专利名称：主动增强充填墙体及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种增强墙体承载性能的方法，尤其是适用于优化井下巷旁支护充填墙体承载性能的方法。
背景技术：
随着开采深度的不断加深，瓦斯危害日益突出，采用沿空留巷技术可有效的实现煤炭安全高效开采，砌筑充填墙体是沿空留巷成功的重要环节。随着工作面的回采，充填墙体为平衡巷道上方的直接顶及边缘的悬臂梁自身的重量提供支护，同时承受老顶破断后形成的砌体梁结构顶板回转过程中的侧向压力。但是目前充填墙体承载性能方面存在两大问题，严重影响了其作用的发挥①墙体早强不足，在达到终强之前就被破坏；②墙体上部为最易破坏区域，而这个区域加布设强筋困难，不宜施工。目前，充填墙体的加固方法方面主要有①加三位加强筋；这种方法需要提前编制好加强筋框架，当墙体长宽都较大时，充填区域空间又很狭小，加强筋框架的捆扎搬运都很困难。②预埋对拉锚杆；这种方法较第一种方式有所改良，发挥了锚杆的很小部分的主动支护作用，但不好操作。因为预埋锚杆预紧稍微大就会使锚杆与墙体脱离，造成应力集中，提前破坏掉墙体；③充填材料的改良。这种方法可以适当加快墙体强度的上升速度，提高墙体承载能力。以上对提闻墙体的承载性能方面都有一定的提闻，但都是被动的提闻承载性能，即随时间的延续充填材料强度逐渐增大至终强，这样无法很好的解决之前提出的两个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动增强充填墙体及施工方法，结合锚杆或锚索锚固技术对围岩主动支护，采用将空心管状锚固剂嵌套在锚杆体上的方案，解决墙体上方布设加强筋困难的问题，及砌筑墙体早强低、强度上升需要时间较长的问题；锚杆或锚索通过锚固剂横向固结在墙体当中施加预紧力；通过锚固剂固结锚杆索与墙体中进行预紧，主动提高了充填墙体前期强度，并且有效解决了墙体上部薄弱区域布设加强筋困难的问题。这种方法操作简单，安全可靠，效果显著，具有广泛的实用性。本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的一种主动增强充填墙体，它包括锚杆或锚索、充填料、螺帽、索具、托盘、模板、充填袋，它还包括空心管状锚固剂；锚杆为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽；锚索为预应力锚索，每根锚索配两套索具，锚杆或锚索的长度长出墙体厚度；空心管状锚固剂为由锚固剂和胶泥相间地预制成空心管形状，锚固剂和胶泥由聚酯薄膜隔开，其内径略大于锚杆或锚索的外径；将锚杆或锚索嵌套空心管状锚固剂，空心管状锚固剂的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆或锚索的长度；在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板，模板间设置充填袋，按照间排距将锚杆或锚索搭放在模板上预定的位置处，并且穿透充填袋，穿孔要密闭处理，避免充填料外溢，锚杆或锚索棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；在架设的模板间充填充填料；待充填料固结到一定程度时拆除模板；在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘，再安装螺帽或锁具，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；在巷道侧转动锚杆或锚索，空心管状锚固剂的聚酯薄膜迅速破裂，锚固剂和胶泥混合后发生反应，锚杆或锚索与周边已固结的充填料锚固为一体；对锚杆或锚索施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘紧贴墙面。所述空心管状锚固剂中的胶泥和锚固剂由聚酯薄膜隔开，分成内外两层空心管，再组合成整体空心管形状。所述空心管状锚固剂中的胶泥和锚固剂由聚酯薄膜隔开，分成两个或多个圆弧段，再组合成整体空心管形状。锚杆或锚索布置的间排距为O. 5 — Im之间，墙体上方间排距取较小值。使用锚杆钻机转动锚杆或锚索。锚杆的长度长出墙体厚度20cm。锚索的长度长出墙体厚度40cm。