一种预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法与流程

本发明涉及一种预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道。

背景技术：

随着煤矿机械化采煤程度的不断提高，工作面普遍采用综合机械化采煤法，在我国主要产煤区域，借助天然的地质条件优势，工作面推进距离越来越长，准备周期也随之增加。为解决工作面接续紧张的问题，同时提高资源回收率，近年来，煤矿开采领域发展了沿空留巷巷道技术。

但目前的沿空留巷巷道技术存在诸多问题，主要表现在：留巷施工严重影响工作面生产效率；留巷充填需要较长时间才能达到设计强度，导致施工作业紧张、施工效率低，不能满足工作面快速推进需求，制约矿井产量；对于深部、软岩、冲击、高瓦斯等矿井，沿空留巷巷道施工作业位于工作面后部的采空区，也存在一定的安全风险。

综上所述，目前还没有一种对工作面生产效率影响较小，能够满足工作面高产需求，并且安全的沿空留巷巷道技术。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道。

本发明采用的技术方案如下：

一种预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道，布设于待采工作面与相邻工作面之间，沿走向砌筑有墩柱，所述墩柱两侧形成待采工作面割煤巷和预留巷，所述待采工作面割煤巷靠近待采工作面，满足待采工作面割煤要求，宽度为1-2m，所述预留巷靠近相邻工作面，服务于待采工作面和相邻工作面，满足辅助材料运输要求，宽度为3-5m。

上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道在待采工作面准备期间掘出。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道中，所述墩柱超前待采工作面回采进行，墩柱施工点在所述待采工作面超前支承压力影响范围之外前方。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道中，所述墩柱底端设正方形墩柱平台，规格为1200-1500m；墩柱平台上设置波纹管，波纹管内套设有充填袋，墩柱上方顶板打有吊挂锚杆，规格为φ22×1000mm，间排距为1100mm×1100mm，充填袋通过吊挂锚杆固定。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道中，所述充填袋上设置有吊环，充填袋采用马蹄环或链条穿过吊环，使用螺母固定在吊挂锚杆上。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道中，所述墩柱上还安装若干个挡矸带吊挂横筋，间距为600-800mm。

一种预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道施工方法，施工上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道，包括如下步骤：

(a)在待采工作面准备期间，待采工作面与相邻工作面之间预掘出大断面巷道；

(b)在大断面巷道内，在待采工作面超前支承压力影响范围之外的前方，沿大断面巷道走向，砌筑墩柱，将大断面巷道分为待采工作面割煤巷和预留巷，所述待采工作面割煤巷靠近待采工作面，满足待采工作面割煤要求，宽度为1-2m，所述预留巷靠近相邻工作面，服务于待采工作面和相邻工作面，满足辅助材料运输要求，宽度为3-5m。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道中，所述墩柱(3)形成的步骤如下：

(a)在所述墩柱形成位置，施工正方形状墩柱平台；

(b)在所述墩柱上方顶板上，打规格为φ22×1000mm的吊挂锚杆，正方形布置，间排距为1100mm×1100mm；

(c)在墩柱平台上安装波纹管，在波纹管内套设充填袋，充填袋上设有吊环；

(d)采用马蹄环或链条穿过充填袋上的吊环，通过螺母固定在吊挂锚杆上，调节四个螺母的位置使充填袋袋口保持水平；

(e)安装挡矸带吊挂横筋，间距以600-800mm；

(f)浇筑。

在上述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道施工方法中，墩柱的浇筑分为两段进行：

(a)墩柱基础段：将充填材料缓慢充填至墩柱基础段顶端，保证充填袋垂直；

(b)墩柱接顶段：墩柱接顶段充填时，采用较慢的充填速度，保持渗水量恒定。

随着待采工作面的回采，在工作面后方的墩柱与墩柱之间安装挡矸袋，挡矸袋底部与底板接触，顶部吊挂在吊挂锚杆上，横向通过横筋限位，阻止墙体外移，根据待采工作面推进情况，向挡矸袋内充填发泡材料，直至接顶，形成挡矸墙体。

待采工作面推过后，待采工作面割煤巷被顶板垮落矸石充满，墩柱、挡矸袋和相邻工作面煤壁之间的预留巷被保留，实现沿空留巷巷道。

本发明的沿空留巷巷道和施工方法与现有技术相比具有以下优点：

①本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，利用预掘大断面巷内砌柱，达到沿空留巷巷道的目的，同时实现了沿空留巷巷道施工与工作面回采的平行作业，克服留巷施工影响工作面推进速度的弊端。

②本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，巷间墩柱砌筑工序前移，超前工作面进行施工，实现了留巷施工与工作面生产的平行作业，消除了相互干扰的弊端，且巷间墩柱施工无需考虑充填材料的早期强度，节省成本，提高经济效益。

