[實用新型]一種凸形籠狀采空區封閉吸能結構

有效

• 申請號: 201320367856.3
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN203308513U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王春來;邵永珍;張光晨;劉艷曉;岳霆;張瑜鵬;胡偉俊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F17/103
• 分類號: E21F17/103
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本實用新型涉及礦區采空區封閉，具體為一種采空區封閉及吸能的方法，屬于礦山采空區治理技術領域。?

背景技術

經過長時間風化和應力重分布，采空區頂板會出現垮冒，進而在采空區形成強大的空氣沖擊波，能量巨大，如果進行封閉采空區，則對封閉墻的承壓能力要求極高。因此，一旦采空區塌陷，則形成的強大空氣沖擊波會直接作用于封閉墻，并且隨著垮冒程度加大，形成的空氣沖擊力也會增大，則封閉墻的安全性很難保證。?

發明內容

本實用新型目的是解決傳統技術采用封閉墻封閉采空區，安全性很難保證的問題。?

一種凸形籠狀采空區封閉吸能結構，其特征在于：由鋼網焊接形成的“凸”形體籠狀框架，用塊石填充而成；“凸”形體籠狀框架距離采空區不小于20m，利用Φ8mm鋼網焊接而成；“凸”形體的突出結構部分朝向采空區平躺，左右兩側鋼筋網鑲嵌在巷道環壁凹槽中，前后兩側鋼筋網是填充塊石后焊接而成的；在緊貼該籠狀框架結構前后澆筑混凝土擋水墻，并在朝向采空區方向，巷道的右下角緊貼地面埋有橡膠排水管直通采空區，其入水口緊貼混凝土擋水墻。?

所述的籠狀框架結構的鋼筋網網孔密度為10cm×10cm，填充的塊石的最小直徑尺寸不小于10cm，填充部分要存在著縫隙；所述混凝土擋水墻高50cm，厚度30cm，橡膠排水管直徑為Φ20cm，貫通整個采空區封閉吸能結構，其入水口直徑30cm。?

如上所述的一種凸形籠狀采空區封閉吸能結構的施工方法，其特征在于：?

①封閉吸能結構定位：在采空區塌陷帶外，距離采空區不小于20m處選址，根據該封閉吸能結構的尺寸修整巷道，為鋪設該結構焊接鋼網做前期準備；?

②巷道環壁凹槽的開挖：在距離采空區不小于(2L1+20)m處，沿巷道四周向著遠離采空區方向開挖深為1m，寬為L1，周長為C的環壁凹槽，之后對巷道環壁凹槽進行加固，以便之后的鋼筋網架的鋪設焊接與固定；其中L1值的確定由公式L1=A/C而定，公式中A代表空氣沖擊力剪切破壞的剪切面積，L1代表巷道環壁凹槽的寬度，C代表巷道環壁凹槽周長；?

③預埋橡膠排水管：朝向采空區的方向，在巷道右下角緊貼地面埋一Φ20cm的材質為橡膠的排水管，端口通到采空區；?

④籠狀框架的鋪設鋼網焊接及近采空區混凝土擋水墻的筑造和近采?空區的入水口的開挖：運送Φ8mm鋼網于巷道內，朝向采空區方向鋪設。以網孔密度為10cm×10cm的規格先在環壁凹槽內焊接固定網架，然后向采空區方向鋪設；在水平伸出環壁凹槽寬為L1處折起網架，并在此緊貼網架筑起高50cm，厚度為30cm的擋水墻，使之與巷道等寬為a，并緊貼擋水墻開出一直徑為30cm的入水口，之后折回架設鋼網結構；?

⑤塊石的填充：開始從近采空區方向充填塊石，塊石最小直徑不小于10cm，逐步往回充填，保證塊石充滿接頂，直至填滿，填充塊石與折回鋪設鋼筋網交替進行；?

⑥封閉吸能結構的最后封閉：待塊石填充區域填滿之后，利用鋼筋網對該結構進行最后封閉，以保證籠狀框架與所填充塊石形成一個整體；其中接口處焊接重疊長度不小于1m，封閉吸能結構的縱剖面的周長不小于(4L1+2h+5)m。?

本實用新型部分前后長度為L1，其目的在于保證該結構在受到強大空氣沖擊波時能阻止空氣沖擊波的抗剪沖擊。凸出的長方體部分長度也為L1，其高度和寬度與巷道高h和寬a尺寸等同。其中嵌入巷道壁內結構部分，其長度L1計算依據如下：?

①根據理想氣體狀態方程，在溫度恒定情況下，一定質量氣體的體積與壓力的乘積等于衡量，即：?

PV=P₀V₀

式中，P——大面積頂板瞬時冒落時被壓縮的空氣壓力，單位MPa；?

P₀——大面積頂板瞬時冒落前采空區內空氣壓力，即大氣壓力：P₀≈0.1MPa；?

V——大面積頂板瞬時冒落時被壓縮的空氣體積，單位m³；?

V₀——大面積頂板瞬時冒落前采空區內體積，單位m³。?