專利名稱：一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統的制作方法
技術領域：
一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統技術領域[0001]本發明涉及礦山采空區的充填及沿空留巷，具體涉及一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統。
背景技術：
[0002]人們將有用的礦石從地下開采后運至地面，此時地下留有大片的采空區，采空區由于受礦山壓力的作用，采空區上方就形成地面下沉，尤其是河流、鐵路、村莊受到影響更大，為此，礦山開采經過上述地區時，人們為了不使采空區形成地面下沉，人們將采空區進行充填，其采空區進行充填的方法較多，傳統的充填有固體材料充填和流體材料充填兩種方式，固體充填材料運輸較為困難，流體材料充填則需要模板，例如中國專利申請號200910185319. 5，提供了一種采空區袋式充填方法，從開切眼起，在采空區內間隔吊掛多個柔性充填袋，并在柔性充填袋外側柱設依托于單體支柱的模板，向袋內充填含水量達 85 %以上的高水材料漿液至飽滿，待袋內高水材料凝固后，拆除模板和單體支柱，完成一排充填循環，隨著采煤工作面的推進，繼續下一排充填作業，緊靠前排吊掛柔性充填袋，進行下一循環的掛袋充填，周而復始，直至完成整個采空區的充填作業，上述充填袋的長度為 10_2 0m,寬度為2_3m,聞度與工作面米聞相同。[0003]上述的一種采空區袋式充填方法存在如下問題柔性充填袋通過多顆單體掛設， 并在柔性充填袋四周圍一圈剛性模板，并通過單體支柱固定，單體及剛性模板搬運困難，支模難度大；需要向多個柔性充填袋內充填，輸送管頭需要經常接管、拆管，勞動量大；柔性充填袋前后左右部分互相重疊導致用量大，價格高；柔性充填袋采用風筒布，材質強度低， 一處漏漿導致全體積漏漿，難以適應大體積充填；大量施工人員在采空區掛袋、架設單體支柱、拼接剛性模板，安全管理難度大；上述采空區袋式充填方法難以適應大規模開采需要， 影響回米速度。[0004]目前充填開采因無良好的隔離手段，一般采用全工作面充填，下一工作面的兩條順槽需重新掘出，浪費人力物力，而充填兼留巷則可使下一工作面少掘進一條順槽，并回收煤柱，緩解采掘緊張關系。發明內容[0005]本發明的目的提供一種施工簡單、速度快、人員不在采空區作業、安全可靠、隔絕性好、不影響回采速度，造價低的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統。[0006]為了克服現有技術的不足，本發明的技術方案是這樣解決的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，包括采煤工作面、液壓支架、采空區，所述采煤工作面設有多臺液壓支架，所述液壓支架的支柱一端與液壓支架的底座連接，另一端與液壓支架的頂梁連接，本發明的特殊之處在于所述液壓支架后端設有工作間，工作間頂部為液壓支架的頂梁，底部置有液壓支架的底座，靠采空區右側分別設有升降側護板和固定側護板，所述升降側護板與固定側護板滑移連接，固定側護板與液壓支架的底座固定連接，所述升降側護板一端與液壓油缸連接，液壓油缸與液壓支架的底座固定連接，所述升降側護板另一端鑲嵌有橡膠墊，所述升降側護板與液壓支架最靠近采空區一排的支柱的距離f為O. 4 I. 5m ;其中，在工作間與采空區之間放置有一次性封閉柔性隔離模筒，所述一次性封閉柔性隔離模筒由第一層高強纖維布、第二層高強纖維布縫制而成，所述第二層高強纖維布設有注入筒，所述注入筒為雙層纖維布縫制而成，所述注入筒內插入充填輸送管綁扎連接，所述一次性封閉柔性隔離模筒繞橡膠墊上端進入液壓支架后方的采空區內，在工作間內一次性封閉柔性隔離模筒通過手提縫紉機縫接沿采礦工作面回采方向接長，柔性隔離模筒不斷接長最終形成一個與采煤工作面采空區的長寬高相同的大型封閉體，大型封閉體靠沿空保留巷道側設有多排臨時單體支柱限位柔性隔離模筒并進行滯后臨時支護，充填流體材料通過充填輸送管經由注入筒向采空區的一次性封閉柔性隔離模筒內分次分段注入充填。[0007]在大型封閉體與下一工作面之間的采空區內設有沿空保留巷道，沿空保留巷道靠大型封閉體一側設有多排臨時單體支柱限位柔性隔離模筒并進行滯后臨時支護。