专利名称：沿空留巷的方法
技术领域：
本发明涉及煤矿沿空留巷工艺，特别是一种在回采工作面顺槽掘进阶段即将采面顺槽与沿空留巷进行统筹安排、并采用砼浇注支护的沿空留巷的方法。
背景技术：
为减少采煤区段运输和轨道顺槽间的煤柱损失采用无煤柱开采，即沿采空区保留煤顺槽为下一个区段回采工作面服务称为沿空留巷，国外亦称复用巷道。中国《发明专利公报》公开了名称“沿空留巷巷帮支护法”的发明申请，申请号 200710026096. 9、公开号CN 101117890A。其目的是解决沿空留巷的支护问题；其措施是随工作面推移，在采空区一侧安装充填模浇灌砼，构筑巷帮充填体形成巷帮支护带。存在问题是浇注砼构筑巷帮充填体要拆模，无整体移动式充填模具；浇注砼巷帮充填体，采空区侧无加强临时支护。中国《发明专利公报》2010年12月08日公开了名称“沿空留巷支护方法及其注巷滑模”的发明申请，申请号200710015658.X、公布号CN 101906979A。其目的是提供一种省去充填模装拆工序、采用专用整体拉移注巷滑模；在回采面支架后面、采空区一侧浇注巷旁充填墙，并加临时支护。缺点是在回采工作面后面浇注巷旁充填墙与回采工作面采煤相互干扰大。以往采用的沿空留巷技术，支护设计思路不合理，大多将回采工作面回采前的巷道掘进与回采后的留巷相互独立，没有统筹考虑，没有将沿空留巷视为一项系统工程，如在对需要保留的巷道掘进前，进行巷道支护形式选择和支护参数设计时，没有预先考虑后期沿空留巷技术的需要，从而导致沿空留巷后巷内支护体强度不能满足两次采动影响的要求、巷内支护与巷旁支护不匹配，使留巷效果达不到预期目标，甚至失败。
发明内容
为了克服已有技术将回采工作面回采前的顺槽掘进与回采后的留巷相互独立没有统筹考虑、不能满足两次采动影响的要求、留巷效果达不到预期的不足，本发明提供一种沿空留巷方法，它在回采工作面顺槽掘进阶段即将采面的顺槽与回采后的沿空留巷作统筹安排，对需要保留的巷道在掘进开始就预先考虑后期沿空留巷的需要，大大提高沿空留巷巷旁支护体的强度和支护阻力，满足两次采动影响的要求；并且避免沿空留巷巷旁支护与回采工作面作业相互干扰。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种沿空留巷的方法，在回采工作面的顺槽掘进阶段，即对沿空留巷进行统筹安排将回采工作面的顺槽与沿空留巷即下一区段采面的相邻顺槽合二为一、作为一条巷道掘进，二者之间构筑“巷中砼墩柱”支护，它既作为顺槽巷中支护又作为沿空留巷巷旁支护体的一部分；亦即加宽掘进巷道断面，并根据沿空留巷经受两次支承压力作用的收缩率预留巷道断面面积，在巷道横向中间部位浇注钢筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的锚网索支护。巷中砼墩柱从回采工作面开切眼至停采线沿掘进巷道全长相间布置，将掘进巷道“一分为二”一侧是顺槽另一侧是沿空留巷。在巷中砼墩柱构筑后，在巷中砼墩柱之间构筑“隔离墙”。隔离墙与巷中砼墩柱连接、共同构成沿空留巷的巷旁支护体。本发明的有益效果是①取消区段煤柱，实现无煤柱开采，提高回采率，充分利用煤炭资源。②少掘一条巷道，减少采煤工作面准备时间，缓解采掘接续紧张。③砼浇注巷旁支护体刚性高、密实好，既可支撑顶板维护留巷，又可隔离采空区， 对减少自然发火和改善通风有利，有利于煤矿安全生产。④泵送浇注降低劳动强度，提高工效；操作简单安全可靠。在保留上述沿空留巷及泵送砼浇注巷旁支护优点基础上还具有如下优点①把采面回采前的顺槽掘进与回采后的沿空留巷结合起来统筹考虑，将沿空留巷视为一项系统工程，对需要保留的巷道在掘进前预先考虑后期沿空留巷的需要，并通过设巷中砼墩柱这一强力支护配合锚网索支护，使巷中支护、沿空留巷巷旁支护强度和支护阻力大大提高，控制直接顶离层，减小两次采动引起的支承压力叠加作用的影响，利用较软底板或/和顶板解决可缩性问题，克服传统巷旁支护存在的支护阻力小、可缩性小等与留巷围岩变形不相适应的问题。