一种主动增强充填墙体的施工方法，它包括锚杆或锚索、充填料、螺帽、索具、托盘、模板、充填袋，它还包括空心管状锚固剂；它包括以下步骤①、锚杆为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽；锚索为预应力锚索，每根锚索配两套索具，锚杆或锚索的长度长出墙体厚度；②、空心管状锚固剂为由锚固剂和胶泥相间地预制成空心管形状，锚固剂和胶泥由聚酯薄膜隔开，其内径略大于锚杆或锚索的外径；将锚杆或锚索嵌套空心管状锚固剂，空心管状锚固剂的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆或锚索的长度；③、在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板，模板间设置充填袋，按照间排距将锚杆或锚索搭放在模板上预定的位置处，并且穿透充填袋，穿孔要密闭处理，避免充填料外溢，锚杆或锚索棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；④、在架设的模板间充填充填料；⑤、待充填料固结到一定程度时拆除模板；⑥、在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘，再安装螺帽或锁具，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；⑦、在巷道侧转动锚杆或锚索，空心管状锚固剂的聚酯薄膜迅速破裂，锚固剂和胶泥混合后发生反应，锚杆或锚索与周边已固结的充填料锚固为一体；⑧、对锚杆或锚索施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘紧贴墙面。本发明有以下优点和积极效果本发明在充填墙体中布设施加预紧力的锚杆或锚索，并增设将杆体与墙体使用锚固剂连接的结构和方法，即起到了加强筋加固墙体的作用，又大大改善了充填体初期承载能力，提高了墙体的强度。所用材料均为巷道支护的常规材料无需特别加工，施工简单，便于现场操作具有广泛的实用性。它的主要优势在于①在墙体中设置带有锚固剂的对拉锚杆，实现预紧，主动增强充填墙体承载性能。②通过安装双螺帽或索具主动支护材料施加高预紧力，实现对墙体承载性能的主动增强。特别是在早期墙体强度较低的情况。③锚杆或锚索在立模时棚架在模板之上，施工操作简单，解决了墙体的中上部布加强筋困难的问题。
图I是本发明的立面图2是本发明的俯视图3是采用锚杆的图2的A — A剖视图4是采用锚索的图2的A — A剖视图5是本发明拆模前的局部放大图6是本发明拆模后的局部放大图7是本发明的空心管状锚固剂立体图8是图7的B — B剖面内外两层空心管的空心管状锚固剂横截面；
图9是图7的B — B剖面两个或多个圆弧段的空心管状锚固剂横截面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图所示，附图标号锚杆I ;锚索2 ;充填料3 ;顶板4 ;螺帽5 ;巷道断面6，托盘
7 ;锚固剂8，胶泥9，空心管状锚固剂10、煤帮11、索具12、模板13、充填袋14、采煤工作面15、液压支架16、单体支柱17、采空区18、聚酯薄膜19。一种主动增强充填墙体，它包括锚杆I或锚索2、充填料3、螺帽5、索具12、托盘7、模板13、充填袋14，它还包括空心管状锚固剂10 ;锚杆I为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽5 ;锚索2为预应力锚索，每根锚索配两套索具12，锚杆I或锚索2的长度长出墙体厚度；空心管状锚固剂10为由锚固剂8和胶泥9相间地预制成空心管形状，锚固剂8和胶泥9由聚酯薄膜19隔开，其内径略大于锚杆I或锚索2的外径；将锚杆I或锚索2嵌套空心管状锚固剂10，空心管状锚固剂10的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆I或锚索2的长度；在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板13，模板13间设置充填袋14，按照间排距将锚杆I或锚索2搭放在模板13上预定的位置处，并且穿透充填袋14，穿孔要密闭处理，避免充填料3外溢，锚杆I或锚索2棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；在架设的模板13间充填充填料3 ;待充填料3固结到一定程度时拆除模板13 ;在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘7，再安装螺帽5或锁具12，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；在巷道侧转动锚杆I或锚索2，空心管状锚固剂10的聚酯薄膜19迅速破裂，锚固剂8和胶泥9混合后发生反应，锚杆I或锚索2与周边已固结的充填料3锚固为一体；对锚杆I或锚索2施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘7紧贴墙面。