專利名稱：一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無煤柱開采模式的方法，尤其涉及一種基于中厚煤層綜采沿 空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻的方法。
背景技術(shù)：
沿空留巷技術(shù)自20世紀50年代在我國開始使用以來，一直是我國煤炭開采的重 要技術(shù)發(fā)展方向。無煤柱充填開采模式的推廣應用是當前我國煤礦生產(chǎn)建設中探索實現(xiàn)節(jié) 能減排循環(huán)經(jīng)濟思想和貫徹人類生存可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。我國現(xiàn)有礦井建 筑、鐵路、村莊，即“三下”壓煤儲量比重超過30%，受灰水威脅不能開采的煤炭資源不低于 10% (華北地區(qū)接近25%)。在埋深800m以下，受護巷煤柱開采傳統(tǒng)思想束縛不能開采的 儲量可能數(shù)以百億噸計。目前，國內(nèi)、外沿空留巷的巷旁支護方式有很多，主要有木垛、密集和墻體。墻體根 據(jù)材料和結(jié)構(gòu)又有很多種，比如矸石塊壘墻、矸石煤塊混凝土墻、混凝土充填墻、高水材料 墻以及其它各種材料的墻體。砌塊墻是一種傳統(tǒng)的沿空留巷巷旁支護方式，并沒有得到廣泛運用和推廣。經(jīng)過 研究發(fā)現(xiàn)，問題的關(guān)鍵在于墻體的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)砌塊墻在不同程度上主要存在以下三個問 題一、墻體結(jié)構(gòu)不合理，砌塊排列、壓縫、組合方式不合理、墻體受力狀態(tài)不好，防側(cè) 壓能力差，穩(wěn)定性差；二、砌塊強度太低，砌塊形狀、大小、長度、寬度對墻體的受力狀態(tài)不利；三、墻體寬度、高度、強度與巷道圍巖應力和頂板移動規(guī)律不適應。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一步的改進和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種基于中厚煤層綜采沿空留巷的砼 塊錯縫縱碼成墻方法，該成墻方法能夠降低煤礦開采成本，以及提高無煤柱開采模式的作 業(yè)效率。其技術(shù)解決方案是一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，包括以下步驟a制備混凝土砌塊，混凝土砌塊包括至少兩種不同重量類型及大小的砌塊；b將步驟a獲得的混凝土砌塊通過礦井井下運輸系統(tǒng)送至工作面砌筑留巷處，使 用混凝土砌塊砌筑墻體主體，墻體主體由位于奇數(shù)層高上的混凝土砌塊與位于偶數(shù)層高上 的混凝土砌塊從下至上縱碼形成，其中位于奇數(shù)層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成的砌 縫，與位于偶數(shù)層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成的砌縫之間為錯縫布置，上述墻體主體 在lm、l. an或1. 5m高度位置以下墻體部分的砌筑使用重量大的混凝土砌塊，上述高度位置 以上墻體部分的砌筑使用重量輕的混凝土砌塊；