②采用薄壁钢筒砼墩柱进一步提高墩柱支护强度和支护阻力，减小所占巷道断面面积。对解决深部软岩及应力集中区支护、冲击地压问题具有重要意义。③随采面推进进行临时加强支护，进一步降低两次采动引起的支承压力叠加作用的影响，减小沿空留巷支护载荷和断面收缩率。采用有“锚杆锚索避让保护机构”的自移式液压支架支护，可防止锚索锚杆被顶坏。④可避免砼浇注留巷巷旁支护体与采面回采作业相互干扰，大大提高工效。
图1是本发明沿空留巷的方法巷中砼墩柱在掘进巷道的示意图、A-A断面图。图2是巷中砼墩柱、隔离墙在掘进巷道中的平面布置示意图。图3、4是墩柱模具组件整体装配结构示意图。图5、6是墩柱模具组件的卡箍的结构示意图主视、俯视图。图7、8是钢筒模具的上端模具的结构示意图主视、俯视图。图9、10是上端钢筋笼的结构示意图主视、俯视图。图11、12是下端钢筋笼的结构示意图主视、俯视图。图13、14是钢筒模具的下端模具的结构示意图主视、俯视图。图15是综放工作面开始回采后临时加强支护的支架布置平面示意图。图中1-沿空留巷、2-巷中砼墩柱、3-运输顺槽、4-锚杆、5-锚索、6-隔离墙、7-上端模具、8-上端钢筋笼、9-下端模具、10-下端钢筋笼、11-卡箍、12-下连接架、13-上连接架、14-注浆口、15-螺栓、16-上端圆筒、17-定位圈、18-纵向钢筋、19-钢筋圈、20-钢筋连接套管、21-下端圆筒、22-观察孔、23-回采工作面煤壁、24-工作面液压支架、25-采空区、 26-滞后加强支护的一字梁加单体支柱、27-自移式轨顺液压支架、28-自移式运顺液压支架、29-超前加强支护的一字梁单体支柱。巷中砼墩柱简称墩柱；回采工作面简称采面；掘进巷道简称掘巷；沿空留巷简称留巷；运输顺槽简称运顺；轨道顺槽简称轨顺。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。沿空留巷的围岩共经历五个阶段1开掘阶段、II掘后稳定阶段、III第一次采动影响阶段、IV采动影响后稳定阶段、V第二次采动影响阶段。其中变形量最大的是第III阶段，关键区域又是在采面后方。该处巷道一侧为煤帮，另一侧为冒落矸石，与回采工作面沿走向的剖面类似。沿空留巷的第III阶段，当老顶来压强烈、沉降剧烈时，巷道矿压显现强烈，围岩变形量大。除老顶剧烈运动时期外，沿空留巷的围岩应力变化缓慢。本发明沿空留巷的方法把回采工作面回采前的顺槽掘进与回采后的留巷结合起来统筹考虑，将沿空留巷视为一项系统工程。在回采工作面的顺槽掘进阶段即开始采取措施为沿空留巷作准备。通常，沿空留巷工艺都是将回采工作面的运输顺槽，保留为沿空留巷，作下一区段回采工作面的轨道顺槽。本发明沿空留巷的方法具体作法是，在回采工作面的运输顺槽掘进阶段，即对沿空留巷进行统筹安排将回采工作面的运输顺槽与沿空留巷即下一区段采面的轨道顺槽合二为一、作为一条巷道掘进，二者之间构筑“巷中砼墩柱”支护；巷中砼墩柱既作为运输顺槽巷中支护又作为沿空留巷巷旁支护体的一部分。亦即加宽掘进巷道断面，并根据沿空留巷经受两次支承压力作用的收缩率预留巷道断面面积，在巷道横向中间部位浇注钢筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的锚网索支护。巷中砼墩柱从回采工作面开切眼至停采线沿掘进巷道全长、相间布置。在巷中砼墩柱构筑后，在巷中砼墩柱之间构筑“隔离墙”。隔离墙与巷中砼墩柱连接，共同构成沿空留巷的巷旁支护体。一 .巷中砼墩柱及隔离墙在掘进巷道中的构筑在图1、2中示出本发明沿空留巷的方法的巷中砼墩柱及隔离墙在掘进巷道中的布置情况。