[0008]所述注入筒為雙層筒狀結構，注入筒內層置于柔性隔離模筒內部，注入筒外層置于柔性隔離模筒外部，充填輸送管拔管后注入筒內層自動封閉。[0009]所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，當一次性封閉柔性隔離模筒內充填高水材料時，所述的一次性封閉柔性隔離模筒的第二層高強纖維布上涂覆有防水涂料。[0010]本發明的有益效果是具有結構簡單、成本低、工藝簡便、速度快、安全可靠、隔絕性好、充填速度快、不影響回采速度的特點，采用與采空區斷面大小相等的一次性柔性隔離模筒，采空區充填斷面無堆砌空間，整體性好，液壓支架尾部不漏漿液，不用拆除模板，可實現采煤工作面液壓支架與采空區有效隔絕，而且人員不在采空區作業，滿足安全高效生產的要求，在充填的同時保留一條巷道為下一工作面使用，每個工作面少掘進一條巷道，實現無煤柱開采，節約資源，經濟效益顯著，廣泛用于煤礦，冶金礦山等行業。
[0011]圖I為綜合機械化采煤工作面、液壓支架、采空區相互位置關系平面示意圖；[0012]圖2為圖I的一次性封閉柔性隔離模筒結構三維示意圖；[0013]圖3為本發明的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統示意圖；[0014]圖4為圖I的一次性封閉柔性隔離模筒結構平面示意圖；[0015]圖5為圖4的一次性封閉柔性隔離模筒I-I剖面圖；[0016]圖6為圖4的一次性封閉柔性隔離模筒II-II剖面圖；[0017]圖7為本發明的液壓支架前方鋪設一次性封閉柔性隔離模筒進行采空區充填的實施例2示意圖。[0018]圖中I-第一層高強纖維布，2-第二層高強纖維布，3-—次性封閉柔性隔離模筒， 4_液壓支架的底座，5-液壓支架的支柱，6-注入筒，6-1-注入筒外層，6-2-注入筒內層， 7-液壓支架的頂梁，8-升降側護板，9-橡膠墊，10-固定側護板；11_采空區，12-充填輸送管，13-充填體，14-液壓油缸，15-接長線，15-1-縫合線，16-采煤工作面，17-液壓支架， 18-液壓支架的后尾梁，19-沿空保留巷道，20-單體支柱，21-工作間。
具體實施方式
[0019]
以下結合附圖及實施例對發明內容作進一步說明[0020]實施例I[0021]參照圖I 圖6所示一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，包括采煤工作面 16、液壓支架17、采空區11，所述采煤工作面16設有多臺液壓支架17，所述液壓支架的支柱5—端與液壓支架的底座4連接，另一端與液壓支架的頂梁7連接，所述液壓支架(17)后端設有工作間21，工作間21頂部為液壓支架的頂梁7，底部置有液壓支架的底座4，靠采空區 11側設有升降側護板8和固定側護板10，升降側護板8與固定側護板10滑移連接，固定側護板10與液壓支架的底座4固定連接，升降側護板8 一端與液壓油缸14連接，液壓油缸 14與液壓支架的底座4固定連接，升降側護板8另一端鑲嵌有橡膠墊9，升降側護板8與液壓支架最靠近采空區一排的支柱5的距離f為O. 4 I. 5m ;其中，在工作間與采空區11之間放置有一次性封閉柔性隔離模筒3，所述一次性封閉柔性隔離模筒3由第一層高強纖維布I、第二層高強纖維布2縫制而成，所述第二層高強纖維布2設有注入筒6，所述注入筒6 為雙層纖維布縫制而成，所述注入筒6內插入充填輸送管12綁扎連接，所述一次性封閉柔性隔離模筒3繞橡膠墊9上端進入液壓支架17后方的采空區11內，在工作間21內一次性封閉柔性隔離模筒3通過手提縫紉機縫接沿采礦工作面回采方向接長，柔性隔離模筒3不斷接長最終形成一個與采煤工作面采空區11的長寬高相同、分別為e = 500-4000m、a = 100-300m、b = O. 5-6m的的大型封閉體，大型封閉體靠沿空保留巷道19側設有I 5排臨時單體支柱20限制柔性隔離模筒3向保留巷道19內移動并進行滯后臨時支護，流體充填材料通過充填輸送管12經由注入筒6向采空區的一次性封閉柔性隔離模筒3內分次分段注入充填。[0022]在大型封閉體與下一工作面之間的采空區內設有沿空保留巷道(19)，沿空保留巷道(19)靠大型封閉體一側設有多排臨時單體支柱(20)限位柔性隔離模筒(3)并進行滯后臨時支護。