c在上述墻體主體完成后，在墻體主體的頂部與礦井巷道的頂板之間均衡地塞入 裝有粉煤灰的支撐袋。上述砼塊錯縫縱碼成墻方法，還包括步驟d在步驟c完成后的墻體主體的外側(cè)噴射IOOmm厚的混凝土層對墻體進行封閉。上述步驟a中，用于制備混凝土砌塊的混凝土進行振實后使用，獲得的混凝土砌 塊脫模后在養(yǎng)護期內(nèi)進行養(yǎng)護，使混凝土砌塊達100%的設計強度；上述步驟b中，砌縫用 水泥砂漿灌滿并溝縫。上述步驟c中，包括對墻體主體進行支護步驟，該步驟包括在工作面端頭往前， 使用三路一字梁配單體支柱進行支護，從砌墻施工處向后，在原三路一字梁支護下，再增加 一路一字梁配單體支柱進行加強支護；在砌墻施工地點前、端頭架后的空間，使用三路η 型鋼抬棚支護，即η型鋼配合單體液壓支柱進行支護，一梁兩柱，在端頭架拉移后，立即在 端頭架后進行支護；在采空區(qū)側(cè)采用掩體支架或懸移支架進行臨時支護。上述步驟a中，混凝土砌塊包括四種不同重量類型及大小的砌塊，將其分成兩個 混凝土砌塊組，其中一個混凝土砌塊組由第一種混凝土砌塊與第二種混凝土砌塊組成，另 一個混凝土砌塊組由第三種混凝土砌塊與第四種混凝土砌塊組成；上述第一種混凝土砌塊 與第三種混凝土砌塊之間，除在厚度上第三種混凝土砌塊小于第一種混凝土砌塊外，其它 規(guī)格相同；上述第二種混凝土砌塊與第四種混凝土砌塊之間，除在厚度上第四種混凝土砌 塊小于第二種混凝土砌塊外，其它規(guī)格相同；并且，第一種混凝土砌塊與第二種混凝土砌塊 之間除在厚度上相同外，其它規(guī)格方面第二種混凝土砌塊均小于第一種混凝土砌塊，第三 種混凝土砌塊與第四種混凝土砌塊之間除在厚度上相同外，其它規(guī)格方面第四種混凝土砌 塊均小于第三種混凝土砌塊。本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果本發(fā)明將水泥、砂、水、粉煤灰、石子按一定強度要求制配混凝土，采用機械攪拌， 及鋼板定制模具制作兩種及兩種以上重量類型及大小的混凝土砌塊，通過井下運輸系統(tǒng)送 至工作面砌筑留巷處，按錯縫縱碼的方式形成墻體，能夠起到抵抗側(cè)壓的作用，墻體主體如 1. 2m以下高度采用重量大的混凝土砌塊如厚度加厚砌塊砌筑，為減少工人勞動強度，減輕 砌塊重量，墻體1. 2m以上高度，使用重量輕的混凝土砌塊如厚度小一些的砌塊砌筑。若伴 有嚴重側(cè)壓，對墻體主體采取加強穩(wěn)定支柱支護措施，待頂板壓力穩(wěn)定后，在墻體外側(cè)噴射 IOOmm的混凝土層封閉墻體，墻體主體上方塞入裝入粉煤灰的支撐袋進行接頂。本發(fā)明在工 作面推進過程中，可在單體支護與掩護支架或懸移支架保護等的條件下，采用錯縫縱碼砌 墻方式，壘砌巷旁支護墻體，并隨工作面的開采推進，不斷前移；能夠發(fā)揮諸如留巷墻體 的整體穩(wěn)定、縱向適當讓壓、橫向抗側(cè)壓、留巷砌筑工藝簡約化等效能，減少了傳統(tǒng)采掘煤 礦的留設煤柱量，提高了回采率；并且在高瓦斯礦井中，可預抽瓦斯，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，降 低瓦斯爆炸事故，降低開采煤礦后的留巷成本，以及提高無煤柱開采模式的作業(yè)效率。
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明圖1示出了本發(fā)明中墻體主體的一部分。圖2示出了本發(fā)明中第一種混凝土砌塊，為1. an等高度位置以下墻體主體部分在奇數(shù)層上使用的混凝土砌塊。圖3示出了本發(fā)明中第二種混凝土砌塊，為1. an等高度位置以下墻體主體部分在 偶數(shù)層上使用的混凝土砌塊。圖4示出了本發(fā)明中第三種混凝土砌塊，為1. ail等高度位置以上墻體主體部分在 奇數(shù)層上使用的混凝土砌塊。圖5示出了本發(fā)明中第四種混凝土砌塊，為1. ail等高度位置以上墻體主體部分在 偶數(shù)層上使用的混凝土砌塊。圖6示出了本發(fā)明中墻體主體在奇數(shù)層上混凝土砌塊的排列方式，為其平面圖。圖7示出了本發(fā)明中墻體主體在偶數(shù)層上混凝土砌塊的排列方式，為其平面圖。圖8示出了本發(fā)明中在墻體主體寬度方向上混凝土砌塊的排列方式，為其側(cè)視 圖。