图中所示掘进巷道断面为直角梯形，在掘进巷道的横向中间设置巷中砼墩柱2， 从采面开切眼至停采线之间沿掘进巷道全长相间布置，并在巷中砼墩柱2之间构筑隔离墙 6，将掘进巷道从横向中间“一分为二”，右侧为回采工作面的运输顺槽3，左侧为沿空留巷1 即下一区段采面的轨道顺槽。巷道顶板有锚杆4、锚索5，巷道两帮有锚杆4。锚杆4、锚索5 与锚网、支护钢带构成锚网索支护。巷中砼墩柱2及隔离墙6与锚网索共同支护顶板。图 1中双点线表示的锚杆4是专用于吊挂单轨吊的锚杆。图2中双点线表示的隔离墙6是曾作过行人通风通道的后补隔离墙；断面A-A的指向是从开切眼由里向外指向。沿空留巷的关键问题在于选择有效的巷旁支护材料和支护方法。在巨大矿压作用下，沿空留巷收缩率很大，巷道断面不预留沉缩难以保证采面正常生产。掘进巷道时预留一定断面面积，使巷道受压变形后不需维修便可继续使用。沿空留巷的目标是，在经受两次支承压力的作用变形后，使留巷仍能实现“一次性支护”，即在服务期间不用维修继续使用，保证采面正常生产。1.由于掘进回采工作面运输顺槽是与沿空留巷即下一区段采面的轨道顺槽合二为一、作为一条巷道掘进的，所以，掘进巷道断面要加宽至大约为运输顺槽宽度加下一个区段采面轨道顺槽的宽度。在加宽巷道断面时，要考虑到沿空留巷经受两次支承压力作用的收缩率，根据收缩率预留一定的巷道断面面积。同时考虑，在运输顺槽一侧为采面运输服务时，沿空留巷一侧也可以被利用、为采面服务，故运输顺槽一侧的巷道断面可以比单独掘进运输顺槽时适当减小。巷道断面加宽后的范围5000mm 7000mm。最好选用宽断面的掘进机一次掘成。2.从采面开切眼至停采线沿巷中布置墩柱时，每隔10 15m预留出两个墩柱空间隔作为行人、通风通道。回采开始后随采面推进将隔离墙超前逐一补齐。3.巷中砼墩柱2的横断面选择圆形。巷中砼墩柱2的横断面直径、中心间距，根据混凝土墩柱所受载荷、水泥标号即混凝土强度计算决定；选择范围横断面直径500 800mm、中心间距在1. 5 5. 0m、高度2. 8士0. 3m。巷中砼墩柱在水平巷道做到竖直构筑，允许偏差角度士2°，倾斜巷道施工墩柱时，墩柱要有2 3°的迎山角度。4.巷中砼墩柱为薄钢筒外壁带内筋的砼墩柱，即外壁是钢筒模具的钢筒、内设钢筋笼作墩柱骨架的砼墩柱。5.巷中砼墩柱及隔离墙的施工方法1)巷中砼墩柱及隔离墙的施工顺序是在顺槽掘进到采面开切眼之后，从开切眼由里向外分段构筑巷中砼墩柱。每次施工约30多个墩柱、约50m，完毕后，使用运顺的连续牵引绞车牵拉挪移设备一次，由里向外顺序进行。在一个分段的巷中砼墩柱浇注砼凝固后， 随后构筑该分段的隔离墙，隔离墙的施工滞后墩柱施工2 5墩；在隔离墙构筑完后，进行下一分段巷中砼墩柱及隔离墙的施工。构筑隔离墙时预留行人、通风通道。2)巷中砼墩柱构筑方法在巷道设定位置安装钢筋笼、安设墩柱模具、泵送砼至墩柱模具内浇注砼，构筑巷中砼墩柱。采用集中备料集中浇注施工方式。3)墩柱模具采用双节抽拉式钢筒固定模具，简称钢筒模具。钢筒模具由上端模具嵌装于下端模具构成。上、下端模具外壁均为薄壁钢筒，墩柱浇注后成为墩柱钢筒外壁。 钢筋制成上、下端钢筋笼，二者插接一体构成长度可调的钢筋笼即墩柱骨架，安置于墩柱模具中。在图3、4中示出墩柱模具组件的整体结构。墩柱模具组件主要由钢筒模具、钢筋笼、卡箍11构成。钢筒模具为双节抽拉式钢筒固定模具，由上端模具7、下端模具9组成。 钢筋笼由上端钢筋笼8、下端钢筋笼10联接而成。在上端模具7外壁上有上连接架13。在下端模具8外壁上有下连接架12。在钢筒模具筒壁外围设有供固定风动振动棒用的卡箍 11。图5、6示出卡箍半圆箍的结构。卡箍11由两个半圆箍及其两端固定孔安装的螺栓15、螺母组成。