一种沿空留巷三维加固充填墙体结构及其填充方法
【专利摘要】本发明公开了一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，包括墙本体（9），多个顶板加强锚杆（11），埋设在所述墙本体（9）和巷道顶板内内；多个底板加强锚杆（12），埋设在所述墙本体（9）和巷道底板内；多个走向螺纹钢（10），一部分埋设在所述墙本体（9）内；多个倾向穿墙锚杆（8），贯穿于所述墙本体（9）中；多个槽钢（13），其上设置有供所述倾向穿墙锚杆（8）穿出的孔，锁紧机构将所述多个槽钢（13）固定在所述墙本体（9）前侧和后侧的墙面上。本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构结构简单、充填成本低、能满足巷旁支护要求。
【专利说明】一种沿空留巷三维加固充填墙体结构及其填充方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沿空留巷充填墙体结构及其填充方法，特别是涉及一种沿空留巷矸石混凝土三维加固充填墙体及其填充方法。
【背景技术】
[0002]煤矿采煤工作面采过以后，将原工作面上区段(或下区段)巷道保留下来，在相邻工作面开采时使用，所留巷道称为沿空留巷。采区上区段工作面采过后，沿空所留巷道，可以供下区段工作面回采时作为回风巷。
[0003]目前整体浇注巷旁充填技术具有增阻速度快，支承能力大，密封性能好和机械化程度高等优点，充填材料多为似膏体、混凝土、高水材料等，成份一般包括石子、水泥、沙子和添加剂，须在地面建立配料系统、运输和泵送充填系统，成本高，投资大，系统复杂。
[0004]其次，在采煤巷道的掘进过程中要排除大量的矸石(矸石产量为煤炭产量的10%左右，每年新产生并堆放在地表的矸石约为1.5-3亿m3)，矸石排至地面弃置不用，往往在煤矿堆积成矸石山，占用大片土地，同是产生各种有毒有害气体，污染大气环境，在雨季还易产生滑塌等各种地质灾害。如果让矸石不出井，废物进行井下利用，不仅环保，还能产生经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有巷旁充填技术的缺点，提供一种结构简单、充填成本低和能满足巷旁支护要求的沿空留巷三维加固充填墙体结构。
[0006]一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:包括:
[0007]墙本体，为长方体状，其高度同巷道高度；
[0008]多个顶板加强锚杆，每个所述顶板加强锚杆的一部分埋设在所述墙本体内，一部分埋设在巷道顶板内；
[0009]多个底板加强锚杆，每个所述底板加强锚杆的一部分埋设在所述墙本体内，一部分埋设在巷道底板内；
[0010]多个走向螺纹钢，每个所述走向螺纹钢的一部分埋设在所述墙本体内，一部分从所述墙本体左右两侧露出；
[0011 ]多个倾向穿墙锚杆，每个所述倾向穿墙锚杆整个贯穿于所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出；
[0012]多个槽钢，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢固定在所述墙本体前侧以及后侧的墙面上。
[0013]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述顶板加强锚杆为两排，每个所述顶板加强锚杆长为1800-2200_，垂直于所述墙本体的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆以及两排所述顶板加强锚杆之间的距离均在900-1500mm之间。[0014]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述底板加强锚杆为两排，每个所述底板加强锚杆长为1800-2200_，垂直于所述墙本体的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆以及两排所述底板加强锚杆之间的距离均在900-1500mm之间。
[0015]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述走向螺纹钢为两列，垂直于所述墙本体的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之间以及两列所述走向螺纹钢之间的距离为900-1500mm，每个所述走向螺纹钢长度为1800-2200mm，埋设部分长为800-1200mm,剩余的裸露在外,作为下一垛充填墙体的墙本体中的走向螺纹钢。
[0016]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述倾向穿墙锚杆为两排，每个所述倾向穿墙锚杆垂直于所述墙本体的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆之间的距离为900-1500mm ;两端露出部分长为15_30mm ;所述倾向穿墙锚杆的长度为1800-2200mm ；
[0017]所述槽钢上设置有供所述倾向穿墙锚杆穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢固定在所述墙本体前侧和后侧的墙面上，固定后的所述倾向穿墙锚杆初始预紧力在50-100KN之间；
[0018]所述墙本体9前后每个侧面上固定的所述槽钢的数量与所述倾向穿墙锚杆的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆固定在同一个所述槽钢上，所述槽钢的高度与所述墙本体的高度相同。
[0019]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述墙本体为矸石混凝土充填墙体， 其由如下质量份的物质混合搅拌而成:
[0020]粒径为10-30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份。
[0021]本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中，在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体(9)的宽度:
【权利要求】
1.一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:包括: 墙本体(9)，为长方体状，其高度同巷道高度； 多个顶板加强锚杆(11)，每个所述顶板加强锚杆(11)的一部分埋设在所述墙本体(9 )内，一部分埋设在巷道顶板内； 多个底板加强锚杆(12)，每个所述底板加强锚杆(12)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分埋设在巷道底板内； 多个走向螺纹钢(10)，每个所述走向螺纹钢(10)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分从所述墙本体(9)左右两侧露出； 多个倾向穿墙锚杆(8)，每个所述倾向穿墙锚杆(8)整个贯穿于所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出； 多个槽钢(13)，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧以及后侧的墙面上。
