一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法

技术领域

本发明属于采矿安全领域，具体是一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法。

背景技术

在矿井生产过程中，工作面的接替是必须经历的环节，综采工作面的搬家倒面是矿井实现高产高效的重要环节，综采面设备回撤的速度的快慢在一定程度上影响了矿井生产效率。随着矿井规模的大型化，综采工作面设备的数量也随之增加，生产效率的提高使工作面设备的回撤频率也不断提高，综采工作面的安全、快速回撤对矿井提高煤炭产量和经济效益具有重要意义。综采工作面在进入末采阶段后，受回采产生的超前支承压力影响，顶板破碎和帮部片帮现象严重，围岩压力和变形量会快速增大。现有的回撤方法是无预掘回撤通道、预掘单回撤通道、预掘双回撤通道，辅助末采阶段工作面回撤，无预掘回撤通道因为其搬家所耗费的时间比较长现在基本上已经不用了，预掘双回撤通道，因其双回撤通道加联络巷，采掘工程量比较大，同时末采阶段动压强烈，尤其最后十米工作面顶底板移近量比较大，底鼓强烈，预掘单回撤通道，末采阶段动压也比较强烈，同时回撤只能由两边向中间进行回撤，容易出现压架事故，影响工作面的推进。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法。

本发明采取以下技术方案：一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法，包括以下步骤。

S100-在工作面采动开始前，进行数值模拟，模拟煤体采动全过程，画出超前支承压力影响的范围，接下来在停采线靠近工作面一侧，施工掘进出一条单回撤通道，同时掘进多联巷，到支承压力影响范围边界停止掘进，回撤通道和多联巷形成回撤结构，并进行围岩的支护。

S200-将废弃煤矸石材料结合粉煤灰和水泥制成充填膏体，将煤矸石、粉煤灰、水泥和水制备充填的预制块。

S300-将预制块由地面运送到井下，通过区段运输平巷运送至工作面，进行边坡的阶梯型堆砌与预制块体结构的错位堆砌，同时在运输巷内进行充填管道的铺设，完成膏体预制结构制备的准备工作。

S400-移架的后的采空区进行预制块的铺设，在两部分预制块结构中间用充填膏体进行膏体充填，与两边的预制块形成整体膏体预制块结构，且保证膏体预制块结构接顶，同时预制块起始铺设的位置铺成梯形边坡以保证充填体预制块的结构的稳定，后续进行膏体充填与预制块堆砌的交错铺设，完成膏体充填预制块支撑结构。

S500-工作面末采阶段进行回撤通道维护时，进行挂网支护，开始进行挂网支护的位置就是充填预制块结构旁梯形边坡坡顶的位置，挂网后用托盘紧托钢丝绳进行锚杆、锚索及煤帮打锚杆施工，进行末采阶段顶板与煤帮的维护。

S600-在一个采煤循环中，进行割煤、移架和推移输送机的过程中，用胶带输送机，将预制块送至工作面支架后方，移架之后进行预制块的堆砌，之后进行膏体充填，形成膏体预制块充填结构，支撑顶板，然后进行推移输送机，下一采煤循环开始。

S700-重复步骤S500、S600，如此往复直到工作面与回撤通道贯通，完成综采设备的回撤。

所述步骤S200中，充填膏体井上运料，在井下进行搅拌，其质量配合比为粉煤灰：水泥：水=7.5:3.5:1:2.8，充填预制块由煤矸石、粉煤灰、水泥和水以质量配合比为：2.72：1.11：1：0.3的比例，并装模进行块体的制备，充填膏体要进行膏体充填材料配比试验、膏体充填材料搅拌试验以及体充填材料管道输送试验，保证其满足泵送不发生堵管，预制块需提前进行恒温恒湿养护20d左右，测试其单轴抗压强度，保证最后膏体预制块强度大于工作面所采煤体的强度。

所述步骤S400中，所述梯形边坡，当深度为3-12m时，H：B=1:1.25，边坡的高度H与底B之比称为坡度。

所属步骤S500挂网采用以下方法：在接顶的位置进行挂网，在支架顶梁上端铺设平行于工作面走向的单层金属顶网，网质为镀锌铅丝编织的菱形金属网，第一个循环拉架前，提前在支架前梁上铺设单层网，以便于通道的第一个循环挂单层顶网；第二个循环开始，铺为单层网，联网接头相互错开，第二层网始终挂联在第一层网的一半上，形成金属网假顶。

与现有技术相比，本发明提出了一种新的回撤方法即是多联巷单预掘回撤通道结合膏体预制块充填回撤综采工作面设备的方法，该方法利用废弃煤矸石与粉煤灰制备充填膏体与充填预制块，进行废物利用，实现绿色开采，同时多联巷单回撤通道结合末采阶段膏体预制块充填可以有效解决现行方法的缺点，少掘一条巷道的同时也可以实现多点回撤，同时可以减少末采阶段顶板的下沉，降低末采动压，实现综采设备的安全无动压、快速回撤。

