预掘导硐充填人造帮二次复用巷旁支护成巷方法

摘要

本发明公开了一种预掘导硐充填人造帮二次复用巷旁支护成巷方法，首先在回采巷道掘进前预掘导硐并充填形成人造帮，然后沿人造帮两侧分别先后掘进回采巷道，充填人造帮先后作为两个回采巷道的巷旁支护，为两个工作面开采服务。与现有无煤柱护巷技术中的沿空留巷技术相比，本发明中回采巷道直接垮落，不用维护，断面收缩率小，在厚煤层综放开采、深部高应力煤层开采等复杂条件下同样适用；采用预掘导硐进行充填，充填时导硐两侧均为实体煤，充填时不用两侧模板，工艺简单、施工速度快。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿无煤柱护巷技术。

背景技术

无煤柱护巷技术是煤矿开采技术的重要发展方向，不仅可以减少煤炭资源的浪 费，提高资源回收率，而且消除了因留设煤柱而产生的应力集中现象，对防治矿井 冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害非常有利，同时，对矿井可持续化发展及实现 绿色开采也具有重要作用。

目前常用的无煤柱护巷技术主要有沿空留巷和沿空掘巷两种。

所谓的沿空留巷技术，是指在采煤时，沿采空区边缘利用支护材料维护原回采 巷道，将原回采巷道作为下一个工作面的回风巷道，存在的缺陷是：

一是，由于上一工作面的回采巷道和下一个工作面的回风巷道是一条巷道，使 得巷道受上下两个工作面的采动影响，矿压显现剧烈，断面收缩率大，特别是厚煤 层综放开采、深部高应力煤层以及坚硬顶板等条件时，沿空留巷维护非常困难，往 往需要进行多次返修，且充填体易压坏，产生裂缝导致采空区漏风，对易自燃、瓦 斯含量高的煤层开采非常不利。

二是，由于在留巷时，需要在采空区边缘利用支护材料建造一道临时墙体，建 造时，先用单体支柱临时支护，然后堆砌矸石墙体，或架支模板进行充填，施工工 艺复杂，充填速度慢，影响采煤进度。

三是，由于巷旁充填体接顶率低，切顶效果差，导致充填体承受压力较大，易 产生裂缝，又易造成向采空区漏风，容易引起煤炭自燃。

所谓沿空掘巷技术，是指沿采空区边缘掘进巷道或仅留很窄煤柱掘进巷道，根 据是否留煤柱分为完全沿空掘巷和留小煤柱沿空掘巷两种方式，存在的缺陷是：

采用完全沿空掘巷时，巷道采空区侧需要充填或堆砌一定宽度的矸石带等，施 工工艺较复杂；掘巷时采空区与巷道直接贯通，造成采空区漏风，且采空区的水与 有害气体易进入巷道，对采空区防火、巷道掘进安全等非常不利；不适用于易自燃、 瓦斯含量高、涌水量大的煤层；

采用留小煤柱沿空掘巷时，将浪费一定的煤炭资源，而且煤柱稳定性差，易失 稳、片帮，新鲜风流可通过煤柱裂隙进入采空区，易引起采空区发火。

发明内容

为了克服无煤柱护巷技术中巷道维护困难、断面收缩率大，采煤速度慢、支护 效果差和采空区漏风的缺点，本发明提供一种预掘导硐充填人造帮二次复用巷旁支 护成巷方法。

本发明的技术方案是：

一种预掘导硐充填人造帮二次复用巷旁支护成巷方法，其特征在于：

第一步：第一工作面上、下回采巷道的掘进

第1.1步：预掘第一工作面下回采巷道导硐

在第一工作面下回采巷道掘进前，首先在第一工作面下回采巷道的下帮位置， 掘进2m宽的第一工作面下回采巷道导硐，第一工作面下回采巷道导硐与第一工作 面下回采巷道等高等长，并做临时支护；

