[发明专利]一种综采放顶煤工作面堆喷混凝土沿空留巷方法

说明书

一种综采放顶煤工作面堆喷混凝土沿空留巷方法，属于煤炭行业无煤柱开采领域，可解决现有沿空留巷技术存在的巷旁墙体接顶和支撑性能差、巷道围岩支护结构维护困难、所留巷道采空区漏风、留巷成本高等问题，本发明中锚索高预应力支护，可防止巷道顶板离层，保持沿空留巷顶板岩层的整体性。巷道顶板、墙体、底板一体化设计，内置横向拉筋和纵向拉筋，沿空留巷的围岩结构稳定。堆喷形成的巷旁墙体强度上升速度快，及时支撑不让压，强力切断采空侧顶板，减小沿空留巷的围岩应力，临时支护时间短。巷旁墙体微膨胀，接顶密实不漏风，有效隔绝采空区。采煤与沿空留巷互不干扰，堆喷构筑巷旁墙体紧跟采煤工作面，可实现高产高效。

技术领域

本发明属于煤炭行业无煤柱开采技术领域，具体涉及一种综采放顶煤工作面堆喷混凝土沿空留巷方法。

背景技术

随着不可再生煤炭资源的减少和资源节约型社会的构建，提高采煤工作面的回采率势在必行。在理论研究的技术支撑下，沿空留巷无煤柱开采是煤炭行业的发展趋势，工程技术人员一直在探索与回采煤层赋存条件及生产工艺相适应的沿空留巷方法。

沿空留巷是由煤帮、巷旁墙体及巷道上方顶板岩层所围成的空间，留巷成功的关键就在于保持此围岩结构的稳定。煤系岩层为脆性材料，巷道顶板离层或下沉变形超过一定范围就会发生断裂破坏。沿空留巷围岩由巷内锚网支护及巷旁墙体共同承载，由于巷内锚网支护能力有限，因此，必须要求巷旁墙体尽早形成对顶板的高强支撑，阻止留巷顶板离层及下沉变形，同时能够发挥类似切顶柱的作用，切断采空侧的悬臂顶板，使沿空留巷的基本顶岩层在采空区一侧断裂。

因此，留巷成功的关键在于巷旁墙体能够尽早对顶板提供足够的支撑力，避免沿空巷道上方顶板离层或脆性断裂，同时还能切断采空区侧一定厚度的悬臂顶板，减轻沿空巷道所承受的支承压力。

目前可使用的沿空留巷技术包括柔性膜袋高水材料方法、刚性模板泵注混凝土方法、切顶卸压矸石支撑方法。这些沿空留巷技术存在的缺陷可概括为：采空侧的墙体无法完全接顶以及支撑性能差、留巷顶板下沉和底鼓变形大、留巷围岩结构维护困难、采空区漏风、临时支护使用单体支柱数量大及时间长、成本高等。单体支柱在留巷内的滞留时间远远超过了临时支护的范畴，已经成为永久支护，给沿空留巷临时支护造成了很大的困难。因此，现场工程技术人员一直在探寻一种安全快速高效低廉的沿空留巷技术方法。

堆喷工艺是一种新型的构筑混凝土墙体的方法（CN201810566315.0一种用于煤矿井下的堆喷混凝土快速筑墙方法），是将砂石料、水泥、JCT-1喷射混凝土外加剂在潮湿（或干燥）状态下按一定比例拌和均匀后装入喷射机，用压缩空气将混合料沿管路输送至喷头处与水混合，并高速喷射至作业面形成喷层或构筑墙体。

堆喷工艺构筑的混凝土墙体或喷层具有如下特点：①一次喷层厚度大，墙体成型快，施工无需支模和养护；②喷层具有高粘附性，降尘封水，回弹率小于5%；③早强且不损失最终强度，终期强度超过C30，配合砼内配筋则抗拉抗剪能力更强；④接顶效果好，喷层与岩层共同承受荷载；⑤墙体具有高密度、高强度、微膨胀特性，密实不漏风；⑥施工设备体积小，快速灵活方便，节约投资和劳力，施工效率高。

堆喷工艺构筑混凝土墙体施工速度快、操作方便、不损失混凝土强度、成本低，符合煤矿井下安全生产要求。堆喷工艺筑墙的速度主要和喷射机的喷射能力有关，在喷射机的喷射能力满足要求的情况下，堆喷工艺的筑墙速度可以达到7～8m³/h，对提高筑墙速度，减少工人劳动强度，工作面回采与沿空留巷筑墙同步，促进煤矿安全高效生产具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有沿空留巷技术存在的巷旁墙体接顶和支撑性能差、留巷顶板下沉和底鼓变形大、巷道围岩支护结构维护困难、所留巷道采空区漏风、临时支护使用单体支柱数量大和时间长、留巷成本高等问题，尤其是综放工作面的上述问题。利用混凝土材料的高强度特性和安全快速高效的堆喷施工工艺，提供一种综采放顶煤工作面堆喷混凝土沿空留巷方法。

本发明采用如下技术方案：