2.根据权利要求1所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:所述顶板加强锚杆(11)为两排，每个所述顶板加强锚杆(11)长为1800-2200mm，垂直于所述墙本体(9 )的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700-1300_，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆(11)以及两排所述顶板加强锚杆(11)之间的距离均在900-1500mm之间。
3.根据权利要求2所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:所述底板加强锚杆(12)为两排，每个所述底板加强锚杆(12)长为1800-2200mm，垂直于所述墙本体(9)的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为700-1300_，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆(12)以及两排所述底板加强锚杆(12)之间的距离均在900-1500mm之间。
4.根据权利要求3所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:所述走向螺纹钢(10)为两列，垂直于所述墙本体(9)的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢(10)之间以及两列所述走向螺纹钢(10)之间的距离为900-1500mm，每个所述走向螺纹钢(10)长度为1800-2200mm，埋设部分长为800-1200mm，剩余的裸露在外，作为下一垛充填墙体的墙本体(9 )中的走向螺纹钢(10 )。
5.根据权利要求4所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:所述倾向穿墙锚杆(8)为两排，每个所述倾向穿墙锚杆(8)垂直于所述墙本体(9)的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆(8)露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆(8)之间的距离为900-1500mm ;两端露出部分长为15_30_ ;所述倾向穿墙锚杆(8)的长度为1800_2200_ ； 所述槽钢(13)上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆(8)的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧和后侧的墙面上，固定后的所述倾向穿墙锚杆(8)初始预紧力在50-1OOKN 之间； 所述墙本体9前后每个侧面上固定的所述槽钢(13)的数量与所述倾向穿墙锚杆(8)的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆(8)固定在同一个所述槽钢(13)上，所述槽钢(13)的高度与所述墙本体(9)的高度相同。
6.根据权利要求5所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于:所述墙本体(9)为矸石混凝土充填墙体，其由如下质量份的物质混合搅拌而成: 粒径为10-30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份。
7.根据权利要求6所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于: 在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体(9)的宽度:
8.根据权利要求7所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于: 在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述顶板加强锚杆(11)和底板加强锚杆(12)排距L:
9.一种沿空留巷三维加固充填墙体结构的填充方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)首先井下矸石直接经皮带输送机运送到井下破碎硐室破碎后，形成适宜粒径小于10-30mm的砰石并制备砰石混凝土 ； (2)沿采空区边缘打两排顶板加强锚杆和底板加强锚杆； (3)架设充填模板，充填模板的位置视充填墙体宽度而定，在模板内架设走向螺纹钢和倾向穿墙锚杆； (4)将搅拌混合好的矸石混凝土充填到充填模板中； (5)凝固后拆除所述模板，将槽钢固定在露出的倾向穿墙锚杆上，通过托盘和螺母对槽钢和锚杆施加预紧力；完成一垛充填墙体充填过程； (6)按照推采进度，重复上述步骤，完成整条巷道的沿空留巷充填工作，相邻两个所述填充墙体使用同一个所述走向螺纹钢。
10.根据权利要求9所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构的填充方法，其特征在于:同一排或同一列两个相邻所述顶板加强锚杆或底板加强锚杆之间的距离为900-1500mm，打入顶板或底板部分长为700-1300mm ； 所述走向螺纹钢为两列，垂直于所述墙本体的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之间以及两列之间的距离为900-1500mm ； 所述倾向穿墙锚杆为两排，每个所述倾向穿墙锚杆垂直于所述墙本体的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆之间的距离为900-1500mm ；两端露出部分长为15-30mm ； 所述倾向穿墙锚杆的两端从所述钢槽的孔中露出，向所述倾向穿墙锚杆施加50-100KN初始预紧力，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述槽钢固定在所述墙本体上； 所述槽钢的数量与所述倾向穿墙锚杆的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆固定在同一个所述槽钢上， 所述槽钢的高度与所述墙本体的高度相同。
【文档编号】E21F15/00GK103603688SQ201310440153
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】付宝杰, 成云海, 冯飞胜, 汪颖, 张香苗, 曹光泽 申请人:安徽理工大学