第1.2步：第一工作面下回采巷道导硐的充填

第一工作面下回采巷道导硐掘进完成后，向第一工作面下回采巷道导硐中充填 凝固材料，形成第一工作面人造帮；

第1.3步：第一工作面上、下回采巷道同时掘进

待第一工作面下回采巷道导硐全部充填完毕，凝固1～2个月后，沿第一工作面 人造帮掘进第一工作面下回采巷道，其中第一工作面人造帮成为第一工作面下回采 巷道的一侧墙体，同时按照常规方法掘进第一工作面上回采巷道；

第二步：第一工作面开采

第一工作面下回采巷道布置完成后，进行第一工作面的开采；随着第一工作面 的开采，开采后的第一工作面上、下回采巷道不再进行维护，直接报废，与采空区 一起逐渐垮落，垮落的采空区和报废回采巷道的顶板岩层逐步稳定；

第三步：第二工作面上、下回采巷道的掘进

在第一工作面开采的同时或者在第一工作面开采完以后再沿第一工作面人造 帮另一侧掘进第二工作面上回采巷道，第一工作面人造帮成为第二工作面上回采巷 道的一侧墙体，第二工作面下回采巷道掘进按照上述步骤一下回采巷道掘进方法进 行；

第四步：第二工作面开采以及第三工作面上、下回采巷道掘进分别沿用上述步 骤二和三，以此类推，直至该区段所有工作面开采完毕。

本发明的优点体现在：

1、与现有无煤柱护巷技术中的沿空留巷技术相比，本发明中回采巷道直接垮 落，不用维护，断面收缩率小，在厚煤层综放开采、深部高应力煤层开采等复杂条 件下同样适用；采用预掘导硐进行充填，充填时导硐两侧均为实体煤，充填时不用 两侧模板，工艺简单、施工速度快。

2、由于导硐充填体与顶板直接接顶，采空区始终被充填体隔绝，能有效防止 完全沿空掘巷时因采空区漏风以及采空区内水与瓦斯等有害气体进入巷道造成的 采空区发火、巷道涌水和瓦斯爆炸等安全事故；能有效隔绝采空区，防止采空区漏 风，避免采空区煤炭自燃事故发生，对防火非常有利。

3、充填体采用混凝土充填料和钢筋，强度大、韧性高，切顶效果好，有利于 减小侧向顶板压力，基本消除了因片帮导致的巷道失稳现象。

4、由于提前充填导硐预埋人造墙体，消除了沿空留巷时充填速度慢对工作面 开采的影响。

5、与现有无煤柱护巷技术中的完全沿空掘巷技术相比，本发明掘进回采巷道 时无需在采空区侧充填或堆砌矸石带，施工工艺简单，巷道掘进速度快。

6、由于彻底取消了煤柱，与留小煤柱沿空掘巷技术相比，减少了煤炭资源的 浪费，提高了资源回收率。

总之，本发明通过预埋人造墙体作为回采巷道的一侧墙体，不但实现了完全无 煤柱护巷，而且巷道掘进和充填工艺简单，成巷速度快，对生产影响小，巷道围岩 的稳定性和安全性得到显著提高。另外，本发明综合经济效益好，对煤层厚度、采 煤方法、煤层赋存条件、顶底板条件、自燃情况以及瓦斯水文条件等的适应性强， 极大地扩大了无煤柱护巷技术的适用范围。

附图说明

图1为本发明预掘导硐布置平面图；

图2为本发明预掘导硐布置立面图；

图3为本发明预掘导硐充填状况布置图；

图4为本发明预掘导硐充填后形成人造帮的立面图；

图5为本发明第一工作面回采巷道掘进后的立面图；

图6为本发明第一工作面回采后的立面图；

图7为本发明第二工作面的回采巷道掘进后的立面图；

图8为本发明第二工作面回采后的立面图；

图9为本发明施工平面示意图。

图例说明：1-第一工作面下回采巷道导硐；2-第一工作面；3-第二工作面；4- 第一工作面人造帮；5a-第一工作面上回采巷道；5b-第一工作面下回采巷道；6a- 第二工作面上回采巷道；6b-第二工作面下回采巷道；7-已充填段；8-正充填段； 9-充填模板；10-单体支护；11-注浆管路；12-充填泵；13-采空区；14-第三工作 面；15-第二工作面下回采巷道导硐；16-第二工作面人造帮。

