5-10o）；

4、如图2所示，将柔性挡矸网（7）布置在挡矸装置的上侧，可以使下滑的矸石较好成型，串联耳（5）布置在装置的上部，回收耳（4）布置在装置的下部；

5、如图2所示，一种注浆管（14）具有3个注浆孔，当矸石不再滑落或者矸石稳定后，对矸石进行注浆充填，注浆孔的注浆顺序为a-b-c，其对应的注浆范围如图所示，该注浆方法可将膏体的利用率最大化，同时也将注浆死角率最低化；

6、如图3所示，挡矸装置的串联间距可以根据矸石的下滑量，以及矸石的硬度等级在1-2m之间调整，利用串联杆（6）穿过装置上的三个串联耳（5）进行串联，防止装置的倾斜于倒塌，更有助于下滑矸石的成型；

7、如图4所示，一种旋转式注浆管（14）主体分为外管（15）和内管（16），要求内外管之间接触面光滑可旋转，外管（15）上设有三个位于同一直线的注浆a₁,b₁,c₁，内管（16）上设有三个互不在同一直线的注浆孔a₂,b₂,c₂,且注浆孔的直径为内管直径的一半；

8、如图4所示，对a孔进行注浆时，将a₁孔与a₂孔重合，膏体自然从a孔流出，由于b₁与b₂，c₁与c₂完全不重合，所以b孔与c孔封闭，对a孔注浆后，逆时针旋转内管90°，可使b₁与b₂重合，则b孔注浆，a孔与c封闭，再次逆时针旋转内管90°可使c孔注浆；

9、如图5，所示矸石经过充填之后形成了形状固定，强度坚硬的矸石充填承载体（10），当下区段的工作面采掘工作完成之后，利用液压装置（2）的卸压使挡矸装置卸力，然后对装置通过回收耳（4）进行回收。