一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)及其填充方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，包括墻本體（9），多個頂板加強錨桿（11），埋設(shè)在所述墻本體（9）和巷道頂板內(nèi)內(nèi)；多個底板加強錨桿（12），埋設(shè)在所述墻本體（9）和巷道底板內(nèi)；多個走向螺紋鋼（10），一部分埋設(shè)在所述墻本體（9）內(nèi)；多個傾向穿墻錨桿（8），貫穿于所述墻本體（9）中；多個槽鋼（13），其上設(shè)置有供所述傾向穿墻錨桿（8）穿出的孔，鎖緊機構(gòu)將所述多個槽鋼（13）固定在所述墻本體（9）前側(cè)和后側(cè)的墻面上。本發(fā)明所述沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、充填成本低、能滿足巷旁支護(hù)要求。
【專利說明】一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)及其填充方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沿空留巷充填墻體結(jié)構(gòu)及其填充方法，特別是涉及一種沿空留巷矸石混凝土三維加固充填墻體及其填充方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦采煤工作面采過以后，將原工作面上區(qū)段(或下區(qū)段)巷道保留下來，在相鄰工作面開采時使用，所留巷道稱為沿空留巷。采區(qū)上區(qū)段工作面采過后，沿空所留巷道，可以供下區(qū)段工作面回采時作為回風(fēng)巷。
[0003]目前整體澆注巷旁充填技術(shù)具有增阻速度快，支承能力大，密封性能好和機械化程度高等優(yōu)點，充填材料多為似膏體、混凝土、高水材料等，成份一般包括石子、水泥、沙子和添加劑，須在地面建立配料系統(tǒng)、運輸和泵送充填系統(tǒng)，成本高，投資大，系統(tǒng)復(fù)雜。
[0004]其次，在采煤巷道的掘進(jìn)過程中要排除大量的矸石(矸石產(chǎn)量為煤炭產(chǎn)量的10%左右，每年新產(chǎn)生并堆放在地表的矸石約為1.5-3億m3)，矸石排至地面棄置不用，往往在煤礦堆積成矸石山，占用大片土地，同是產(chǎn)生各種有毒有害氣體，污染大氣環(huán)境，在雨季還易產(chǎn)生滑塌等各種地質(zhì)災(zāi)害。如果讓矸石不出井，廢物進(jìn)行井下利用，不僅環(huán)保，還能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有巷旁充填技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、充填成本低和能滿足巷旁支護(hù)要求的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)。
[0006]一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括:
[0007]墻本體，為長方體狀，其高度同巷道高度；
[0008]多個頂板加強錨桿，每個所述頂板加強錨桿的一部分埋設(shè)在所述墻本體內(nèi)，一部分埋設(shè)在巷道頂板內(nèi)；
[0009]多個底板加強錨桿，每個所述底板加強錨桿的一部分埋設(shè)在所述墻本體內(nèi)，一部分埋設(shè)在巷道底板內(nèi)；
[0010]多個走向螺紋鋼，每個所述走向螺紋鋼的一部分埋設(shè)在所述墻本體內(nèi)，一部分從所述墻本體左右兩側(cè)露出；
[0011 ]多個傾向穿墻錨桿，每個所述傾向穿墻錨桿整個貫穿于所述墻本體中，兩端從所述墻本體的前后兩側(cè)露出；
[0012]多個槽鋼，其上設(shè)置有供所述傾向穿墻錨桿穿出的孔，鎖緊機構(gòu)將所述槽鋼固定在所述墻本體前側(cè)以及后側(cè)的墻面上。
[0013]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中所述頂板加強錨桿為兩排，每個所述頂板加強錨桿長為1800-2200_，垂直于所述墻本體的頂面和巷道頂板，其中埋設(shè)在所述巷道頂板內(nèi)的部分長為700-1300mm，同一排中相鄰兩個所述頂板加強錨桿以及兩排所述頂板加強錨桿之間的距離均在900-1500mm之間。[0014]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中所述底板加強錨桿為兩排，每個所述底板加強錨桿長為1800-2200_，垂直于所述墻本體的底面和巷道底板，其中埋設(shè)在所述巷道底板內(nèi)的部分長為700-1300mm，同一排中相鄰兩個所述底板加強錨桿以及兩排所述底板加強錨桿之間的距離均在900-1500mm之間。
