[实用新型]坚硬顶板沿空留巷巷旁分层承载充填结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用在煤矿井下的一种充填技术，具体涉及坚硬顶板条件下沿空留巷巷旁充填结构及施工方法。

背景技术

沿空留巷巷旁充填是煤矿开采技术的一项重大改革，此项技术不仅可提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面，而且它也是矿山进行采煤方法改革最有效的途径。

目前，国内外常用的沿空留巷巷旁充填方式主要有水泥基膏体充填、矸石带充填、高水速凝材料充填等等。由于坚硬顶板条件下沿空留巷，工作面侧向基本顶悬顶时间长，悬顶距大，上述三个充填方式存在的缺陷是：巷旁充填体将承受很大的顶板压力，对于水泥基膏体充填体，其初期强度低、可缩性较差，不能较好地适应坚硬岩层运动规律；矸石带充填工作量大，矸石带提供的支护阻力较小，支护效果较差；高水速凝材料成本较高，支护强度低，不适应沿空巷道的高压突变性，工作面二次采动期间，充填体很容易变形破坏，造成采空区漏风严重，给矿井的通风和巷道的维护工作带来了很大的困难。

实用新型内容

为了克服现有坚硬顶板条件下沿空留巷充填结构施工复杂、成本高、让压不确定的缺陷，本实用新型提供一种新型的充填技术，这是一种不等强的组合充填结构，这种不等强的组合充填结构具有让压功能，其下层充填体可提供较高的支护强度。

为了实现上述任务，本实用新型的分层承载充填结构是由上下两层不等强充填体组合而成，上层充填体是用宽为0.4-0.6米、长1.2-1.5米的让压矸石袋堆积起来的；所述的下层充填体是一个高强膏体充填墙。

和其他用于沿空留巷的充填结构相比，本实用新型有如下优势：

1、利用不等强体进行组合充填，兼顾了矸石带充填与膏体充填的优势，针对悬顶时间长，悬顶距大的坚硬顶板，该结构前期能提供较好的让压作用，缓解顶板下沉，使充填体不至于在较高的顶板压力下被压坏，后期整体结构则提供较高的支护阻力，保证了沿空留巷的稳定性。

2、本实用新型的上层充填体具有让压作用，让压的高度在合理的范围之内完全可以大于顶板下沉的高度，坚硬顶板可能发生小的无预兆冲击完全可以顶住，所以施工时，为了保证留巷的成功，在下层充填体凝结前，只需使用巷旁单体液压支柱作为滞后支护和采空区木支柱进行初期支护，不用成本较高的锚杆支护，稳定性好，降低了施工成本；当留巷使用完之后，留巷内全部的单体液压支柱都可以回收，进一步降低了留巷的成本。

总之，本实用新型的充填体在降低充填体成本和施工成本的前提下，实现了让压量完全可以顶住顶板下沉量的目的，虽然表面上看结构简单，但是它解决了本领域技术人员想解决而没有解决的技术问题，具有显著的进步。

附图说明

图1为本实用新型结构的立体图。

图2为本实用新型结构的具体施工示意图。

图中标号分别表示：1-下层充填体，2-上层充填体，3-喷浆机，4-喷浆管道，5-超前支护，6-工作面单体液压支柱，7-工作面，8-充填模板，9-留巷，10-不等强组合充填体，11-木支柱，12-采空区，13-临时支护，14-滞后支护。

具体实施方式

图1是本实用新型的结构示意图，从图中可以看出，它是由上层充填体2和下层充填体1两种不等强充填体组合而成的，上层充填体是用宽为0.4-0.6米、长1.2-1.5米的让压矸石袋堆积起来的；所述的下层充填体是一个高强膏体充填墙。

下面列举一个实施例详细说明能够实施本实用新型结构的方式。

取上层充填体充填高度为h₁，上层充填体中的让压矸石袋的充填材料由质量比为1∶1.7∶5的水、水泥和碎矸石混合物组成，要求该混合物初凝时间为30-40min，终凝时间1.5-2.5h，终凝后矸石袋抗压强度达到2-3MPa；28天后矸石袋抗压强度达到10-20MPa；

取下层充填体的膏体充填墙充填高度为h₂，膏体充填墙由质量比为1∶0.3∶0.2∶0.5∶0.2∶0.3∶0.6的水、水泥、废石膏、高炉矿渣、废石灰、粉煤灰和矸石粉混合物形成；要求膏体充填墙材料的抗压强度1天达到5-10MPa，3天达到10-20MPa，7天达到20-28MPa，28天达到30-35Mpa；

上述充填高度h₁和h₂由以下方法确定：

第一步：根据采高值和直接顶厚度计算岩梁实际沉降值S_A

S_A＝h-m_z(K_A-1)

式中：