附图说明

图1是本发明工作面布置平面示意图；

图2是本发明工作面布置剖面示意图；

图3是本发明工作面布置最后充填效果剖面示意图；

图4是本发明工作面布置最后充填效果平面示意图；

图中： 1-多联巷掘进停止线，2-边坡，3-预制块，4-液压支架，5-单回撤通道，6-工作面煤体，7-充填膏体，8-采空区，9-停采线煤体，10-停采线，11-多联巷，12-锚杆、锚索。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

本实施例提供了一种回撤通道结合膏体预制块辅助工作面回撤方法，包括以下步骤：

S100-在工作面采动开始前，进行数值模拟，模拟煤体采动全过程，画出超前支承压力影响的范围，接下来在图1中停采线10，靠近工作面一侧，施工掘进出一条单回撤通道5，同时掘进多联巷，到支承压力影响范围边界停止掘进，图4中回撤通道和多联巷11，形成回撤结构，并进行围岩的支护，至此多联巷单回撤通道就施工完毕。

 膏体充填材料搅拌试验以及体充填材料管道输送试验，保证其满足泵送不发生堵管，预制块需提前进行恒温恒湿养护20d左右，测试其单轴抗压强度，保证最后膏体预制块强度大于工作面所采煤体的强度。 S200-首先充填膏体井上运料，在井下进行搅拌，其质量配合比为粉煤灰：水泥：水=7.5:3.5:1:2.8，充填预制块由煤矸石、粉煤灰、水泥和水以质量配合比为：2.72：1.11：1：0.3的比例，并装模进行块体的制备，充填膏体要进行膏体充填材料配比试验、

S300-通过矿车从副井下放到井底车场，然后经主运输石门送到区段回风平巷，由胶带运输机送到采煤工作面，同时进行充填管道的铺设，最后通过改进后的掩护梁，进行预制块的砌筑，砌筑体和充填体交错铺设形成结构维护顶板稳定。

S400-末采影响阶段挂网支护前进行膏体预制块的梯形铺设，预制块中间用混凝土进行粘结，形成图2中边坡2。

坡底的距离按照路基边坡进行计算,当深度为3-12m时，H:B=1:1.25 （边坡的高度H与底B之比称为坡度），按施工需要放成阶梯形，以便形成一个稳定的基础。

S500-工作面末采阶段进行回撤通道维护时，进行挂网支护，开始进行挂网支护的位置就是充填预制块结构旁梯形边坡坡顶的位置，挂网后用托盘紧托钢丝绳进行锚杆、锚索及煤帮打锚杆施工，进行末采阶段顶板与煤帮的维护。

在接顶的位置进行挂网，在支架顶梁上端铺设平行于工作面走向的单层金属顶网，网质为镀锌铅丝编织的菱形金属网。第一个循环拉架前，提前在支架前梁上铺设单层网，以便于通道的第一个循环挂单层顶网；第二个循环开始，铺为单层网，联网接头相互错开，第二层网始终挂联在第一层网的一半上，形成金属网假顶。

顶板锚杆直径：φ=20mm。顶板锚杆长度：L=2200mm。锚杆角度：靠近煤壁的锚杆需向煤壁倾斜20°，其余均垂直顶板。顶板锚索托板：穹形多功能钢板托板，长× 宽× 厚=300mm×300mm×16mm，孔径40mm。顶板锚杆布置： 锚杆排距600mm。锚杆间距：本排无锚索为1500mm；本排有锚索是3000mm。锚索布置：锚索排距1200mm，锚索间距3000mm。

锚杆直径：φ=20mm。帮锚杆长度：L=2200mm，钻孔深度2100mm。帮锚杆锚固剂： 每孔使用S2360 型和Z2360 型树脂锚固剂各1 卷。锚杆托板： 规格为150mm×150mm×10mm，孔径34mm。锚杆角度：水平方向垂直于通道煤壁。靠近顶板的巷帮锚杆安设角度则与水平线成20°。锚杆布置：第一根角锚杆距顶板距离为300mm，误差范围为正负50mm， 每排3 根锚杆。锚杆排距1500mm，锚杆间距900mm。

S600-在一个采煤循环中，进行割煤、移架和推移输送机的过程中，用胶带输送机，将预制块送至工作面支架后方，移架之后进行挂网、锚杆支护、预制块的堆砌、膏体充填，两者交错铺设形成充填结构，支撑顶板，维护围岩结构稳定，然后进行推移输送机，下一采煤循环开始。

S700-重复步骤S500、S600，进行边支护边充填，如此往复直到工作面与回撤通道贯通，设备通过多联巷与单回撤通道实现多点快速回撤。