一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法

1.本发明涉及厚煤层顶分层老空巷充填加固技术领域，具体涉及一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法。


背景技术：

2.煤炭作为我国的主要消费能源，其需求还在进一步增加。在一些厚煤层分布区域，开采顶分层煤炭时遗留有开拓及准备巷道，由于煤炭需求居高不下，对厚煤层老空巷下煤炭资源进行二次开采成为一种趋势。如果不开采老采空区巷道下煤炭资源，会造成大量资源浪费，如果进行老空巷下复采，如何处理老空巷保障复采安全进行成为相关领域研究者们关注的一个主要问题。
3.现有技术有关的研究报道主要有：
4.申请号201710225706.1公开了一种临空老巷复合封闭墙及其建造方法，该方法为：自采空区到施工巷道依次设置木质支架、涂胶帆布、高分子发泡材料层、煤灰袋墙层和钢筋混凝土墙，临空老巷顶部分别固定注浆管、在线检测管、人工取样管、气压管和备用管，在注浆管、人工取样管和备用管外端加装阀门，并将阀门关闭，将气压管外端封闭，并加设压力传感器或压力表，在线检测管外端封闭，在线检测管内端上设有温度传感器、瓦斯感应器和氧气传感器和红外线摄像头，并与一配用监控电脑的信号输入端相连。
5.上述现有技术虽然可以有效隔绝采空塌陷区，但无法解决在复采下层煤时，上部存在老空巷，当经过老空巷下方时易发生悬顶，继而引发矸石冒落、片帮等事故的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法，其用凸形结构模具将高水充填浆液定型，支撑老空巷顶板岩层，保障厚煤层下层煤复采安全进行。
7.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
8.一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法，依次包括以下步骤：
9.a、准备并安装所需硬件设备
10.所述的硬件设备包括注浆管、滑动轨道、连接杆、凸形结构模具、前出浆口及后出浆口，将滑动轨道安装在老空巷的上部岩体上，将注浆管和凸形结构模具分别通过所述的连接杆连接在所述的滑动轨道上，所述的注浆管和凸形结构模具在滑动轨道的作用下可同步移动；
11.所述的前出浆口和后出浆口设置在注浆管上，且二者之间有一定的水平距离；
12.所述的凸形结构模具是由前挡板、后挡板、左挡板、右挡板、上挡板、下挡板组成，其中，在右挡板上设置凸起部，在后挡板通过铰链连接在左挡板的上侧，当凸形结构模具沿着滑动轨道移动时，所述的后挡板可打开；
13.b、从老空巷中某一位置开始，开启前出浆口，通过向注浆管内通入高水充填浆液，
通过前出浆口充填所述的凸形结构模具，后出浆口保持关闭，充填完成后形成一个凸形充填体；
14.c、当前出浆口与凸形结构模具前进l米到达下一个待充填位置时，后出浆口恰好位于上一个凸形充填体的上方；
15.d、开启前出浆口和后出浆口，向注浆管内注入高水充填浆液，通过前出浆口充填凸形结构模具，通过后出浆口充填上一个凸形充填体与老空巷顶板之间的间隙；
16.e、凸形结构模具及步骤d中的间隙充填完成后，关闭前出浆口和后出浆口；
17.f、注浆管和凸形结构模具沿滑动轨道向前运动；
18.g、重复步骤c～f，后出浆口移动至最后一个凸形充填体上方时，前出浆口保持关闭，打开后出浆口充填间隙，充填结束后，关闭后出浆口，完成充填；
19.h、待充填体稳定后，进行下层煤复采工作。
20.作为本发明的一个优选方案，所述的后挡板在铰链的作用下，可进行一定角度的旋转。
21.作为本发明的另一个优选方案，所述的前出浆口、后出浆口和凸形结构模具为同步移动。
22.优选的，当所述的前出浆口充填凸形结构模具的同时，后出浆口充填凸形充填体与顶板之间的间隙。
23.与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
24.本发明提供了一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法，其利用高水充填材料凝固快、受压变形小、强度大的特性，当开采老空巷下部煤层时，如果发生动压冲击，高水材料充填体可以起到很好的支撑抵抗作用；当巷道受到冲击时高水材料充填体可借助自身良好的承载性能控制上覆岩层，以解决巷道冲击地压防治。