圖9示出了本發(fā)明中在墻體主體長度方向上混凝土砌塊的排列方式，為其主視 圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，為了使本發(fā)明的 目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更清楚、明確，以下將結(jié)合附圖與實施例，對本發(fā)明進一步詳細說 明。本發(fā)明提供了一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，將水泥、砂、水、 粉煤灰、石子按一定強度要求制配混凝土，采用機械攪拌、振動(實)，鋼板定制模具制作四 種不同重量類型及大小的混凝土砌塊，混凝土砌塊脫模后進行一段時間養(yǎng)護，使混凝土砌 塊達100%的設計強度；為了便于實施可將其分成兩個混凝土砌塊組，其中一個混凝土砌 塊組由第一種混凝土砌塊1與第二種混凝土砌塊2組成，另一個混凝土砌塊組由第三種混 凝土砌塊3與第四種混凝土砌塊4組成，上述第一種混凝土砌塊1與第三種混凝土砌塊3之 間，除在厚度上第三種混凝土砌塊小于第一種混凝土砌塊外，其它規(guī)格相同，上述第二種混 凝土砌塊2與第四種混凝土砌塊3之間，除在厚度上第四種混凝土砌塊小于第二種混凝土 砌塊外，其它規(guī)格相同，并且，第一種混凝土砌塊與第二種混凝土砌塊除在厚度上相同外， 其它規(guī)格方面第二種混凝土砌塊均小于第一種混凝土砌塊，第三種混凝土砌塊與第四種混 凝土砌塊除在厚度上相同外，其它規(guī)格方面第四種混凝土砌塊均小于第三種混凝土砌塊， 參見圖2至圖5。將上述混凝土砌塊通過礦井井下運輸系統(tǒng)送至工作面砌筑留巷處，使用 混凝土砌塊砌筑墻體主體，墻體主體由位于奇數(shù)層高上的第一、第三種混凝土砌塊1、3與 位于偶數(shù)層高上的第二、第四種混凝土砌塊2、4縱碼形成，其中位于奇數(shù)層高上的相鄰混 凝土砌塊之間形成的砌縫5，與位于偶數(shù)層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成的砌縫6之間 為錯縫布置，上述墻體主體在lm、l. an或1. 5m高度位置以下墻體部分的砌筑使用重量大的 混凝土砌塊如第一種、第二種混凝土砌塊，上述高度位置以上墻體部分的砌筑使用重量輕 的混凝土砌塊如第三種、第四種混凝土砌塊，上述砌縫用水泥砂漿灌滿并溝縫結(jié)合；參見圖 1、圖6、圖7、圖8及圖9。在上述墻體主體完成后，在墻體主體的頂部與礦井巷道的頂板之 間均衡地塞入裝有粉煤灰的支撐袋，使支撐袋接頂對頂板適當讓壓。然后在墻體主體的外 側(cè)噴射IOOmm厚的混凝土層對墻體進行封閉。
上述方式中，包括對墻體主體進行支護步驟，該步驟包括在工作面端頭往前，使 用三路一字梁配單體支柱進行支護，從砌墻施工處向后，在原三路一字梁支護下，再增加一 路一字梁配單體支柱進行加強支護，為保證端頭支架后砌墻施工工作空間的安全，在砌墻 施工地點前、端頭架后的空間，使用三路η型鋼抬棚支護，即η型鋼配合單體液壓支柱進 行支護，一梁兩柱，在端頭架拉移后，立即在端頭架后進行支護。為保護砌筑施工現(xiàn)場，在采 空區(qū)側(cè)采用掩體支架或懸移支架進行臨時支護。留巷內(nèi)單體支護及采空區(qū)側(cè)支架支護均可 起到加強支護和適當讓壓的作用，是為了滿足頂板運動的要求，采取了先讓后抗，先給定變 形后限定變形的控制機理。同時采空區(qū)側(cè)支架支護可提供工人勞動空間及設備及時回撤的 要求。應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本 發(fā)明專利保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán) 利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，其特征在于包括以下步驟 a制備混凝土砌塊，混凝土砌塊包括至少兩種不同重量類型及大小的砌塊；b將步驟a獲得的混凝土砌塊通過礦井井下運輸系統(tǒng)送至工作面砌筑留巷處，使用混 