具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1至图5所示，本发明公开了一种沿空留巷采空区分次充填开采装置，包括多个液压支架1、多个注浆连管2、多个注浆袋3和采空区4，其中注浆连管2安装在液压支架1的掩护梁11上，用于向注浆袋3注浆；掩护梁11的两侧边对称设有支撑组件，支撑组件可向上或向下转动；注浆袋3套在支撑组件上，支撑组件向上转动可带动注浆袋3升至与液压支架1的支撑梁14平行，注浆连管2向注浆袋3内注浆；液压支架降架并向前移动，同时支撑组件向下运动，完成注浆的注浆袋3脱离支撑组件，从而形成采空区4的阻挡墙。

本实施例中，利用液压支架1留设注浆袋3，形成采空区4的阻挡墙，可阻挡采空区4的浆液，由此向采空区4注浆的同时可进行开采，解决了现有技术中采充矛盾，即在采空区填充浆液时，只能等采空区浆液凝固后才可以开采，以避免浆液流动影响采煤工作；本发明采用分次充填方法，即先在注浆袋中注入浆液，随后在采空区注入浆液，增加开采效率，提升了“三下一上”压煤的资源回收率；本发明使用沿空留巷无煤柱开采，减少煤柱的损失，增加了煤炭的资源回收率。

具体地，液压支架1、注浆连管2与注浆袋3的具体数量根据实际情况而定，且液压支架1、注浆连管2与注浆袋3之间一一对应；工作面开始回采前，在液压支架1的掩护梁11上安装注浆连管2，注浆连管2与掩护梁11铰接，注浆连管2可根据注浆袋3的位置调整角度。

支撑组件包括第一支撑杆12，第一支撑杆12一端与掩护梁11顶端铰接，第一支撑杆12可绕铰接点转动，注浆袋3上设有与第一支撑杆12配合的索环31，本实施例中索环设有4个，相邻2个索环31套在同一个第一支撑杆12的前后位置上；当第一支撑杆12向下转动时，将注浆袋3的索环31套在第一支撑杆12上，接着第一支撑杆12向上转动至与支撑梁14平行，使注浆袋3的口打开，利于注浆连管2向注浆袋3内注浆。

本实施例中，在注浆袋3上设计索环31，在液压支架1升架时，将索环31套在第一支撑杆12上；随着液压支架1降架且向前移动，索环31就可以从第一支撑杆12上脱落，索环3结构简单，此过程操作简便且高效。

可选地，注浆袋3中的浆液为速凝浆液，可在20分钟内凝固，使注浆袋3快速具有自稳能力。

支撑组件还包括第二支撑杆13，第二支撑杆13用于带动第一支撑杆12转动且当第一支撑杆12转到与支撑梁14平行时，第二支撑杆13固定支撑第一支撑杆12。

本实施例中，第二支撑杆13一端与第一支撑杆12铰接，另一端与掩护梁11滑动连接，具体地，掩护梁11上设有滑槽，第二支撑杆13上设有滑块，滑块在滑槽上滑动，且滑槽顶端两侧设有限位卡槽，滑块两侧设有与限位卡槽配合的限位卡条，当滑块滑动至滑槽顶端，限位卡条与限位卡槽配合固定，第二支撑杆13固定在滑槽顶端，此时第一支撑杆12与支撑梁14平行。。

此装置还包括第一矸石袋墙5和第二矸石袋墙8，第一矸石袋墙5、注浆袋3、第二矸石袋墙8和岩石墙构成采空区4的密闭空间，随之对采空区进行浆液填充。具体地，第一矸石袋墙5设置在采空区4的左边，封堵采空区4的左边，即第一运输巷100内，但未封堵第一运输巷100，以供下阶段回采使用；第二矸石袋墙8水平设置在注浆袋3的右边，与注浆袋3共同封堵采空区4的上边，同时也封堵第二运输巷200。

