[发明专利]一种新型沿空留巷巷旁支护材料

说明书

本发明涉及一种属于巷道支护技术领域的新型巷旁支护材料，主要作为煤矿井下回采工作面沿空留巷时巷旁支护的充填材料，也可用于支架的壁后充填，冒落孔洞充填等。

沿空留巷无煤柱开采具有能缓解采掘接替紧张，巷道掘进率低及煤炭资源回收率高等优点，要采用沿空留巷技术，必须解决巷旁支护技术问题，关于沿空留巷时的巷旁支护问题，大家都在各个方面寻找好的方法和材料，《世界煤炭技术》1988年第1期刊登的前苏联采用硬质材料筑造回采巷道护墙的工艺，这种工艺的材料是采用灰浆泵灌注磷酸石膏胶结材料护墙，每袋45公斤的磷酸石膏用单轨吊车运到运输平巷的堆放处，再用刮板运输机运至灰浆泵，然后灌注护墙。《煤炭科学技术》1990年第10期公开的国内采用小煤垛保护沿空留巷的工艺，这种护巷工艺是在采区回采工作面推进过程中，在工作面材料道巷道边缘留设小煤垛来维护留巷巷道，为有效地支撑顶板，防止煤垛被压垮和片邦，在煤垛留巷中每隔2米架一棚，煤垛边缘再打两根贴邦半圆木，加强巷道支护。《煤炭科学技术》1992年第1期公开的我国应用国产泵送固化充填材料进行沿空留巷的巷旁充填工艺，这种巷旁充填工艺采用我国自行研制的矿用泵送高水固化充填材料，沿着留巷的上邦采用模板填成1m×2.3m的巷旁充填墙，以此来维护所留设的巷道，这种充填材料能在5～30分钟内凝固，凝固后强度发展很快，混合均匀后，1小时强度可达0.5～1.0MPa，2小时可达1.5MPa以上，12～24小时强度可达3.0MPa以上，3天可以达到4.0MPa，最终可以达到5.0MPa以上，该数据取自实验室试块试验。上述三种巷旁支护技术，各有其优缺点，①采用硬质材料构筑回采巷道护墙，维护巷道是有效的，墙体强度比较高，但工艺比较复杂，成本比较高，工时消耗比较大。②采用小煤垛保护沿空留巷，工艺比较简单，成本比较低，但煤炭损失量比较大，又难于避免采空区发火，对倾斜煤层的适应性比较差，垛木消耗量大。③采用矿用泵送高水固化充填材料进行巷旁充填，丢失煤少，工人的劳动强度低，但施工工艺复杂，设备占用多，墙体的强度低，很难承受滞后工作面的压力的作用，成本比较高，工时消耗量大。

针对上述均不成熟的巷旁支护技术工艺和材料，为了克服上述现有工艺和材料的不足之处，进一步扩大沿空留巷的使用范围，杜绝采空区煤层的自燃发火问题，简化工艺过程，提高充填体的承载能力，降低工时消耗和成本，本发明研制出了一种新型的巷旁支护材料。

本发明的目的是通过如下方式来实现的;

本发明所指的支护材料主要由水泥，煤炭和水混合而成，形成一种适合于井下用的新型轻质混凝土，其重量配比为：

①水泥在支护材料中所占的重量比为16～40%

②煤炭在支护材料中所占的重量比为35～73%

③水在支护材料中所占的重量比为11～28%

所述的水泥为普通水泥，包括普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥等。

所述的煤炭，取自于井下回采工作面上的浮煤或巷道中的遗留煤，根据混凝土的石子粒径最大为40mm，所以确定煤炭的最大块径不大于40mm。

所述的水为井下用的防尘用水。

这种新型的巷旁支护材料，取材方便，不需要从地面加工材料，减少了从地面到井下回采工作面的运输环节，工艺简单，设备占用少，工时消耗少，与前苏联的硬质材料筑造回采巷道护墙相比，平均每天节约16个工时，只需人工搅拌即可满足留巷的巷旁支护墙的砌筑任务，墙体强度高，能有效地保护好留巷巷道，7天的抗压强度达到9.8MPa，比高水固化充填材料的最终抗压强度5MPa提高96%，完全满足沿空留巷的强度要求，质量易于控制，只要按照一般的施工要求将混合料拌匀，充填捣实即可，无需复杂的程序。

实施例：以1∶2.876∶0.516的水泥、煤炭和水重量配比混合而成的支护材料于1992年6月在张集矿9604工作面运输平巷中使用，至1992年11月30日，累计留巷长度达120m，工作面推进总长为120m，所留的巷道质量完好，墙体没有因为受工作面初次来压和周期来压的影响而出现裂缝或压垮现象。

实施例中所用的支护材料性能及试验结果如下：