半圆箍中间有一个小弧形弯曲，供插入风动振动棒用。图7、8示出钢筒模具上端模具的结构。图13、14示出钢筒模具下端模具的结构。 上端模具7由上端圆筒16及其内连接的定位圈17构成。下端模具9由下端圆筒21及其内连接的定位圈17构成。上、下端圆筒16、21为均为薄壁钢筒，用薄钢板焊制的圆筒。定位圈17为钢筋圈， 通过径向短钢筋焊在圆筒内壁，为安放在钢筒模具内的钢筋笼定位用。下端圆筒21与上端圆筒16结构基本相同，仅定位圈17少一层，为一层。上端圆筒16的外径略小于下端圆筒 21，其下端内嵌于下端圆筒21上端，可上下抽拉滑动。上、下端圆筒16、21在砼墩柱浇注后为墩柱的钢筒外壁。上、下连接架13、12分别焊在上、下端圆筒16、21的外壁上。
图9、10示出上端钢筋笼的结构。图11、12示出下端钢筋笼的结构。上端钢筋笼 8、下端钢筋笼10均由钢筋圈19及其外圆周上均布焊接的纵向钢筋18构成。下端钢筋笼 10的纵向钢筋上端焊有钢管即钢筋连接套管20，上端钢筋笼8的纵向钢筋下端插入下端钢筋笼10的钢筋连接套管20中，联接一体，构成纵向长度可调的钢筋笼，在浇注后成为墩柱骨架。上、下连接架13、12均由两个纵向的由钢筋焊的钢筋架组成；并且上连接架13的两个钢筋架与下连接架12的两个钢筋架在上、下端圆筒横断面上的方位对应相同。上、下连接架13、12的两对钢筋架位置设置有两种一种是上、下连接架的钢筋架偏向上、下端圆筒一侧，每个连接架的两个钢筋架在圆筒横断面所处位置的径向夹角< 45°，钢筋架的径向高度与径向夹角配合，使每两个钢筋架架顶外侧之间所成的平面与上、下端圆筒外圆表面相切。此时的钢筋架适合连接隔离墙的钢丝网用，两个钢筋架之间所联接的钢丝网与墩柱外圆表面相切。另一种是上、下连接架的每两个钢筋架分别设置在上、下端圆筒的前、后两侧，对称分布；此时的钢筋架适合在浇注砼隔离墙时连接钢筋用。前、后两侧指掘进方向的前后。在上端圆筒16筒壁的上口处焊一段4时钢管作注浆口 14，在下端圆筒21筒壁上设有观察孔22。4)墩柱的砼浇注施工设备由混凝土输送泵、搅拌机、上料输送机及输送管路四部分组成。其中前三者及配套电气设备均设置在平盘车上，进行移动施工。由安装在留巷的连续牵弓丨绞车牵引拉移。留巷内铺轨，运顺内安装皮带机。充填设备混凝土泵选用HBMD-20/18-90S煤矿用混凝土泵，管路直径为Dm25mm， 搅拌机用上述煤矿用混凝土泵配套的搅拌机。上料输送机选7. 5kw电滚筒驱动输送机， 带宽600mm ；风动振动棒ZNF50型气动插入式振动器。5)浇注材料的配比墩柱浇注用C40混凝土，其体积配比为水泥砂石子水 =1 1.08 2.41 0.43。6)巷中砼墩柱具体施工步骤①清理在确定构筑墩柱的位置，根据柱底直径清出100 200mm深度的柱窝至巷道实底；同时清理顶板上的浮矸。②安装墩柱模具将钢筋笼装入钢筒模具，把钢筒模具置于柱窝，调整钢筋笼和钢筒模具的高度；利用上端模具的上连接架，用细钢丝绳或铁丝把上端模具固定到巷道顶网上，使上端模具与顶板的间隙才100mm，上下端模具搭接段术200mm。将浇注管路和墩柱模具的注浆口连接牢固。在墩柱模具旁临时支设摩擦支柱或单体支柱并用细钢丝绳或铁丝固定，以防浇筑砼对模具冲击造成错位。③砼搅拌先开动搅拌机，后开启上料输送机，人工控制加水，按配比把水、砂、石及水泥加到搅拌机搅拌。搅拌的砼送入混凝土泵料斗，要均勻连续供料。④砼充填泵送充填采用煤矿用混凝土泵。开启混凝土泵进行砼充填，同时开启插在钢筒模具与卡箍之间的风动振动棒，使模具内砼料浇注均勻、接顶严实。局部巷道超高， 用废胶带保裹接顶、用专制卡箍卡牢。⑤清洗设备一个墩柱充填完成，及时用清水清洗管道及混凝土泵。6.隔离墙的构筑方法是在巷中砼墩柱之间挂钢丝网及石棉瓦，并喷浆50 200mm厚的砼形成隔离墙，防止工作面回采后老空区漏风。