[发明专利]矿井沿空留巷膏体充填墙体的接顶方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井采煤工作面无煤柱开采技术，尤其涉及矿井采煤工作面巷旁充填沿空留巷技术。

背景技术

目前巷旁充填沿空留巷是国内外矿井普遍采用的一种无煤柱开采技术，通常利用高水材料、混凝土和膏体材料等作为巷旁充填材料，将预配比好的充填材料注入充填模板内，充填材料凝固后支撑巷道侧向顶板，将该条巷道保留下来为下一区段工作面服务。实施沿空留巷技术不仅可以提高煤炭资源回收率，降低生产成本，而且有利于防治矿井冲击地压、煤与瓦斯突出等重大灾害事故，并对矿井可持续发展和基于巷旁矸石充填实现绿色开采起到重要支撑作用。相对而言，由于膏体充填材料前期强度较高、支撑时间长、花费较少，是目前沿空留巷较常用的充填材料，但其在充填过程中不能有效接顶，使墙体顶面与顶板之间存在缝隙，不仅会导致工作面侧向顶板下沉冲击破坏充填体，而且易导致采空区漏风，发生采空区煤炭自燃。

为了解决巷旁充填沿空留巷接顶问题，中国专利公开号CN101792291A公开了一种高水膨胀材料，这种材料膨胀率可达到10～30％，接顶率优于膏体材料，但是高的膨胀率导致材料凝固后充填体内部呈蜂窝状，强度大大降低，当顶板下沉过大时容易造成充填体破坏，无法对上覆岩层进行有效的支撑，从而达不到沿空留巷的目的；除此，这种材料的成本较高，无法推广使用。中国专利公开号CN102296987A公开了一种巷旁充填沿空留巷软介质接顶方法，其通过在充填体和顶板之间加入软方木或橡胶材料、皮囊等软介质接顶，该技术虽然在一定程度上达到了充填体顶面与巷道顶板相结的效果，但施工时需在充填体和顶板预留一定的高度，再安放软介质材料，且要求软质材料强度与充填材料凝固1天后抗压强度相同或相近，操作比较繁琐，成本较高，而且在充填材料充填完毕软介质还未安放期间，工作面顶板有可能冲击下沉，破坏充填体。

发明内容

为了克服上述膏体充填沿空留巷接顶技术的缺陷，本发明提供一种新的接顶方法。该方法是当充填材料注入模版未凝固前，在充填材料模板侧向施加水平推力，推动未凝固的充填体上升以达到接顶的目的。

技术方案是，一种矿井沿空留巷膏体充填墙体的接顶方法，具体步骤是：

第一步：首先计算充填模板的架设宽度b₀，该宽度b₀等于充填体设计宽度b₁加上充填体推挤接顶后减小的宽度Δh；

上述Δh＝b₁/η-b₁

其中：b₁为充填体设计宽度；η为充填率；一般选取85％～90％。

第二步：当工作面预充填段煤层开采完一个工作循环并移架后，及时在预充填段的采空区或巷道内支撑单体液压支柱和木支柱，即在靠近采空区一侧支撑一排间距为0.8m的木支柱，其余地段安设间排距为0.8m的单体液压支柱；当工作面开采长度达到一次充填长度2m～3m时，按计算的宽度b₀架设内外侧充填模板，内侧充填模板固定在木支柱内侧，拆除充填模板内的单体液压支柱，在外侧模板的外侧留有一排单体液压支柱，单体液压支柱与外侧模板之间预留有一定间距，该间距等于千斤顶的初始高度；

第三步：在单体液压支柱与外侧模板之间平均布置两排千斤顶，安设时在每根单体液压支柱上安装上、下两组卡箍，将千斤顶固定在卡箍上，上箍卡同时用于安装倾斜支柱，倾斜支柱把单体液压支柱撑住；

第四步：将预配比好的似膏体充填材料用充填泵注入充填模板内；待充填材料高度达到实际充填高度的85％～90％时，停止注入，要求注入时间小于充填材料初凝时间，然后通过液压泵站用注压枪同时给2排千斤顶注压，使得每组千斤顶油压表保持2MPa的压力，千斤顶水平推动外侧模板前进，挤压充填材料上升，待充填材料上升接顶后，维持千斤顶压力在3MPa，并拔出注压枪；

第五步：待充填材料终凝后，将千斤顶泄压并拆除，同时拆除卡箍、倾斜支柱、单体液压支柱以及内外模板，移至到下一充填地段，进行下一循环，木支柱不再回撤。

本发明的有益效果是：

1、本发明在充填材料凝固前施加水平推力，使充填体宽度收缩、高度增加，直至充填材料与巷道顶板接合，充填材料凝固后，形成的墙体与顶板之间缝隙彻底消除，避免采空区漏风和防止煤炭自燃。

2、本发明利用矿上普通的似膏体作为充填材料，不需要其他软材料充填，充填成本很低，适合各类顶板条件及不同煤层厚度的工作面。