③本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于在挡矸结构中，墩柱预留孔位，墩柱之间安装横向钢筋，用于挂设挡矸袋，袋内充填泡沫材料，形成密封墙体，隔绝采空区，避免采空区有害气体涌出和遗煤自燃。

④本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道将墩柱施工工序前移，工人施工由后方采空区转移至工作面超前段，改善了作业环境，特别是对于深部、软岩、冲击地压、高瓦斯等矿井，大幅度提高了施工安全性；同时，消除了因直接顶支护困难且易出现冒顶而产生的施工安全。

⑤本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于采用墩柱代替留巷隔离墙体，大大节省了充填材料用量，减少了辅助运输量，降低了劳动作业强度，提高了施工作业速度和经济效益；同时，墩柱之间可以作为行人和运料通道，提高顺槽运输效率。

⑥本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于墩柱之间吊挂充填袋，充填轻质发泡材料形成挡矸墙体，具有质量轻，弹性好，变形能力强的优点，在大变形条件下，挡矸墙体不会发生断裂，和墩柱、顶底板之间能够保持良好的贴合度，保证隔离效果。

⑦本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于采用预掘大断面巷道沿空留巷巷道，工作面通风断面积大，且形成“y”型通风，改善了通风条件，解决上隅角瓦斯积聚问题。

⑧本发明提供的预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道及施工方法，由于采用预掘大断面巷道沿空留巷巷道，巷内设置墩柱，改善了大断面巷道的顶板应力场分布，简化了工作面超前支护。

附图说明

为了使发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道结构示意图；

图2是图1a-a剖视图；

图3是图1b-b剖视图；

图4是图1c-c剖视图；

图5是本发明预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道墩柱结构示意图。

图中标记为：1-待采工作面，2-相邻工作面，3-墩柱，4-待采工作面割煤巷，5-预留巷，6-吊挂横筋，301-墩柱平台，302-波纹管，303-充填袋，304-吊挂锚杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1-5是本发明预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道的优选实施例。

所述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道，布设于待采工作面1与相邻工作面2之间，沿走向砌筑有墩柱3，所述墩柱3两侧形成待采工作面割煤巷4和预留巷5，所述待采工作面割煤巷4靠近待采工作面1，满足待采工作面1割煤要求，宽度为1-2m，所述预留巷5靠近相邻工作面2，服务于待采工作面1和相邻工作面2，满足辅助材料运输要求，宽度为3-5m。

在本实施例中，所述巷道是在待采工作面1准备期间掘出。

在本实施例中，所述墩柱3超前待采工作面1回采进行，墩柱3施工点在所述待采工作面1超前支承压力影响范围之外前方。

在本实施例中，所述墩柱3底端设墩柱平台301，呈正方形，规格为1200-1500m；墩柱平台301上设置波纹管302，波纹管302内套设有充填袋303，墩柱3上方顶板打有吊挂锚杆304，规格为φ22×1000mm，间排距为1100mm×1100mm，充填袋303通过吊挂锚杆304固定。

在本实施例中，所述充填袋303上设置有吊环，充填袋303采用马蹄环或链条穿过吊环，使用螺母固定在吊挂锚杆304上。

在本实施例中，所述墩柱3上还安装若干个挡矸带吊挂横筋6，间距为600-800mm。

所述预掘大断面巷内砌柱沿空留巷巷道的施工方法包括如下步骤：

(a)在待采工作面1准备期间，待采工作面1与相邻工作面2之间预掘出大断面巷道；

(b)在大断面巷道内，在待采工作面1超前支承压力影响范围之外的前方，沿大断面巷道走向，砌筑墩柱3，将大断面巷道分为待采工作面割煤巷4和预留巷5，所述待采工作面割煤巷4靠近待采工作面1，满足待采工作面1割煤要求，宽度为1-2m，所述预留巷5靠近相邻工作面2，服务于待采工作面1和相邻工作面2，满足辅助材料运输要求，宽度为3-5m。在本实施例中，所述墩柱3形成的步骤如下：

(a)在所述墩柱3形成位置，施工正方形状墩柱平台301；

(b)在所述墩柱3上方顶板上，打规格为φ22×1000mm的吊挂锚杆304，正方形布置，间排距为1100mm×1100mm；

(c)在墩柱平台301上安装波纹管302，在波纹管302内套设充填袋303，充填袋303上设有吊环；

(d)采用马蹄环或链条穿过充填袋303上的吊环，通过螺母固定在吊挂锚杆304上，调节四个螺母的位置使充填袋袋口保持水平；

(e)安装挡矸带吊挂横筋6，间距以600-800mm；

(f)浇筑。

其中，墩柱3的浇筑分为两段进行：

(a)墩柱基础段：将充填材料缓慢充填至墩柱基础段顶端，保证充填袋303垂直；

(b)墩柱接顶段：墩柱接顶段充填时，采用较慢的充填速度，保持渗水量恒定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。