一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板及其施工方法与流程

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板及其施工方法。

背景技术：

厚煤层分层开采时，上分层垮落的岩层经过一定时间的自然胶结而形成的顶板叫做再生顶板。再生顶板的形成包括垮落岩层的压实和胶结两个过程。为减少自然胶结所需的时间，通常采用黄泥浆或水玻璃作为胶结材料。为提高再生顶板的稳定性，通常沿上分层顶板铺设一层金属网或塑料网。由于金属网容易腐蚀，塑料网强度不够，采用上述方法形成的再生顶板通常存在稳定性不足，破碎岩体之间的黏结特性差的特征。在下分层开采过程中，采用传统的锚杆支护技术由于无法锚固到稳定岩层而不能有效地控制再生顶板的稳定，给煤矿安全高效生产带来威胁。同时，对于极近距离煤层开采过程中，上部煤层开采对底板带来的扰动也将导致下位巷道支护没有稳定可靠的锚固区。为确保锚杆可以锚固到稳定岩层，有必要开发一种施工工艺简单、可靠性高的再生顶板，改变现有分层开采支护难度大、稳定性不足的现状。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板，包括上分层，所述上分层上端为上覆岩层，所述上分层下端为预留区岩层，所述预留区岩层下端为下分层，所述预留区岩层之间设有锚杆，所述上分层底部设有frp格栅，所述frp格栅上端设有人工填充煤矸石，所述人工填充煤矸石上端设有第二层所述frp格栅，第二层所述frp格栅上端设有第二层所述人工填充煤矸石，所述人工填充煤矸石填充至所述上覆岩层底部，所述frp格栅设有网孔，所述上覆岩层在矿山压力作用下形成自然堆积的垮落岩石，所述自然堆积的垮落岩石与所述人工填充煤矸石之间注有自密实混凝土。

优选的，所述frp格栅的最大所述网孔的直径小于所述人工充填煤矸石的平均直径。

优选的，所述自密实混凝土可通过砂石、沙子，水泥和水搅拌而成，也可以通过煤矸石、沙子、水泥和水搅拌而成。

优选的，所述人工充填煤矸石可以为井下直接粉碎的煤矸石，也可以是从地面通过垂直投料系统运输至井下的煤矸石，所述人工充填煤矸石的直径范围可以大于200mm。

优选的，两层所述frp格栅之间间距为所述上分层厚度的一半。

优选的，所述自密实混凝土待所述人工填充煤矸石全部充满上分层之后，一次性整体浇筑完成。

优选的，所述frp格栅可根据实际开采高度架设两层或三层。

一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板的施工方法，具体采用以下步骤实施：

步骤一：所述frp格栅沿所述上分层底部铺设，随后在所述frp格栅上方铺设第一层所述人工充填煤矸石。

步骤二：当第一层所述人工充填煤矸石铺设完成后，铺设第二层所述frp格栅。

步骤三：当第二层所述frp格栅铺设完成后，在所述第二层frp格栅的上方填充第二层所述人工充填煤矸石，直至接触到所述上覆岩层。

步骤四：填充完成全部所述人工充填煤矸石之后，注入所述自密实混凝土形成最终的矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板。

本发明的有益效果

本发明通过采用轻质高强耐腐蚀的frp格栅，能够有效地约束散体煤矸石材料的横向变形，提高煤矸石散体材料的剪切强度和弹性模量，并且使用自密实混凝土填充煤矸石散体材料的空隙，可以有效地抑制散体骨料的非均匀性沉降。本发明施工工艺简单、施工速度快，形成的再生顶板稳定性好。

附图说明

图1为本发明的厚煤层分层开采工艺示意图；

图2为本发明的自然垮落法形成的再生顶板；

图3为本发明的frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板结构示意图；

图4为本发明的frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板施工示意图。

附图标记

1-上分层，2-预留区岩层，3-下分层，4-上覆岩层，5-自然堆积的垮落岩石，6-锚杆，7-人工充填煤矸石，8-frp格栅，9-网孔，10-自密实混凝土。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例

如图1-4所示，一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板，包括上分层1，上分层1上端为上覆岩层4，上分层1下端为预留区岩层2，预留区岩层2下端为下分层3，预留区岩层2之间设有锚杆6，上分层1底部设有frp格栅8，frp格栅8上端设有人工填充煤矸石7，人工填充煤矸石7上端设有第二层所述frp格栅8，第二层frp格栅8上端设有第二层人工填充煤矸石7，人工填充煤矸石7填充至上覆岩层4底部，frp格栅8设有网孔9，上覆岩层4在矿山压力作用下形成自然堆积的垮落岩石5，自然堆积的垮落岩石5与人工填充煤矸石7之间注有自密实混凝土10。

优选的，frp格栅8的最大网孔9的直径小于人工充填煤矸石7的平均直径。

优选的，自密实混凝土10可通过砂石、沙子，水泥和水搅拌而成，也可以通过煤矸石、沙子、水泥和水搅拌而成。

优选的，人工充填煤矸石7可以为井下直接粉碎的煤矸石，也可以是从地面通过垂直投料系统运输至井下的煤矸石，所述人工充填煤矸石的直径范围可以大于200mm。

优选的，两层frp格栅8之间间距为上分层1厚度的一半。

优选的，自密实混凝土10待人工填充煤矸石7全部充满上分层之后，一次性整体浇筑完成。

优选的，frp格栅8可根据实际开采高度架设两层或三层。

一种矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板的施工方法，具体采用以下步骤实施：

步骤一：frp格栅8沿上分层1底部铺设，随后在frp格栅8上方铺设第一层人工充填煤矸石7。

步骤二：当第一层人工充填煤矸石7铺设完成后，铺设第二层frp格栅8。

步骤三：当第二层frp格栅8铺设完成后，在第二层frp格栅8的上方填充第二层人工充填煤矸石7，直至接触到上覆岩层4。

步骤四：填充完成全部人工充填煤矸石7之后，注入自密实混凝土10形成最终的矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板。

厚煤层分层开采通常先开采上分层,再开采下分层，为确保下分层的安全稳定，通常在上分层和下分层之间留设一定厚度的预留区岩层。上分层开采过后，上覆岩层在矿山压力作用下形成自然堆积的垮落岩石。随着时间推移，自然堆积的垮落岩石将进一步压实和胶结，最终形成再生顶板。当开采下分层时，锚杆由于长度限制，无法锚固到稳定的上覆岩层，从而带来安全隐患。

本发明的frp格栅由具有轻质高强的玻璃纤维增强复合材料（frp）通过挤拉成型工艺得到，frp格栅的最大网孔的直径应该小于人工充填煤矸石的平均直径。人工充填煤矸石可以为井下直接粉碎的煤矸石，也可以是从地面通过垂直投料系统运输至井下的煤矸石。不同于传统矸石充填所用的煤矸石，煤矸石直径范围可以大于200mm，frp格栅通过限制人工充填煤矸石的侧向移动，提高人工充填煤矸石的剪切强度和弹性模量。frp格栅沿上分层底部铺设，随后在frp格栅上方铺设第一层人工充填煤矸石，随后铺设第二层frp格栅，其中两层frp格栅的纵向间距为一米。之后在第二层frp格栅的上方填充满人工充填煤矸石直至接触到上覆岩层。在完成人工充填煤矸石之后，注入自密实混凝土，形成最终的矿用frp格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。