[0015]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中所述走向螺紋鋼為兩列，垂直于所述墻本體的左右兩個側(cè)面埋設(shè)，同一列中兩個所述走向螺紋鋼之間以及兩列所述走向螺紋鋼之間的距離為900-1500mm，每個所述走向螺紋鋼長度為1800-2200mm，埋設(shè)部分長為800-1200mm,剩余的裸露在外,作為下一垛充填墻體的墻本體中的走向螺紋鋼。
[0016]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中所述傾向穿墻錨桿為兩排，每個所述傾向穿墻錨桿垂直于所述墻本體的前后兩個側(cè)面并貫穿在所述墻本體中，兩端從所述墻本體的前后兩側(cè)露出，所述傾向穿墻錨桿露出的兩端為螺紋結(jié)構(gòu)，同一排或同一列中相鄰兩個所述傾向穿墻錨桿之間的距離為900-1500mm ;兩端露出部分長為15_30mm ;所述傾向穿墻錨桿的長度為1800-2200mm ；
[0017]所述槽鋼上設(shè)置有供所述傾向穿墻錨桿穿出的孔，所述傾向穿墻錨桿的兩端從所述孔中露出，采用托盤和螺母與所述螺紋結(jié)構(gòu)配合將所述多個槽鋼固定在所述墻本體前側(cè)和后側(cè)的墻面上，固定后的所述傾向穿墻錨桿初始預(yù)緊力在50-100KN之間；
[0018]所述墻本體9前后每個側(cè)面上固定的所述槽鋼的數(shù)量與所述傾向穿墻錨桿的列數(shù)相同，處于同一列的所述傾向穿墻錨桿固定在同一個所述槽鋼上，所述槽鋼的高度與所述墻本體的高度相同。
[0019]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中所述墻本體為矸石混凝土充填墻體， 其由如下質(zhì)量份的物質(zhì)混合攪拌而成:
[0020]粒徑為10-30mm的矸石600份、硅酸鹽水泥1000份、砂子400份、水化控制劑1.35份、內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑1份、無堿液體速凝劑25份和水300份。
[0021]本發(fā)明所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其中，在支護(hù)阻力F確定的情況下，由下面公式計算得出所述墻本體(9)的寬度:
【權(quán)利要求】
1.一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括: 墻本體(9)，為長方體狀，其高度同巷道高度； 多個頂板加強錨桿(11)，每個所述頂板加強錨桿(11)的一部分埋設(shè)在所述墻本體(9 )內(nèi)，一部分埋設(shè)在巷道頂板內(nèi)； 多個底板加強錨桿(12)，每個所述底板加強錨桿(12)的一部分埋設(shè)在所述墻本體(9)內(nèi)，一部分埋設(shè)在巷道底板內(nèi)； 多個走向螺紋鋼(10)，每個所述走向螺紋鋼(10)的一部分埋設(shè)在所述墻本體(9)內(nèi)，一部分從所述墻本體(9)左右兩側(cè)露出； 多個傾向穿墻錨桿(8)，每個所述傾向穿墻錨桿(8)整個貫穿于所述墻本體(9)中，兩端從所述墻本體(9)的前后兩側(cè)露出； 多個槽鋼(13)，其上設(shè)置有供所述傾向穿墻錨桿(8)穿出的孔，鎖緊機構(gòu)將所述槽鋼(13)固定在所述墻本體(9)前側(cè)以及后側(cè)的墻面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述頂板加強錨桿(11)為兩排，每個所述頂板加強錨桿(11)長為1800-2200mm，垂直于所述墻本體(9 )的頂面和巷道頂板，其中埋設(shè)在所述巷道頂板內(nèi)的部分長為700-1300_，同一排中相鄰兩個所述頂板加強錨桿(11)以及兩排所述頂板加強錨桿(11)之間的距離均在900-1500mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述底板加強錨桿(12)為兩排，每個所述底板加強錨桿(12)長為1800-2200mm，垂直于所述墻本體(9)的底面和巷道底板，其中埋設(shè)在所述巷道底板內(nèi)的部分長為700-1300_，同一排中相鄰兩個所述底板加強錨桿(12)以及兩排所述底板加強錨桿(12)之間的距離均在900-1500mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述走向螺紋鋼(10)為兩列，垂直于所述墻本體(9)的左右兩個側(cè)面埋設(shè)，同一列中兩個所述走向螺紋鋼(10)之間以及兩列所述走向螺紋鋼(10)之間的距離為900-1500mm，每個所述走向螺紋鋼(10)長度為1800-2200mm，埋設(shè)部分長為800-1200mm，剩余的裸露在外，作為下一垛充填墻體的墻本體(9 )中的走向螺紋鋼(10 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傾向穿墻錨桿(8)為兩排，每個所述傾向穿墻錨桿(8)垂直于所述墻本體(9)的前后兩個側(cè)面并貫穿在所述墻本體(9)中，兩端從所述墻本體(9)的前后兩側(cè)露出，所述傾向穿墻錨桿(8)露出的兩端為螺紋結(jié)構(gòu)，同一排或同一列中相鄰兩個所述傾向穿墻錨桿(8)之間的距離為900-1500mm ;兩端露出部分長為15_30_ ;所述傾向穿墻錨桿(8)的長度為1800_2200_ ； 所述槽鋼(13)上設(shè)置有供所述傾向穿墻錨桿(8)穿出的孔，所述傾向穿墻錨桿(8)的兩端從所述孔中露出，采用托盤和螺母與所述螺紋結(jié)構(gòu)配合將所述多個槽鋼(13)固定在所述墻本體(9)前側(cè)和后側(cè)的墻面上，固定后的所述傾向穿墻錨桿(8)初始預(yù)緊力在50-1OOKN 之間； 所述墻本體9前后每個側(cè)面上固定的所述槽鋼(13)的數(shù)量與所述傾向穿墻錨桿(8)的列數(shù)相同，處于同一列的所述傾向穿墻錨桿(8)固定在同一個所述槽鋼(13)上，所述槽鋼(13)的高度與所述墻本體(9)的高度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述墻本體(9)為矸石混凝土充填墻體，其由如下質(zhì)量份的物質(zhì)混合攪拌而成: 粒徑為10-30mm的矸石600份、硅酸鹽水泥1000份、砂子400份、水化控制劑1.35份、內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑1份、無堿液體速凝劑25份和水300份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 在支護(hù)阻力F確定的情況下，由下面公式計算得出所述墻本體(9)的寬度:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于: 在支護(hù)阻力F確定的情況下，由下面公式計算得出所述頂板加強錨桿(11)和底板加強錨桿(12)排距L:
9.一種沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)的填充方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)首先井下矸石直接經(jīng)皮帶輸送機運送到井下破碎硐室破碎后，形成適宜粒徑小于10-30mm的砰石并制備砰石混凝土 ； (2)沿采空區(qū)邊緣打兩排頂板加強錨桿和底板加強錨桿； (3)架設(shè)充填模板，充填模板的位置視充填墻體寬度而定，在模板內(nèi)架設(shè)走向螺紋鋼和傾向穿墻錨桿； (4)將攪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，將槽鋼固定在露出的傾向穿墻錨桿上，通過托盤和螺母對槽鋼和錨桿施加預(yù)緊力；完成一垛充填墻體充填過程； (6)按照推采進(jìn)度，重復(fù)上述步驟，完成整條巷道的沿空留巷充填工作，相鄰兩個所述填充墻體使用同一個所述走向螺紋鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沿空留巷三維加固充填墻體結(jié)構(gòu)的填充方法，其特征在于:同一排或同一列兩個相鄰所述頂板加強錨桿或底板加強錨桿之間的距離為900-1500mm，打入頂板或底板部分長為700-1300mm ； 所述走向螺紋鋼為兩列，垂直于所述墻本體的左右兩個側(cè)面埋設(shè)，同一列中兩個所述走向螺紋鋼之間以及兩列之間的距離為900-1500mm ； 所述傾向穿墻錨桿為兩排，每個所述傾向穿墻錨桿垂直于所述墻本體的前后兩個側(cè)面并貫穿在所述墻本體中，兩端從所述墻本體的前后兩側(cè)露出，所述傾向穿墻錨桿露出的兩端為螺紋結(jié)構(gòu)，同一排或同一列中相鄰兩個所述傾向穿墻錨桿之間的距離為900-1500mm ；兩端露出部分長為15-30mm ； 所述傾向穿墻錨桿的兩端從所述鋼槽的孔中露出，向所述傾向穿墻錨桿施加50-100KN初始預(yù)緊力，采用托盤和螺母與所述螺紋結(jié)構(gòu)配合將所述槽鋼固定在所述墻本體上； 所述槽鋼的數(shù)量與所述傾向穿墻錨桿的列數(shù)相同，處于同一列的所述傾向穿墻錨桿固定在同一個所述槽鋼上， 所述槽鋼的高度與所述墻本體的高度相同。
【文檔編號】E21F15/00GK103603688SQ201310440153
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】付寶杰, 成云海, 馮飛勝, 汪穎, 張香苗, 曹光澤 申請人:安徽理工大學(xué)