具体实施方式

下面参照附图对本发明做进一步详细说明。

如图1-9所示，本发明的预掘导硐充填人造帮二次复用巷旁支护成巷方法为：

第一步：第一工作面上、下回采巷道5a、5b的掘进

第1.1步：预掘第一工作面下回采巷道导硐1

如图1和图2所示，在第一工作面下回采巷道5b掘进前，首先在第一工作面 下回采巷道5b的下帮位置，掘进2m宽的第一工作面下回采巷道导硐1，第一工作 面下回采巷道导硐1与第一工作面下回采巷道5b等高等长，并做临时支护；临时 支护时，根据导硐围岩条件确定，围岩条件稳定时可采用木支柱，支柱间排距 0.5-2.0m；围岩条件不稳定时可采用单体支柱+铰接顶梁支护或采用锚杆支护，采 用锚杆支护时其间、排距为1.0-2.0m，图3中示出用单体支护10进行临时支护；

第1.2步：第一工作面下回采巷道导硐1的充填

如图3所示，第一工作面下回采巷道导硐1掘进完成后，向第一工作面下回采 巷道导硐1中充填凝固材料，形成第一工作面人造帮4；

凝固材料由100份水泥、25份粒度5-10mm的河砂、50份粒度5-10mm的碎矸 石、140份粉煤灰、2份早强剂、2份减水剂和适量水混合构成，充填时在导硐1 中交错布置一定量的钢筋；要求充填体终凝时间不大于3小时，终凝强度不小于 2MPa，28天强度不小于30MPa。分段充填时为后退式分段充填，每3-5m作为一段， 待前面已充填段7初凝后，向后退3-5m，支上充填模板9，充填材料通过充填泵12 和注浆管路11输送至后正充填段8；每段充填结束后凝固3小时以上再进行下一段 充填，直至将整个导硐1填满，凝固后形成一道预埋人造墙体，简称第一工作面人 造帮4(见图4)；

第1.3步：第一工作面下回采巷道5b和第一工作面上回采巷道5a同时掘进

如图5所示，待第一工作面下回采巷道导硐1全部充填完毕，凝固1-2个月后， 沿第一工作面人造帮4掘进第一工作面下回采巷道5b，其中第一工作面人造帮4 成为第一工作面下回采巷道5b的一侧墙体；同时按照现有常规方法在待开采的区 段掘进第一工作面上回采巷道5a；

第二步：第一工作面2开采

第一工作面下回采巷道5b布置完成后，进行第一工作面2的开采；随着第一 工作面2的开采，开采后的第一工作面下回采巷道5b以及第一工作面上回采巷道 5a不再进行维护，直接报废，与采空区13一起逐渐垮落，如图6和图9所示；垮 落的采空区13和报废回采巷道的顶板岩层逐步稳定；

第三步：第二工作面上回采巷道6a和第二工作面下回采巷道6b的掘进

如图7和图9所示，在第一工作面2开采的同时或者在第一工作面2开采完以 后再沿第一工作面人造帮4另一侧掘进第二工作面上回采巷道6a，第一工作面人造 帮4成为第二工作面上回采巷道6a的一侧墙体，第二工作面下回采巷道6b掘进按 照上述步骤二中下回采巷道掘进方法进行，先预掘第二工作面下回采巷道导硐15， 并填充形成第二工作面人造帮16；

第四步：第二工作面3开采以及第三工作面14上、下回采巷道掘进分别沿用 上述步骤二和三，第二工作面3开采完后，第二工作面上回采巷道6a以及第二工 作面下回采巷道6b与采空区一起逐渐垮落，第一工作面人造帮4完成使命，如图 8和图9所示；

以此类推，直至该区段所有工作面开采完毕。