凝土砌塊砌筑墻體主體，墻體主體由位于奇數(shù)層高上的混凝土砌塊與位于偶數(shù)層高上的混 凝土砌塊縱碼形成，其中位于奇數(shù)層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成的砌縫，與位于偶數(shù) 層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成的砌縫之間為錯縫布置，上述墻體主體在lm、l. an或 1.5m高度位置以下墻體部分的砌筑使用重量大的混凝土砌塊，上述高度位置以上墻體部分 的砌筑使用重量輕的混凝土砌塊；c在上述墻體主體完成后，在墻體主體的頂部與礦井巷道的頂板之間均衡地塞入裝有 粉煤灰的支撐袋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，其特征在于還 包括步驟d在步驟c完成后的墻體主體的外側(cè)噴射IOOmm厚的混凝土層對墻體進行封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，其特征在于 所述步驟a中，用于制備混凝土砌塊的混凝土進行振實后使用，獲得的混凝土砌塊脫模后在養(yǎng)護期內(nèi)進行養(yǎng)護，使混凝土砌塊達100%的設計強度；所述步驟b中，砌縫用水泥 砂漿灌滿并溝縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，其特征在于 所述步驟c中，包括對墻體主體進行支護步驟，該步驟包括在工作面端頭往前，使用三路一字梁配單體支柱進行支護，從砌墻施工處向后，在原三路一字梁支護下，再增加一路 一字梁配單體支柱進行加強支護；在砌墻施工地點前、端頭架后的空間，使用三路η型鋼 抬棚支護，即η型鋼配合單體液壓支柱進行支護，一梁兩柱，在端頭架拉移后，立即在端頭 架后進行支護；在采空區(qū)側(cè)采用掩體支架或懸移支架進行臨時支護。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，其特征在于 所述步驟a中，混凝土砌塊包括四種不同重量類型及大小的砌塊，將其分成兩個混凝土砌塊組，其中一個混凝土砌塊組由第一種混凝土砌塊與第二種混凝土砌塊組成，另一個 混凝土砌塊組由第三種混凝土砌塊與第四種混凝土砌塊組成；上述第一種混凝土砌塊與第 三種混凝土砌塊之間，除在厚度上第三種混凝土砌塊小于第一種混凝土砌塊外，其它規(guī)格 相同；上述第二種混凝土砌塊與第四種混凝土砌塊之間，除在厚度上第四種混凝土砌塊小 于第二種混凝土砌塊外，其它規(guī)格相同；并且，第一種混凝土砌塊與第二種混凝土砌塊之間 除在厚度上相同外，其它規(guī)格方面第二種混凝土砌塊均小于第一種混凝土砌塊，第三種混 凝土砌塊與第四種混凝土砌塊之間除在厚度上相同外，其它規(guī)格方面第四種混凝土砌塊均 小于第三種混凝土砌塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于綜采沿空留巷的砼塊錯縫縱碼成墻方法，包括步驟制備混凝土砌塊，混凝土砌塊包括至少兩種不同重量類型及大小的砌塊；將混凝土砌塊送至工作面砌筑留巷處，砌筑墻體主體，墻體主體由位于奇數(shù)層高上的砌塊與位于偶數(shù)層高上的砌塊縱碼形成，其中位于奇數(shù)層高上相鄰混凝土砌塊之間形成的砌縫，與位于偶數(shù)層高上的相鄰混凝土砌塊之間形成應的砌縫之間為錯縫布置，墻體主體在1.2m高度位置以下的砌筑使用重量大的混凝土砌塊，高度位置以上的砌筑使用重量輕的混凝土砌塊；在墻體主體與頂板之間塞入裝有粉煤灰的支撐袋。本發(fā)明能夠降低開采煤礦后的留巷成本，以及提高無煤柱開采模式的作業(yè)效率。
文檔編號E21F15/04GK102071941SQ20101055869
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者張培森, 文志杰, 李洪, 林東才, 林惠立, 林躍忠, 魏夕合 申請人:山東科技大學