[发明专利]一种大采高综放面过复杂空巷的分段式充填工艺与方法

说明书

技术领域

一种关于煤矿安全高效开采的发明，本发明涉及一种煤矿综放工作面安全快速通过工作面前方复杂空巷的方法，特别是涉及一种控制空巷围岩的三轴分段充填方法。

背景技术

我国煤炭产量大、煤矿个数多，各地矿区开采技术条件差异大，既有年产量只有几万吨的乡镇小煤矿，也有采用综采放顶煤开采的年产千万吨原煤的超大型矿井，年产千万吨原煤的大型矿井，建井复杂，开拓巷道和采区巷道数量多、里程长。尤其是采区巷道，为布置一个采煤工作面，至少要布置两条煤层顺槽作为运输及通风通道，而顺槽巷道又需要通过各种联络巷道与上山巷道等对接，造成采区内巷道布置极为复杂。对于采用综采放顶煤开采的大型矿井，由于煤层厚度大，各种采区巷道大都布置在开采煤层中。按正规布置出来的工作面，其前方煤体一般不存在空巷，只需要按规程进行采煤即可；对于为尽量回收煤炭资源而不得不在各种巷道密集交错的区域布置的非正规工作面而言，工作面前方煤体内将存在有各种类型的空巷，如按与工作面的平面关系看有平行工作面空巷、与工作面斜交的空巷；按与煤层的空间关系看又有与工作面同层的空巷、穿层空巷、顶板空巷和底板空巷等类型。传统的工作面过空巷技术一般采用顶板补打锚杆、锚索进行空巷补强支护或者架设木垛，防止空巷顶板垮落。木垛用于空巷的维护具有造价低、易安装的优点，但同时又具有稳定性不足的重大缺点；对于采高2～3米的一般工作面，由于顶板为岩石，采用打锚杆锚索甚至注浆的方法加固顶板是适用的。但对于综放工作面而言，其采高一般大于6米，采煤机割2～3米的煤后，其顶煤要通过支架放出，如果此时再打设过多锚杆和锚索甚至注浆加固顶板煤体，易造成加固后坚硬的顶煤无法下放的现象，因此综放工作面过同层空巷时不宜再打设过多锚杆锚索控制围岩。工作面前方遇断层时，常采用调斜工作面的方法使工作面依次通过断层，此技术也可用于采面过空巷。而高水材料是近年来随着充填开采的兴起而发展起来的一种新型煤矿充填材料，具有水体积比高的优点，一般能达到90％以上，且受压时体积应变只有0.00075～0.0030。在满足煤矿充填开采的同时，高水材料在其它领域的应用也越来越多，例如用于空巷的围岩控制， 由于其7d单轴抗压强度能达到0.4MPa左右，特别是在侧限压缩条件下其抗压强度可以更高，完全可以满足空巷顶板及围岩的控制，且采煤机可方便截割充填体。综上所述，锚杆及锚索用于综放工作面空巷围岩控制具有适用性差、顶煤放出率低的不足，木垛支撑具有稳定性差的缺点，而高水材料充填空巷优点突出，围岩控制效果好。

发明内容

针对锚杆锚索用于综放工作面空巷围岩控制顶煤不易放出、木垛支架稳定性差的不足，本发明提出了一种煤矿综放工作面过复杂空巷的三轴分段充填围岩控制方法，该方法采用木质模板构筑内部加设可切割的玻璃钢锚杆的充填体，不仅可以有效控制空巷围岩变形，且方便工作面安全快速通过空巷。

为解决传统综放工作面过空巷顶板不易控制的技术问题，我们采用以下技术方案：1，弃用传统的补加木垛支护的方式支撑顶板，在布置采面的同时对将要通过的空巷进行三轴分段充填，构筑充填体以支撑顶板；2，在工作面推进到前方空巷处提前调斜采面，使采面依次通过空巷，避免空巷处应力集中造成空巷破坏。

本发明的有益效果是：1，充填体代替原来的实体煤实现了对空巷顶板的支撑，并防止了使用过多锚杆锚索加固顶板，顶煤内过多的锚杆锚索造成的顶煤无法下放的现象；2，充填体代替木垛支护，克服了木垛支撑稳定性不足的缺点；3，分段构筑的充填体在侧限受压应力状态条件下具有足够强度可以安全地支撑顶板，防止空巷受采面超前支承压力而破坏；4，充填体内预埋可施加预应力的玻璃钢锚杆，在注入高水材料的同时拧紧螺母，使阻隔模板向内压缩，进而挤压充填体使其由被动承受顶板压力转变为主动对顶板施加支撑力，大大提高空巷顶板的稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做详细说明

图1是空巷的三轴分段充填构筑方法正面示意图

图2是空巷的三轴分段充填构筑方法左视示意图

图3是综放工作面过复杂空巷的第一个实施例的平面示意图

图4是综放工作面过复杂空巷的第二个实施例的平面示意图

图中1.采空区，2.充填支架，3.综放工作面，4.顺槽，5.空巷未充填区域，6.穿层空巷，7.煤层空巷，8.充填体，9.玻璃钢锚杆，10.阻隔模板，11.横梁，12螺母，13.注浆孔，14.顶板，15.底板。

具体实施方式