所述空心管状锚固剂10中的胶泥9和锚固剂8由聚酯薄膜19隔开，分成内外两层空心管，再组合成整体空心管形状。所述空心管状锚固剂10中的胶泥9和锚固剂8由聚酯薄膜19隔开，分成两个或多个圆弧段，再组合成整体空心管形状。锚杆I或锚索2布置的间排距为O. 5 — Im之间，墙体上方间排距取较小值。使用锚杆钻机转动锚杆I或锚索2。锚杆I的长度长出墙体厚度20cm。锚索2的长度长出墙体厚度40cm。一种主动增强充填墙体的施工方法，它包括锚杆I或锚索2、充填料3、螺帽5、索具12、托盘7、模板13、充填袋14，它还包括空心管状锚固剂10 ;它包括以下步骤①、锚杆I为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽5 ;锚索2为预应力锚索，每根锚索配两套索具12，锚杆I或锚索2的长度长出墙体厚度；
②、空心管状锚固剂10为由锚固剂8和胶泥9相间地预制成空心管形状，锚固剂8和胶泥9由聚酯薄膜19隔开，其内径略大于锚杆I或锚索2的外径；将锚杆I或锚索2嵌套空心管状锚固剂10，空心管状锚固剂10的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆I或锚索2的长度；③、在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板13，模板13间设置充填袋14，按照间排距将锚杆I或锚索2搭放在模板13上预定的位置处，并且穿透充填袋14，穿孔要密闭处理，避免充填料3外溢，锚杆I或锚索2棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；④、在架设的模板13间充填充填料3 ；⑤、待充填料3固结到一定程度时拆除模板13 ；⑥、在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘7，再安装螺帽5或锁具12，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；⑦、在巷道侧转动锚杆I或锚索2，空心管状锚固剂10的聚酯薄膜19迅速破裂，锚固剂8和胶泥9混合后发生反应，锚杆I或锚索2与周边已固结的充填料3锚固为一体；⑧、对锚杆I或锚索2施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘7紧贴墙面。
权利要求
1.一种主动增强充填墙体，它包括锚杆(I)或锚索(2)、充填料(3)、螺帽(5)、索具(12)、托盘(7)、模板(13)、充填袋(14)，其特征在于它还包括空心管状锚固剂(10);锚杆(I)为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽(5);锚索(2)为预应力锚索，每根锚索配两套索具(12)，锚杆(I)或锚索(2)的长度长出墙体厚度；空心管状锚固剂(10)为由锚固剂(8)和胶泥(9)相间地预制成空心管形状，锚固剂(8)和胶泥(9)由聚酯薄膜(19)隔开，其内径略大于锚杆(I)或锚索(2)的外径；将锚杆(I)或锚索(2)嵌套空心管状锚固剂(10)，空心管状锚固剂(10)的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆(I)或锚索(2)的长度；在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板(13)，模板(13)间设置充填袋(14)，按照间排距将锚杆(1)或锚索(2)搭放在模板(13)上预定的位置处，并且穿透充填袋(14)，穿孔要密闭处理，避免充填料(3)外溢，锚杆(I)或锚索(2)棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；在架设的模板(13)间充填充填料(3);待充填料(3)固结到一定程度时拆除模板(13);在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘(7)，再安装螺帽(5)或锁具(12)，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；在巷道侧转动锚杆(I)或锚索(2)，空心管状锚固剂(10)的聚酯薄膜(19)迅速破裂，锚固剂(8)和胶泥(9)混合后发生反应，锚杆(I)或锚索(2)与周边已固结的充填料(3)锚固为一体；对锚杆(I)或锚索(2)施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘(7)紧贴墙面。