25.结合图3-图5所示，结构充填加固顶分层老空巷过程描述(3)中前、后出浆口和凸形结构模具是同步运动。结构充填加固顶分层老空巷过程描述(4)中前、后出浆口同步充填。前出浆口充填模具的同时，后出浆口充填凸形充填体与顶板的间隙。结构充填加固顶分层老空巷过程描述(5)中前、后出浆口同时结束充填。通过调节前、后出浆口的流量来实现前、后出浆口同时完成充填。高水充填施工容易，充填、回采互不影响；充填系统自动化程度高，劳动强度低，简单可靠；可大量使用井下污水，大大降低排水费用，经济、环境及社会效益显著。
附图说明
26.下面结合附图对本发明做进一步说明：
27.图1至图10为本发明一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法的循环过程示意图；
28.图2为图1的a-a剖面图；
29.图4为图3的a-a剖面图；
30.图6为图5的a-a剖面图；
31.图8为图7的a-a剖面图；
32.图10为图9的a-a剖面图；
33.图11至图13为凸形结构模具的示意图；
34.图中：
35.1、下层煤体；2、老空巷；3、注浆管；4、滑动轨道；5、上部岩体；6、连接杆；7、前出浆口；8、凸形结构模具；9、后出浆口；10、凸形充填体；11、充填接顶部分；12、铰链。
具体实施方式
36.本发明公开了一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
37.本发明中所述及的“凸形结构模具”，是指长方体的一条边设置有凸起部，结合图11至图13所示，具体结构是由前挡板、后挡板、左挡板、右挡板、上挡板、下挡板组成，其中，在右挡板上设置凸起部，在后挡板通过铰链12连接在左挡板的上侧，当凸形结构模具沿着滑动轨道移动时，后挡板可打开，也可以沿着铰链轴进行一定角度的旋转。
38.本发明中所述及的“高水充填浆液”，具体组成包括甲料和乙料。甲料由铝酸盐、硫铝酸盐以及多种起缓凝和调节作用的外加剂组成；乙料由石膏、石灰、黏土以及促凝剂组成。甲、乙料分别加入一定量的水制成灰浆，1:1混合搅拌均匀后制成高水充填浆液。
39.利用高水充填浆液进行充填，当开采老空巷下部煤层时，如果发生动压冲击，可以起到很好的支撑抵抗作用，确保煤层下层复采安全进行。
40.本发明方法所需硬件设备，包括注浆管3、滑动轨道4、连接杆6、凸形结构模具8、前出浆口7及后出浆口9，将滑动轨道安装在老空巷2的上部岩体5上，将注浆管和凸形结构模具分别通过连接杆连接在滑动轨道上，注浆管和凸形结构模具在滑动轨道的作用下可同步移动；
41.前出浆口和后出浆口设置在注浆管3上，且二者之间有一定的水平距离。
42.下面对本发明一种结构充填加固顶分层老空巷复采方法做详细说明。
43.结合图1至图10所示，图中示出了下层煤体1、充填接顶部分11、凸形充填体10，结构充填加固顶分层老空巷过程描述如下：
44.(1)从老空巷中某位置开始，开启前出浆口充填凸形结构模具，后出浆口保持关闭；
45.(2)前出浆口充填完模具后，关闭前出浆口；充填完成后形成一个凸形充填体；
46.(3)前出浆口与模具前进l米到达下一个充填位置时，后出浆口刚好位于前一个凸形充填体的上方，即位于步骤(2)中充填后的凸形充填体10的上方；
47.(4)开启前、后出浆口，注入高水充填浆液；前出浆口充填凸形结构模具，后出浆口充填前一个凸形充填体与老空巷顶板的间隙；
48.(5)凸形结构模具及间隙充填完成后，关闭前、后出浆口；
49.(6)出浆管和凸形结构模具沿滑动轨道向前运动，重复步骤(3)～(6)。
50.(7)后出浆口移动至最后一个充填体上方时，前出浆口保持关闭，打开后出浆口充填间隙，充填结束后，关闭后出浆口，完成充填；
51.(8)充填体稳定后，进行下层煤复采工作。
52.本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。
53.需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或
明显变型方式均应在本发明的保护范围内。