[發明專利]一種沿空留巷柔性填充墻體結構及其填充方法

無效

• 申請號: 201310301067.4
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103334785A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 成云海;張向陽;馮飛勝;劉柳平;朱萌萌;任禹
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21F15/04
• 分類號: E21F15/04
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

技術領域

本發明涉及一種沿空留巷柔性充填墻體結構及其填充方法，所述柔性充填墻體結構尤其適用于堅硬頂板下中厚煤層的沿空留巷。

背景技術

煤礦采煤工作面采過以后，將原工作面上區段（或下區段）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。采區上區段工作面采過后，沿空所留巷道，可以供下區段工作面回采時作為回風巷。

以往堅硬頂板留巷主要有兩種模式：第一種模式采用充填剛性材料（σ_c≥4MPa）留巷，以“支”為主，其缺點是，剛性材料不能適應頂板運動產生的動載荷影響，使支護體易被壓裂使氣體泄漏甚至發火，或者巷道失穩導致留巷失敗；第二種模式充填柔性材料（一般是充填碎矸），以“護”為主，其缺點是由于沒有掌握矸石承壓的應力應變關系，和充填體與覆巖運動的變形協調關系，無法進行定量的支護設計，由此易造成圍巖大變形乃至頂板下沉過大造成巷內冒頂，為有效避免上述問題發生，以往通常采用的爆破斷頂方法，但其工序復雜，施工難度大，限制了沿空留巷的推廣應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有巷旁充填技術的缺點，提供一種結構簡單、成本低、操作簡便、對工作面推采進度影響小的沿空留巷柔性充填墻體結構及填充方法。

一種沿空留巷柔性填充墻體結構，包括充填墻體以及設置在所述充填墻體內部的袋裝矸石和螺紋錨桿；所述袋裝矸石和螺紋錨桿為多個，所述袋裝矸石的鋪設高度為巷道高度，所述螺紋錨桿與靠近運輸巷一側的所述袋裝矸石接觸并垂直埋設在巷道底板中。接觸可以直接阻止所述袋裝矸石橫向偏移，留有間距的話達不到這個要求，所述錨桿垂直打入底板，借助這個阻力，阻止堅硬頂板彎曲下層對沿空留巷墻體的橫向推移，現在技術在堅硬頂板下容易整體偏移。

本發明所述沿空留巷柔性填充墻體結構，其中單個所述袋裝矸石的尺寸為長*寬*高=450mm*450mm*150mm，其內部的矸石粒徑小于20mm；所述螺紋錨桿露出底板部分長為800-1200mm；相鄰兩個所述螺紋錨桿間的距離為450mm；在運輸巷側距離所述袋裝矸石500-750mm處架設有填充墻體模板。所述螺紋錨桿露出部分長為800-1200mm，保證螺紋錨桿對矸石袋有一定的阻力范圍，螺紋錨桿太長所受扭矩太大，易折斷；相鄰兩個所述螺紋錨桿間的距離為450mm，使每個所述螺紋錨桿剛好處在每個最底層袋裝矸石的中間部位，對所述袋裝矸石側向阻力均衡有效；在運輸巷側距離所述袋裝矸石500-750mm處架設有填充墻體模板，通過所述模板充填膏體材料形成填充墻體，所述袋裝矸石和所述螺紋錨桿之間沒有膠結性，留有一定空間在螺紋錨桿與袋裝矸石外圍充填膏體材料，使其形成整體性能，發揮充填墻體的作用，500-750mm是根據充填材料和富裕系數計算得出，太少達不到要求，太多則浪費成本。

本發明所述的沿空留巷柔性填充墻體結構，其中所述袋裝矸石的鋪設寬度由側向覆巖結構模型受力平衡公式確定，即：

W=4Lm+4Rq-2B-2C]]>

其中。L_m為直接頂總懸梁長度，一般為實測值，單位：m；R為支護阻力，單位：KN；q為充填體靜載荷，單位：Mpa；B為巷道寬度，C為預留巷道片幫距離，單位：m；

充填體靜載荷q由原巖應力公式確定，即：

q=γH?cosθ

γ為頂板巖層容重，單位：kN/m³；H為下位直接頂厚度，單位：m；θ為頂板傾角，其值與現場相關。

本發明所述的沿空留巷柔性填充墻體結構，其中單個所述矸石袋需裝滿矸石，確保裝滿矸石的袋子尺寸為長*寬*高=450mm*450mm*150mm，其內部的矸石粒徑小于20mm。本發明所述最佳裝袋尺度的袋裝矸石具有很好的抑制沉降作用，即產生很小的豎向位移需要很大的壓縮應力，即使矸石袋被破壞，矸石體仍能承受很大壓縮應力，能很好適應堅硬頂板因回轉下沉帶來的動載荷影響。