本发明第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8均采用矸石，对矸石回收利用，解决了煤矸石和粉煤灰固体废物堆积的问题，减少了煤炭开采对环境的污染；且保留第一矸石袋墙5供下阶段回采使用，加快了工程进度，提供回采效率；第一矸石袋墙5与第二矸石袋墙8共同支撑采空区的顶板，保证采空区的稳定。

为填补第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8之间的空隙，增强其强度，在第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8的外层铺设有第一浇筑层51、第二浇筑层81，第一浇筑层51与第二浇筑层81均为混凝土浆液浇灌而成。

需要说明的是，因第一矸石袋墙5需要保留以供下阶段回采使用，为保证第一运输巷100的顶板的稳定，在第一矸石袋墙5左边设置多个混凝土立柱6和柔性垫层7，混凝土立柱6之间有空隙，以供向采空区4注浆使用；柔性垫层7设置在混凝土立柱6与第一运输巷100的顶板之间，以缓解顶板的压力；柔性垫层7可以为矸石袋或木块等具有缓冲作用的物质。

此装置还包括第一注浆泵91、第一注浆管92和第一注浆孔93，第一注浆泵91放置在混凝土立柱6的左边，在第一运输巷100的空地区域；第一注浆孔93设置在第一矸石袋墙5上；第一注浆管92连接第一注浆泵91，穿过混凝土立柱6之间的空隙，通过第一注浆孔93向采空区4内注入浆液；还包括第二注浆泵94、第二注浆管95和第二注浆孔96，第二注浆泵94设置在第二矸石袋墙8的上方，在第二运输巷200的空地区域；第二注浆孔96设置在第二矸石袋墙8上，第二注浆管95连接第二注浆泵94，穿过第二注浆孔96向采空区4内注入浆液。

本实施例中，先在注浆袋3内注入浆液，后在采空区4注入浆液，且在采空区4注入浆液的同时可沿着工作面向前开采，由此对采空区分次充填的方法利于提高采煤效率，解决现有的采充矛盾。

本实施例中，通过第一注浆泵91和第二注浆泵94同时向采空区4注入浆液，可缩短工程时间；第一注浆孔93与第二注浆孔96的形状不限，优选为扇形，可以防止注浆期间注浆孔的堵塞以及保证浆液均匀分布。

进一步地，第一注浆泵91、第一注浆管92、第一注浆孔93、第二注浆泵94、第二注浆管95和第二注浆孔96的数量不限，根据实际情况设定。

实施例2

根据实施例1提供一种沿空留巷采空区分次充填开采方法，步骤包括：

步骤1：将支撑组件和注浆连管2安装在液压支架1上，液压支架1开始随采煤机向前移架，形成第一运输巷100和第二运输巷200；

步骤2：液压支架1升架时，注浆袋3的索环31套在支撑组件上，并用注浆连管2向注浆袋3内注入浆液，液压支架1降架时，注浆袋3形成阻挡墙；

步骤3：堆砌第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8和混凝土支柱6；

步骤4：向采空区4注浆，同时液压支架1升架向前开采；

步骤5：浇灌第一浇筑层51和第二浇筑层81；

步骤6：重复步骤1-5，直至工作面开采完毕。

具体内容如下：

在步骤1中，工作面开始回采前，将第一支撑杆12一端安装在液压支架1的掩护梁11顶端上，并与掩护梁11铰接；第二支撑杆13一端与第一支撑杆12铰接，另一端与掩护梁11滑动连接，需在掩护梁11上设置滑槽，第二支撑杆13上设置与滑槽配合的滑块，且在滑槽顶端设置限位卡槽，滑块上设置与限位卡槽固定的限位卡条；在掩护梁11的上安装注浆连管2；