[0023]所述注入筒6為雙層筒狀結構，注入筒內層6-2置于柔性隔離模筒3內部，注入筒外層6-1置于柔性隔離模筒3外部,充填輸送管拔管后注入筒內層6-2自動封閉。[0024]所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統的充填方法，按下述步驟進行[0025]I)、預先制作第一層高強纖維布I、第二層高強纖維布2，第二層高強纖維布2上設置注入筒6,第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2各自的長a為100 300m,寬c為 2 IOm,注入筒6的孔徑為O. 2 O. 4m ;[0026]2)、在工作間21內由接長線15縫接第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2 使之沿回采方向接長，由縫合線15-1縫合工作面兩巷煤壁處的第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2的邊緣，形成與采空區11橫斷面周邊相等的筒狀體即一次性封閉柔性隔離模筒3 ;[0027]3)、采煤工作面16回采時隨著移動液壓支架17的移動，柔性隔離模筒3繼續向后拉伸鋪設；[0028]4)、在液壓支架17后方的沿空保留巷道19內沿上幫打設I排單體20，在單體20 上用鐵絲綁扎木板作為剛性模板限制一次性封閉柔性模筒3向沿空保留巷道19內移動，在沿空保留巷道19打設多排單體20作臨時滯后支護；[0029]5)、回采達到I-IOm步距后，升起升降側護板8，柔性隔離模筒3被夾持在液壓支柱的頂梁7上，夾持處的柔性隔離模筒3的第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2緊密接觸，采空區11內的柔性隔離模筒3形成密閉空間；[0030]6)、注入筒內層6-1置于采空區11的柔性隔離模筒內3，注入筒外層6_1與充填輸送管12綁扎連接；[0031]7)、當柔性隔離模筒3安裝完成后，流體材料充填料通過輸送管12經由注入筒6 注入采空區11的柔性隔離模筒3內；[0032]8)、采空區11直至注滿后拔出輸送管12，注入筒內層6-2實現自封閉，最終采空區 11有效與液壓支架17隔絕充填；[0033]9)、流體充填材料凝固后，降下液壓支架頂梁7，回撤滯后工作面距離超過30 60m的單體20，將單體20移至緊跟液壓支架17后方的保留巷道19內，作為下一輪充填時阻擋柔性隔離膜筒3與滯后臨時支護之用；[0034]10)、重復2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)、9)的步驟，周而復始，直至充滿整個工作面的采空區11 ；[0035]11)、所述充填流體材料為高水材料，高水材料由甲料和乙料構成，甲料是以特制的甲料熟料為基本材料與少量 的甲料添加劑A混合粉磨而成，甲料配合比為甲料熟料添加劑= 95-98% 2-5%，乙料是以天然硬石膏、生石灰或熟石灰及少量乙料添加劑混合粉磨而成，乙料配合比為天然硬石膏石灰或熟石灰添加劑= 65-80% 20-35% 2-5%，高水材料的甲料與乙料的配合比為甲料乙料=I : 1(質量比)，水灰比為50-90% (體積比)。[0036]所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統的充填方法，當一次性封閉柔性隔離模筒3內充填高水材料時，所述的一次性封閉柔性隔離模筒3的第二層高強纖維布2上涂覆有防水涂料。[0037]綜上所述，充填流體材料按照預先設計的配比在地面攪拌站攪拌后，通過泥漿泵或自重經由管道送入地下采空區的一次性封閉柔性隔離模筒3內進行充填，所述的第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2的抗拉強度均為20000-100000N/m(即Im寬的一層纖維布的抗拉強度達到2噸到10噸)，采空區11充填完畢后一次性封閉柔性隔離模筒3形成了一個與采空區11空間大小相同的整體式大模板。[0038]實施例2[0039]參照圖I、圖2、圖3 圖7所示一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，包括采煤工作面16、液壓支架17、采空區11，所述采煤工作面設有多臺液壓支架17，液壓支架17 的后尾梁18處開了一個直徑為O. 