上、下端模具的外壁两侧焊有专门用于连接固定隔离墙的钢丝网用的上、下连接架。1)上、下端模具外壁两侧分别焊有钢丝网的上、下连接架，专为连接固定隔离墙的钢丝网而设计。施工时，调整上、下端模具的方向，使上、下连接架位置对齐，并且朝向运顺一侧。2)隔离墙先用菱形网和石棉瓦初步连接成形。钢丝网采用菱形网，利用墩柱摸具上的钢丝网上、下连接架，由巷道顶板至底板，先竖向铺设菱形网，再横向铺设石棉瓦；石棉瓦的粗糙面朝向留巷一侧，菱形网在石棉瓦的粗糙面侧并密贴，菱形网和石棉瓦之间搭接不少于100mm，菱形网间隔200mm使用联网铁丝进行连接。菱形网、石棉瓦沿墩柱运顺一侧的切面垂直吊挂联成一道平面墙。每隔10 15m留出两个墩柱空间隔作为行人、通风通道。以后随回采工作面的推进，再逐一将预留的墩柱空间隔用隔离墙补上。3)墙体密实处理隔离墙初步成形后，利用喷浆机对隔离墙进行喷浆密实处理。 为提高喷浆效果，石棉瓦应将背面面对喷浆方向，墙体喷浆厚度为50 200mm，必须密实、 质地均勻，具有良好的防泄露性能。4)喷浆方法人工拌料时采用潮拌料，水泥、沙和石屑应清底并翻拌三遍使其混合均勻。喷射时喷浆机的供风压力在0.4MPa，水压应比风压高0. IMPa，合适的水灰比是 0. 4 0. 5。喷浆后要保证采空帮的顶角与底角喷堵严密防止漏风。5)隔离墙的喷浆料用C20混凝土，其配比(体积比)水泥砂石子水速凝剂=1 2 2 0. 45 (0.03 0.05)。325#硅酸盐水泥、石子粒度5 10mm。7.锚网索支护可以为沿空留巷提供强力支撑，使沿空留巷顶板保持完整，锚网索的组合作用能使容易离层的顶板组成叠加梁而形成一个整体；同时使采空侧顶板更易切顶，极大地减轻采空区顶板附加在巷旁支护及留巷顶板上的压力。图1中锚索采用Φ20X6000mm，间排距为1300X2700mm ；顶部锚杆采用Φ22X2200mm树脂锚杆，间排距为800X900mm，两帮采用Φ20X2200mm树脂锚杆，间排距为800X900mm。锚网铺设 1.2X 7. Om单层经纬金属网。钢带采用梯形钢带。二 .采面开始回采后在巷中砼墩柱两侧的临时加强支护如上所述，沿空留巷的围岩在经历第III阶段中，当老顶来压强烈、沉降剧烈时， 巷道矿压显现强烈，围岩变形量大。故第III阶段需进行加强支护，对于矿压大的回采工作面尤其如此。如果墩柱支护足够强，亦可不用临时加强支护。在采面回采开始后，对矿压大的回采工作面，在巷中砼墩柱的两侧可进行临时加强支护，并随采面的推进跟进支护。在巷中砼墩柱的顺槽一侧，临时加强支护也是采面推进方向支承压力应力集中区的超前加强支护，范围由采面下出口开始。在巷中砼墩柱的沿空留巷一侧，临时加强支护除了超前加强支护还要进行滞后加强支护，其超前加强支护范围与顺槽一侧相同，其滞后加强支护范围由采面下出口的对应位置延续到其后一段距离，该段距离保持术60m，即超出支承压力应力集中区范围，且随采面的推进，及时回撤和前移滞后加强支护后端的支护，并观测顶板压力和采动影响；当支护不能满足要求时要及时加长滞后加强支护的长度或/和密度。在图15中示出回采工作面开始回采后临时加强支护的支架平面布置图。图示回采工作面为综放工作面。回采工作面煤壁18、采空区20之间布置综放设备综放液压支架19、滚筒采煤机、前部刮板输送机、后部刮板输送机。在采面回采开始后，在巷中砼墩柱的两侧要进行临时加强支护。临时加强支护在巷中砼墩柱2的运输顺槽3 —侧采用混合支护，即前段采用一字梁加单体支柱M支护，后段即采面下出口处采用自移式运顺液压支架23支护；在巷中砼墩柱2的沿空留巷1 一侧， 超前加强支护采用自移式轨顺液压支架22支护；滞后加强支护采用一字梁加单体支柱21 支护；超前加强支护段范围术50m ；自移式运顺液压支架23、自移式轨顺液压支架22均应具有“锚杆锚索避让保护机构”，即顶梁上有带凹槽的活动顶板及推移活动顶板的顶调千斤顶。