工作面开始回采，随着采煤机沿着切眼向前切割，液压支架1跟着采煤机移架，工作面向前推进一段距离后，形成第一运输巷100和第二运输巷200。

在步骤2中，工作面向前推进一段距离后，为避免采空区塌陷，此时需将采空区注浆；先把注浆袋3的索环31套在支撑组件的第一支撑杆12上，随着液压支架升架，第一支撑杆12向上转动到与支撑梁14平行，此时第一支撑杆12被第二支撑杆13支撑固定，使注浆袋3的口打开，用注浆连管2向注浆袋3内注浆；注浆完成后，随后液压支架降架边向前移动，同时第一支撑杆12和第二支撑杆13边向下转动，第一支撑杆12形成一个倾斜并且先前移动的状态，能够使得索环31自动脱离第一支撑杆12，由此完成注浆的注浆袋3脱离第一支撑杆12，形成采空区4的阻挡墙；随后手动将限位卡条与限位卡槽内分离，向下滑动第二支撑杆13，同时带动第一支撑杆12向下转动，第一支撑杆12倾斜，将下一次用的注浆袋3套在第一支撑杆12上，随着液压支架1升架，第一支撑杆12向上转动到与支撑梁14平行，第一支撑杆12被第二支撑杆13支撑固定，使注浆袋3的口打开，用注浆连管2向注浆袋3内注浆，以供下一次使用。

在步骤3中，在采空区4的左边堆砌第一矸石袋墙5，此时注意封住第一矸石袋墙5与注浆袋3之间的缝隙；在注浆袋3的右边堆砌第二矸石袋墙8，与注浆袋3共同封堵采空区4的上边，同时将第二运输巷200封堵；第一矸石袋墙5与第二矸石袋墙8共同支撑采空区的顶板，保证采空区的稳定。

在第一矸石袋墙5左边设置多个混凝土立柱6和柔性垫层7，柔性垫层7设置在混凝土立柱6与第一运输巷100的顶板之间，混凝土立柱6保证第一运输巷100的顶板稳定，且在工作面向前推进中，留下第一运输巷100，供下阶段回采使用。

第一矸石袋墙5、注浆袋3形成的阻挡墙、第二矸石袋墙8以及岩石墙共同形成采空区4密闭空间。

在步骤4中，在第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8上挖出第一注浆孔93、第二注浆孔96；第一注浆泵91放置在混凝土立柱6的左边，在第一运输巷100的空地区域；第二注浆泵94设置在第二矸石袋墙8的上方，在第二运输巷200的空地区域。

第一注浆管92连接第一注浆泵91，穿过混凝土立柱6之间的空隙，通过第一注浆孔93向采空区4内注入浆液；第二注浆管95连接第二注浆泵94，穿过第二注浆孔96向采空区4内注入浆液，且在采空区4注入浆液的同时可沿着工作面向前开采。

在步骤5中，完成对采空区4的注浆后，在第一矸石袋墙5、第二矸石袋墙8的外层铺设有第一浇筑层51、第二浇筑层81，第一浇筑层51与第二浇筑层81均为混凝土浆液浇灌而成。

在步骤6中，根据实际采煤机切割长度来布置注浆袋3，本实施例中采煤机向前切割2-3刀后留设注浆袋3，不断重复步骤1-5，直至完成本工作面的开采。

本发明的有益效果如下：

1.本发明利用液压支架留设注浆袋，形成采空区的阻挡墙，可阻挡采空区的浆液，由此向采空区注浆的同时可进行开采，解决了现有技术中采充矛盾。

2.本发明采用分次充填方法，即先在注浆袋中注入浆液，随后在采空区注入浆液，增加开采效率，提升了“三下一上”压煤的资源回收率。

3.本发明使用沿空留巷无煤柱开采，减少煤柱的损失，增加了煤炭的资源回收率。

4.本发明的第一矸石袋墙、第二矸石袋墙均采用矸石，对矸石回收利用，解决了煤矸石和粉煤灰固体废物堆积的问题，减少了煤炭开采对环境的污染；以及第一矸石袋墙与第二矸石袋墙共同支撑采空区的顶板，保证采空区的稳定。

5.本发明保留第一矸石袋墙供下阶段回采使用，加快了工程进度，提供回采效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。