2 O. 5m的孔，一次性封閉柔性隔離模筒3由第一層高強纖維布I、第二層高強纖維布縫制而成，所述第二層高強纖維布設有注入筒6，所述注入筒6 為雙層纖維布縫制而成，所述注入筒6內插入充填輸送管12綁扎連接，所述一次性封閉柔性隔離模筒3繞液壓支架頂梁7前端上部進入液壓支架17的后方，一次性封閉柔性隔離模筒3通過手提縫紉機縫接連接沿采礦工作面回采方向接長，柔性隔離模筒3不斷接長最終形成一個與采煤工作面采空區11的長寬高相同、分別為e = 500-4000m、a = 100_300m、b =O. 5-6m的的大型封閉體，大型封閉體靠沿空保留巷道19側設有I 5排臨時單體支柱 20限制柔性隔離模筒3向保留巷道19內移動并進行滯后臨時支護，流體充填材料通過充填輸送管12經由注入筒6向采空區的一次性封閉柔性隔離模筒3內分次分段注入充填。[0040]所述注入筒6為雙層筒狀結構，注入筒內層6-2置于柔性隔離模筒3內部，注入筒 6-1外層置于柔性隔離模筒外部，充填輸送管12拔管后內層注入筒6自動封閉。[0041]所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統的充填方法，按下述步驟進行[0042]I)、預先制作第一層高強纖維布I、第二層高強纖維布2，第二層高強纖維布2上設置注入筒6,第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2各自的長a為100 300m,寬c為 2 IOm,注入筒6的孔徑為O. 2 O. 4m ;[0043]2)、在液壓支架17掩護下在液壓支架前方由縫合線15-1縫合第一層高強纖維布 I與第二層高強纖維布2，由接長線15縫接接長第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布 2，形成與回采方向的采空區11橫斷面周邊相等的筒狀體即一次性柔性隔離模筒3 ；[0044]3)、采煤工作面11回采時隨著移動液壓支架17的移動，柔性隔離模筒3繼續向后拉伸鋪設；[0045]4)、在液壓支架17后方的沿空保留巷道19內沿上幫打設I排單體20，在單體20 上用鐵絲綁扎木板作為剛性模板限制一次性封閉柔性模筒3向沿空保留巷道19內移動，在沿空保留巷道19打設多排單體20作臨時滯后支護；[0046]5)、回采達到I-IOm步距后，升起液壓支架頂梁7，柔性隔離模筒3被夾持在液壓支架的頂梁7上方與煤層頂板密貼，夾持處的柔性隔離模筒3的第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2緊密接觸，采空區11內的柔性隔離模筒3形成封閉空間；[0047]6)、注入筒內層6-2置于采空區11的柔性隔離模筒3內，注入筒外層6_1與充填輸送管12綁扎連接；[0048]7)、當柔性隔離模筒3安裝完成后，流體材料充填料通過輸送管12經由注入筒6 注入采空區的柔性隔離模筒3內；[0049]8)、采空區11直至注滿后拔出輸送管12，注入筒6實現自封閉，最終采空區11有效與液壓支架17隔絕充填；[0050]9)、流體充填材料凝固后，降下液壓支架頂梁7，回撤滯后工作面距離超過30 60m的單體20，將單體20移至緊跟液壓支架17后方的保留巷道19內，作為下一輪充填時阻擋柔性隔離膜筒3與滯后支護之用；[0051]10)、重復2)、3)、4)、5)、6)、7)、8)、9)的步驟，周而復始，直至充滿整個工作面的采空區11 ；[0052]11)、所述充填流體材料為高水材料，高水材料由甲料和乙料構成，甲料是以特制的甲料熟料為基本材料與少量的甲料添加劑A混合粉磨而成，甲料配合比為甲料熟料添加劑-95-98 % 2-5%，乙料是以天然硬石膏、生石灰或熟石灰及少量乙料添加劑混合粉磨而成，乙料配合比為天然硬石膏石灰或熟石灰添加劑-65-80 % 20-35 % 2_5 %，高水材料的甲料與乙料的配合比為甲料乙料= I I (質量比)，水灰比為50-90% (體積比)。[0053]所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統的充填方法，當一次性封閉柔性隔離模筒3內充填高水材料時，所述的一次性封閉柔性隔離模筒3的第二層高強纖維布2上涂覆有防水涂料。