自移式运顺液压支架23可采用专利技术“综放工作面运顺端头液压支架”(兖矿集团公司发明专利、专利号ZL 200610045258. 9、公开号CN 101096911A)。该支架由前、 后架支架组成前后两架一组型式；前、后架支架为左右非对称结构，即靠工作面一侧为短底座、单立柱、间隔空间大；其顶梁设有“锚杆锚索避让保护机构”。该支架专为综放工作面运顺端头支护而设计。自移式轨顺液压支架22可采用专利技术“综放工作面轨顺端头支架”(兖矿集团公司的发明专利、专利号ZL 200710015658. X)。该支架由锚固支架、超前支架、端头支架、 机尾端尾支架组成。用它作巷中砼墩柱的沿空留巷一侧的临时加强支护超前加强支护和滞后加强支护，不用它的机尾端尾支架，但是要在顶梁增加“锚杆锚索避让保护机构”。在下一区段的采面开始回采时，沿空留巷即成为该区段采面的轨道顺槽，此时用它作轨道顺槽临时超前加强支护，则“综放工作面轨顺端头支架”的四部分都要用。但在顶梁仍需加“锚杆锚索避让保护机构”。该支架专为综放工作面轨顺端头支护而设计。类似的支架还有兖矿集团公司的专利“综放工作面轨顺端头支架”(专利号ZL 200610070396. 2)。为了保护留巷内顶板的锚杆或锚索不被顶坏、继续使用，在留巷内各液压支架的顶梁上均应设置“锚杆锚索避让保护机构”。该机构由液压支架的顶梁顶面上的活动顶板、 两端与顶梁和活动顶板铰接的顶调千斤顶构成。活动顶板为顶面上有条带状凹槽。详见上述发明专利“综放工作面运顺端头液压支架”。为了克服两次采动影响工作面超前支承压力影响大、矿压显现剧烈、巷道断面收缩率大和变形大的问题，在回采工作面推进前方、于巷中墩柱留巷一侧的巷道内用自移式轨顺液压支架超前支护，加强留巷内的支护阻力，减小巷中墩柱所承受的压力，减小巷道断面的收缩率和变形。在回采工作面为炮采或普采工作面时，临时超前加强支护和滞后加强支护可均采用一字梁加单体液压支柱支护。三.下一区段回采工作面开始回采后沿空留巷的加强支护在下一区段的采面开始回采后，沿空留巷即成为下一区段采面的轨道顺槽，随采面的推进，要进行超前加强支护，支护范围要超出支承压力应力集中区。第二次采动影响阶段上区段回采造成的残余支承压力和本区段工作面超前支承压力叠加的影响，其围岩变形速度比第III阶段，即第一次采动影响阶段大，但巷道在回采后即报废，不需要在回采工作面后方维护巷道。通过超前加强支护，增加沿空留巷内的支护阻力，减少巷中砼墩柱所受的载荷和留巷围岩的变形，降低在采面推进时支承压力给巷中砼墩柱造成的影响，保持留巷的稳定性。本发明沿空留巷的方法尤其适于底板或/和顶板较软的采煤工作面采用。本发明的其它变通方案1.巷中砼墩柱的横断面也可以为方形、矩形、椭圆形、多边形等。例如巷中砼墩柱横断面为长方形时，边长横向600mm士 100mm、纵向800mm士200mm ；巷中砼墩柱沿巷道间隔距离中心距: 5m。不过，以圆形断面为优选。2.墩柱模具采用可拆卸钢筒充填模具。巷中砼墩柱为无薄钢板外壁的普通带内筋的砼墩柱。这样，墩柱需增加横断面来提高墩柱的支护强度。3.巷中砼墩柱跟随掘进、由外向内施工掘进巷道先进行锚网索支护，然后在巷道横向中间安装钢筋笼、安设墩柱模具，用泵送砼至墩柱模具内浇注砼，构筑巷中砼墩柱。 其余与实施例相同。4.用浇注法构筑隔离墙在采面开始回采后，随回采工作面的推进，超前采面一定距离，在巷中砼墩柱之间浇注砼，构筑墩柱之间的“砼隔离墙”，砼隔离墙与巷中砼墩柱共同构成巷中支护体、亦即沿空留巷的巷旁支护体。超前距离要超出采面推进方向支承压力应力集中区的范围。砼隔离墙的宽度<巷中砼墩柱的直径。在浇注砼隔离墙的同时，在巷中砼墩柱左右两侧的巷道内、於浇注墩柱间砼隔离墙浇注作业点之后，进行临时加强支护， 且随浇注作业点的推进跟进支护。
