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：

一种综采放顶煤工作面堆喷混凝土沿空留巷方法，包括如下步骤：

第一步，锚索高预应力支护，防止巷道顶板离层，保持顶板岩层的整体性：

超前回采工作面，在巷道顶板中线位置和巷旁墙体中间位置，分别打孔安装强力锚索，并施加安装预紧力，对巷道顶板形成高预应力支护；其中，锚索锚固到稳定的顶板岩层中，当稳定岩层与巷道顶板距离超过10m时，锚索长度根据超过自然平衡拱高度的2m确定；

第二步，液压支架后方采空侧临时封闭采空区：

紧跟采煤工作面，与工作面回采循环进度一致，在巷道采空侧边缘支设U型钢支柱，同时在U型钢支柱靠巷道侧挂设一层挡矸钢筋网片，并在该挡矸钢筋网片靠巷道侧铺设一层阻燃防静电的纤维布，临时挡矸和封闭采空区；

第三步，巷旁墙体结构设计：

矿压与煤层赋存地应力有相关性，地应力越大，矿压越大，需要的承载能力越高，设计的巷旁墙体就越厚。当煤层赋存地应力在0～10MPa低应力等级时，设计巷旁墙体厚度为0.6m；当地应力在10～18MPa中等应力等级时，设计巷旁墙体厚度为0.8m；当地应力在18～30MPa高应力等级时，设计巷旁墙体厚度为1.0m；

第四步，巷道顶板、巷旁墙体、底板一体化结构设计，使沿空留巷围岩结构稳定：

在巷道底板筑墙位置开挖基础坑，并在基础坑底部中间位置打设若干底板锚杆，并在基础坑底部铺设一层钢筋网片，钢筋网片铺满基础坑的底部，在巷旁墙体中间位置安装的顶板锚索的外露部分和底板锚杆的外露部分都进入巷旁墙体内部，从而对巷道顶板、巷旁墙体、底板形成一体化结构设计，增强沿空留巷的顶板、底板、巷旁墙体围岩结构的稳定性；

第五步，巷旁墙体内置配筋，增强抗拉抗剪能力：

在巷旁墙体两侧各设置一层钢筋网片，钢筋网片接顶触底，沿巷旁墙体高度方向搭设若干两端带弯钩的圆杆横向拉筋，并用绑丝将横向拉筋的弯钩与钢筋网片绑扎牢固，沿巷旁墙体走向搭设若干两端带弯钩的圆杆纵向拉筋，并用绑丝将纵向拉筋的弯钩与横向拉筋绑扎牢固；

第六步，堆喷混凝土墙体的强度上升快，及时支撑不让压，强力切断采空侧顶板，沿空留巷仅需要7天的临时支护：

堆喷构筑的巷旁墙体的强度上升速度快，3天的单轴抗压强度可以达到22MPa，7天的单轴抗压强度可以达到26MPa，28天的单轴抗压强度可以达到40MPa，且后期强度不损失，能够对巷道顶板形成及时支撑，阻止沿空留巷的顶板下沉变形，同时可以强力切断采空区一侧的顶板，减小留巷围岩压力，沿空留巷在巷旁墙体的高强支撑作用下，围岩结构能够保持稳定，沿空留巷内仅需要7天的单体支柱临时支护；

第七步，墙体微膨胀，接顶密实不漏风，隔绝采空区：

堆喷施工工艺可以使混凝土快速成形，通过逐层堆叠累积的方式形成巷旁墙体，堆喷设备的喷射管出口的混凝土材料具有一定的喷射速度，接顶密实，能够完全隔绝采空区；同时巷旁墙体具有微膨胀特性，不会产生收缩裂缝，密实不漏风；

第八步，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，可以实现高产高效：

利用矿车下料至井下临时料场内，临时料场与采煤工作面的距离为200m，沿巷道轴向铺设一道外径为60mm的输料管路，在材料场按堆喷工艺要求的配料比例混合好堆喷干料，堆喷设备在材料场利用压风将干混合料通过管路输送至采煤工作面后方的构筑巷旁墙体的位置，紧跟采煤工作面的端头支架，堆喷形成巷旁墙体，实现沿空留巷。

进一步地，第一步中所述强力锚索的直径为Φ21.8mm，破断载荷为580kN，配套使用300mm×300mm×16mm的高强度可调心金属托盘及锁具，锚固长度为2.0m，施加的安装预紧力为300kN。

进一步地，第一步中所述巷旁墙体中间位置安装的顶板锚索的外露长度为0.5m，锚固长度为2.0m；在巷道顶板中线位置安装的顶板锚索的外露长度为0.2m，锚固长度为2.0m。

进一步地，第二步中所述U型钢支柱的排距为0.5m，挡矸钢筋网片的直径为6mm，网格尺寸为0.1m×0.1m。

进一步地，第四步中所述基础坑的深度为0.5m，宽度与第三步的设计的巷旁墙体厚度一致。

进一步地，第四步中所述底板锚杆的间距为0.5m，规格为Φ20mm×2000mm，材质为MG335材质的左旋螺纹钢锚杆，屈服载荷为105kN，底板锚杆的锚固长度为1.0m，外露长度为1.0m。

进一步地，第四步中所述钢筋网片的直径为6mm，网格尺寸为0.1m×0.1m。

进一步地，第五步中所述钢筋网片的直径为6mm，网格尺寸为0.1m×0.1m；横向拉筋的间距为1.0m、排距为0.6m，横向拉筋的直径为20mm、长度与巷旁墙体厚度一致；纵向拉筋的间距为0.3m、每层2根，纵向拉筋的直径为20mm、长度为1.2m。

进一步地，第八步中所述堆喷设备为煤矿使用的混凝土喷射机，喷射输送距离为200m，喷射能力为7～8m³/h。

进一步地，第八步中所述堆喷混合料为砂子、石子、425#普通硅酸盐水泥、JCT-1喷射混凝土外加剂，按照堆喷工艺的要求比例配制而成，参考专利号CN201810566315.0，一种用于煤矿井下的堆喷混凝土快速筑墙方法。

所述JCT-1喷射混凝土外加剂是采用机械研磨法进行细化的无机纳米级材料，是一种集促凝、早强、减水为一体的多效多功能型外加剂，呈灰白色粉末状，无毒无味，不燃，密度为2.1~2.3g/cm³，粒径为0.3~0.5μm，在使用过程中对人体无不良影响。JCT-1喷射混凝土外加剂是由山西吉昌泰矿山工程技术有限公司开发研制的一种喷射混凝土外加剂，使用JCT-1喷射混凝土外加剂可实现使喷射层粘结力增加且不收缩，提高混凝土早期强度和最终强度，减少喷溅回弹，成型快，增加喷层厚度，接顶密实等效果。

本发明的有益效果如下：

本发明以构造配筋和堆喷混凝土工艺为基础，提出的新型沿空留巷技术，相比现有方法具有安全快速高效、沿空留巷内临时支护时间短、无需超前切顶、留巷成本低等技术优势。

本发明所提供的技术方案中锚索高预应力支护，可以防止巷道顶板离层，保持沿空留巷顶板岩层的整体性。巷道顶板、墙体、底板一体化结构设计，内置横向拉筋和纵向拉筋两种配筋，沿空留巷的围岩结构稳定。堆喷形成的巷旁墙体的强度上升速度快，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，可以实现高产高效。堆喷混凝土筑墙沿空留巷仅需一台矿用混凝土喷射机，井下临时料场上料，施工工艺简单，施工设备灵活方便，操作简单，成本投入低，能够适用于大采高、快速推采、地压大、埋深大、自燃发火煤层等复杂工程条件，适应能力强。