[0054]綜上所述，充填流體材料按照預先設計的配比在地面攪拌站攪拌后，通過泥漿泵或自重經由管道送入地下采空區的一次性封閉柔性隔離模筒3內進行充填，所述的第一層高強纖維布I與第二層高強纖維布2的抗拉強度均為20000-100000N/m(即Im寬的一層纖維布的抗拉強度達到2噸到10噸)，采空區11充填完畢后一次性封閉柔性隔離模筒3形成了一個與采空區11空間大小相同的整體式大模板。[0055]綜上所述，實施例I與實施例2的不同之處在于，實施例I為在液壓支架17后方鋪設柔性隔離模筒3，需要配置特殊的液壓支架17，特殊的液壓支架17后端設有工作間19， 實施例2為在液壓支架17前方鋪設柔性隔離模筒3，可采用普通的液壓支架17。
權利要求1.一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，包括采煤工作面(16)、液壓支架(17)、采空區(11)，所述采煤工作面(16)設有多臺液壓支架(17)，所述液壓支架的支柱(5) —端與液壓支架的底座(4)連接，另一端與液壓支架的頂梁(7)連接，其特征在于所述液壓支架(17)后端設有工作間(21)，工作間(21)頂部為液壓支架的頂梁(7)，底部置有液壓支架的底座(4)，靠采空區(11)右側分別設有升降側護板⑶和固定側護板(10)，所述升降側護板(8)與固定側護板(10)滑移連接，固定側護板(10)與液壓支架的底座(4)固定連接，所述升降側護板(8) —端與液壓油缸(14)連接，液壓油缸(14)與液壓支架的底座(4)固定連接，所述升降側護板(8)另一端鑲嵌有橡膠墊(9)，所述升降側護板(8)與液壓支架最靠近采空區一排的支柱(5)的距離f為O. 4 I. 5m;其中，在工作間(19)與采空區(11)之間放置有一次性封閉柔性隔離模筒(3)，所述一次性封閉柔性隔離模筒(3)由第一層高強纖維布(I)、第二層高強纖維布(2)縫制而成，所述第二層高強纖維布(2)設有注入筒(6)， 所述注入筒(6)為雙層纖維布縫制而成，所述注入筒(6)內插入充填輸送管(12)綁扎連接，所述一次性封閉柔性隔離模筒(3)繞橡膠墊(9)上端進入液壓支架(17)后方的采空區(11)內，在工作間(21)內一次性封閉柔性隔離模筒(3)通過手提縫紉機縫接沿采礦工作面回采方向接長，柔性隔離模筒(3)不斷接長最終形成一個與采煤工作面采空充填區(11) 的長寬高相等的大型封閉體，在大型封閉體與下一工作面之間的采空區內設有沿空保留巷道(19)，沿空保留巷道(19)靠大型封閉體一側設有多排臨時單體支柱(20)限位柔性隔離模筒(3)并進行滯后臨時支護，充填流體材料通過充填輸送管(12)經由注入筒(6)向采空區(11)的一次性封閉柔性隔離模筒⑶內分次分段注入充填。
2.根據權利要求I所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，其特征在于所述注入筒(6)為雙層筒狀結構，內層注入筒(6)置于柔性隔離模筒內部，外層注入筒(6)置于柔性隔離模筒外部，充填輸送管(11)拔管后內層注入筒(6)自動封閉。
3.根據權利要求I所述的一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，當一次性封閉柔性隔離模筒(3)內充填高水材料時，其特征在于所述的一次性封閉柔性隔離模筒(3)的第二層高強纖維布(2)上涂覆有防水涂料。
專利摘要本實用新型公開了一種礦山采空區充填兼留巷的裝置系統，液壓支架后端設有工作間，工作間靠采空區側設有升降側護板和固定側護板，升降側護板頂端鑲嵌有橡膠墊，柔性隔離模筒繞橡膠墊頂端進入液壓支架后方的采空區內，柔性隔離模筒由兩層高強纖維布縫制而成，第二層高強纖維布設有注入筒，注入筒內插入充填輸送管綁扎連接，隔離模筒接續通過手提縫紉機縫線連接，保留巷道內設有多排單體進行支護與限位柔性隔離膜筒，充填材料通過輸送管經由注入筒向采空區的柔性隔離模筒內注入充填，在充填的同時在采空區保留一條巷道，實現無煤柱開采。本實用新型結構簡單、成本低、隔絕性好、速度快、人員不在采空區作業，廣泛用于煤礦，冶金礦山等行業。
文檔編號E21F15/00GK202731960SQ20122014129
公開日2013年2月13日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者王曉利, 吳玉意 申請人:陜西開拓建筑科技有限公司