权利要求
1.一种沿空留巷的方法，在回采工作面的顺槽掘进阶段，即对沿空留巷进行统筹安排 将回采工作面的顺槽与沿空留巷即下一区段采面的相邻顺槽“合二为一”、作为一条巷道掘进，二者之间构筑“巷中砼墩柱”支护，既作为顺槽巷中支护又作为沿空留巷巷旁支护体的一部分；亦即加宽掘进巷道断面，并根据沿空留巷经受两次支承压力作用的收缩率预留巷道断面面积，在巷道横向中间部位浇注钢筋砼墩柱即“巷中砼墩柱”，配合巷道的锚网索支护；巷中砼墩柱从回采工作面开切眼至停采线沿掘进巷道全长相间布置，将掘进巷道“一分为二” 一侧是顺槽，另一侧是沿空留巷；在巷中砼墩柱构筑后，在巷中砼墩柱之间构筑 “隔离墙”；隔离墙与巷中砼墩柱连接共同构成沿空留巷的巷旁支护体。
2.根据权利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的巷中砼墩柱的横断面为下列形状其中之一圆形、方形、矩形、椭圆形、多边形。
3.根据权利要求2所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的横断面为圆形的巷中砼墩柱，是薄壁钢筒带内筋的砼墩柱，即外壁为薄壁钢筒、内设钢筋骨架的砼墩柱；直径 500 800mm，沿巷道延伸方向的中心间距:1. 5m 5m。
4.根据权利要求3所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的薄壁钢筒带内筋的砼墩柱的构筑方法是在巷道中间设定位置安设墩柱模具，钢筋笼事先置于墩柱模具中，用泵送砼至墩柱模具内浇注，构筑巷中砼墩柱；墩柱模具采用双节抽拉式钢筒固定模具；该模具由外壁为薄壁钢筒的上、下端模具组成，上端模具嵌于下端模具中可上下抽拉滑动，浇注后即墩柱的钢筒外壁；由上、下端钢筋笼插接一体构成的纵向长度可调的钢筋笼即墩柱骨架；砼墩柱的砼浇注设备混凝土输送泵、搅拌机、上料输送机及配套电气设备，安装在平盘车上，进行移动施工；由安装在掘进巷道沿空留巷侧的连续牵弓丨绞车牵引拉移。
5.根据权利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的巷中砼墩柱、隔离墙， 二者的构筑时序是在巷道掘进到开切眼后，从开切眼由里向外分段构筑巷中砼墩柱；在一个分段的巷中砼墩柱浇注砼凝固后，构筑同一分段的隔离墙；隔离墙施工滞后墩柱施工 2 5墩；前一分段的隔离墙构筑完后，进行下一分段的构筑；每间隔一段距离，在巷中砼墩柱之间留出空间隔作行人、通风通道；回采开始后随回采工作面的推进，超前将空间隔逐一补上隔离墙。
6.根据权利要求1或5所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的隔离墙，其构筑方法是在巷中砼墩柱之间，利用墩柱模具外壁一侧的专用于连接固定钢丝网的上、下连接架， 吊挂钢丝网及石棉瓦，钢丝网、石棉瓦沿墩柱运顺一侧的切面垂直吊挂联成一道平面墙，并在沿空留巷一侧用喷浆机喷浆50 200mm厚的砼，筑成隔离墙。
7.根据权利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的隔离墙，是用浇注法构筑的“砼隔离墙”；构筑时序是在本区段采面开始回采后，随回采工作面推进，超前15 观天在巷中砼墩柱之间构筑“砼隔离墙”；构筑方法是在巷中砼墩柱之间联接钢筋、安装墩柱间充填模，泵送砼至墩柱间充填模，浇注砼隔离墙；同时，於作业点后进行临时加强支护，且随作业点推进跟进支护。