2.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是所述空心管状锚固剂(10)中的胶泥(9)和锚固剂(8)由聚酯薄膜(19)隔开，分成内外两层空心管，再组合成整体空心管形状。
3.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是所述空心管状锚固剂(10)中的胶泥(9)和锚固剂(8)由聚酯薄膜(19)隔开，分成两个或多个圆弧段，再组合成整体空心管形状。
4.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是锚杆(I)或锚索(2)布置的间排距为0. 5 — Im之间，墙体上方间排距取较小值。
5.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是使用锚杆钻机转动锚杆(I)或锚索(2)。
6.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是锚杆(I)的长度长出墙体厚度20cmo
7.根据权利要求I所述的主动增强充填墙体，其特征是锚索(2)的长度长出墙体厚度40cmo
8.—种主动增强充填墙体的施工方法，它包括锚杆(I)或锚索(2)、充填料(3)、螺帽(5)、索具(12)、托盘(7)、模板(13)、充填袋(14)，其特征在于它还包括空心管状锚固剂(10);它包括以下步骤 ①、锚杆(I)为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽(5);锚索(2)为预应力锚索，每根锚索配两套索具(12)，锚杆(I)或锚索(2)的长度长出墙体厚度； ②、空心管状锚固剂(10)为由锚固剂(8)和胶泥(9)相间地预制成空心管形状，锚固齐U(8)和胶泥(9)由聚酯薄膜(19)隔开，其内径略大于锚杆(I)或锚索(2)的外径；将锚杆(I)或锚索(2)嵌套空心管状锚固剂(10)，空心管状锚固剂(10)的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆(I)或锚索(2)的长度；③、在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板(13)，模板(13)间设置充填袋(14)，按照间排距将锚杆(I)或锚索(2)搭放在模板(13)上预定的位置处，并且穿透充填袋(14)，穿孔要密闭处理，避免充填料(3)外溢，锚杆(I)或锚索(2)棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长； ④、在架设的模板(13)间充填充填料(3)； ⑤、待充填料(3)固结到一定程度时拆除模板(13)； ⑥、在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘(7)，再安装螺帽(5)或锁具(12)，以防止搅拌过程中锚固剂外溢； ⑦、在巷道侧转动锚杆(I)或锚索(2)，空心管状锚固剂(10)的聚酯薄膜(19)迅速破裂，锚固剂(8)和胶泥(9)混合后发生反应，锚杆(I)或锚索(2)与周边已固结的充填料(3)锚固为一体； ⑧、对锚杆(I)或锚索(2)施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘(7)紧贴墙面。
全文摘要
本发明涉及一种主动增强充填墙体及施工方法，它包括空心管状锚固剂，①锚杆或锚索的长度长出墙体厚度；②空心管状锚固剂为由锚固剂和胶泥相间地预制成空心管形状，锚固剂和胶泥由聚酯薄膜隔开，将锚杆或锚索嵌套空心管状锚固剂；③将锚杆或锚索搭放在模板上预定的位置处；④充填充填料；⑤拆除模板；⑥安装托盘和螺帽或索具⑦转动锚杆或锚索，空心管状锚固剂的聚酯薄膜迅速破裂，锚固剂和胶泥混合后发生反应，锚杆或锚索与周边已固结的充填料锚固为一体；⑧施加预紧力。本发明采用将空心管状锚固剂嵌套在锚杆体上的方案，解决墙体上方布设加强筋困难的问题，及砌筑墙体早强低、强度上升需要时间较长的问题；锚杆或锚索通过锚固剂横向固结在墙体当中施加预紧力。
文档编号E21F15/00GK102979572SQ20121057569
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者刘昆, 李战军, 伏岩, 刘翼, 罗伟涛, 开俊俊 申请人:广东宏大爆破股份有限公司