8.根据权利要求1所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的回采工作面为矿压大、 巷道变形大的回采工作面，采面回采后，在巷中砼墩柱两侧进行临时加强支护且随采面推进跟进支护；在巷中砼墩柱顺槽一侧，临时加强支护是在采面超前支承压力应力集中区的超前加强支护；在巷中砼墩柱沿空留巷一侧，临时加强支护包括超前、滞后加强支护，超前加强支护范围与顺槽一侧相同，滞后加强支护范围由采面下出口对应位置延续到其后一段距离，即采面后部支承压力应力集中区，随采面推进及时回撤和前移滞后加强支护后端的支护，并观测顶板压力和采动影响；当支护不能满足要求时及时加长滞后加强支护长度或 /和密度；在下一区段采面开始回采后，在沿空留巷内、即下一区段采面的轨道顺槽，随采面推进进行超前加强支护，支护范围是超前支承压力应力集中区。
9.根据权利要求8所述的沿空留巷的方法，其特征在于所说的临时加强支护，在巷中砼墩柱的顺槽一侧采用混合支护前段采用一字梁加单体支柱支护，后段即采面下出口处采用自移式运顺液压支架支护；在巷中砼墩柱的沿空留巷一侧，超前、滞后加强支护均采用自移式轨顺液压支架或/和一字梁加单体支柱支护；自移式运顺液压支架、自移式轨顺液压支架均有“锚杆锚索避让保护机构”，即顶梁上有带凹槽的活动顶板以及推移活动顶板的顶调千斤顶。
10.根据权利要求1所述的沿空留巷的方法专用的墩柱模具组件，其特征在于包括钢筒模具、钢筋笼及卡箍；钢筒模具为双节抽拉式钢筒固定模具，由上、下端模具(7、9)组成； 上端模具(7)包括上端圆筒(16)及其定位圈(17)；下端模具(9)包括下端圆筒及其定位圈(17)；上、下端圆筒(16、21)均为薄壁钢筒；定位圈(17)是为钢筋笼定位的钢筋圈； 上端圆筒(16)下端内嵌于下端圆筒可上下滑动；上、下端圆筒(16、21)即墩柱钢筒外壁；钢筋笼由上、下端钢筋笼(8、10)联接而成，二者(8、10)均由钢筋圈(19)及其外圆周焊接的纵向钢筋(18)构成；下端钢筋笼(10)纵向钢筋上端有钢筋连接套管(20)，上端钢筋笼(8)纵向钢筋下端插入下端钢筋笼(10)的钢筋连接套管00)中，构成纵向长度可调的钢筋笼即墩柱骨架；在上端圆筒(16)筒壁上有上连接架(13)，筒壁上口处有注浆口(14)； 在下端圆筒筒壁上有下连接架(1 ；联钢丝网或钢筋用的上、下连接架(13、1幻均由两个纵向钢筋架组成；上、下两对钢筋架在圆筒横断面的方位对应相同；钢筋架位置有两种一种是钢筋架偏向上下端圆筒一侧，每两个钢筋架在圆筒横断面的径向夹角< 45°， 钢筋架径向高度与径向夹角配合，使每两个钢筋架外侧表面之间所成平面与墩柱外圆表面相切；另一种是上、下每两个钢筋架分别设置在上下端圆筒的前后两侧，对称分布；前后两侧指掘进方向的前后。在钢筒模具外围有固定风动振动棒的卡箍(11)。
全文摘要
一种沿空留巷的方法，在回采工作面顺槽掘进阶段即对沿空留巷进行统筹安排将采面顺槽与沿空留巷即下一区段顺槽合二为一、作一条巷道掘进，二者之间构筑巷中砼墩柱，既作巷中支护又作沿空留巷巷旁支护体的一部分；亦即加宽掘进巷道断面，根据沿空留巷经受两次支承压力的收缩率预留巷道断面，在巷道横向中间浇注钢筋砼墩柱，配合锚网索支护。巷中砼墩柱沿掘巷全长相间布置，将掘巷一分为二。墩柱构筑后在墩柱之间构筑隔离墙。回采开始后随采面推进根据需要在墩柱两侧进行临时加强支护。本发明对采面顺槽掘进与沿空留巷进行统筹安排并设巷中砼墩柱支护，大大提高留巷巷旁支护强度和支护阻力，有效控制两次采动的支承压力影响。尤其适于底板或/和顶板较软的采煤工作面采用。
文档编号E21D11/08GK102337904SQ201110267050
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者贾民 申请人:贾民