[發明專利]一種梁?柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置及方法

有效

• 申請號: 201610270371.0
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105863692B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 馮國瑞;杜獻杰;李振;戚庭野;郭育霞;張玉江;白錦文;宋凱歌;劉國艷;郭軍;康立勛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D15/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：包括垛柱式充填模板和預應力桁架錨索裝置，所述桁架錨索裝置將四個垛柱式充填模板連接成一個整體支撐頂板；

所述預應力桁架錨索裝置為礦用預應力桁架錨索裝置，每個桁架錨索裝置由兩根桁架錨索和一個連接鎖緊器組成，連接鎖緊器將兩根錨索連接在一起，連接鎖緊器上設有緊固螺栓；桁架錨索的上端固定在頂板上方穩定巖層中，連接鎖緊器兩端連接的錨索端頭外露在充填模板外側；

所述垛柱式充填模板設置在頂板下方，四周由拼接在一起的支撐架圍成長方體框架結構，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經單側拼接后的若干支撐架組成的整體，相鄰兩個面通過邊緣的支撐架通過垂直拼接組成；每塊支撐架包括由擋板、骨架道木和對拉錨索組成，骨架道木由若干條平行的橫向道木和三條平行的豎向道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設置，對拉錨索設置在每一側模板中心的豎向道木上；骨架道木拼接后直接接觸頂板，對頂板形成支撐；在模板一側的擋板上方設有充填口；

所述拼接是指支撐架之間的拼接，分為單側拼接和垂直拼接，設計時將相鄰支撐架的橫向骨架道木交錯布置以便于拼接；單側拼接是指當充填柱體單側長度大于3m時，將支撐架延伸出來的橫向骨架道木相互穿插進相鄰支撐架的豎向道木下完成拼接，將若干支撐架連接在一起形成一個長的整體結構，其長度與充填柱體的長度相等；垂直拼接是指不同側模板的相鄰支撐架的拼接，此時相鄰支撐架延伸出來的橫向骨架道木相互交錯搭接，四周全部完成拼接后用對拉錨索施加預緊力進行固定；

相鄰兩個垛柱式充填模板之間安裝一組桁架錨索裝置，桁架錨索裝置設置在相鄰兩個垛柱式充填模板之間空頂區的中線上，兩者作用區域相耦合，形成梁-柱組合結構。

2.根據權利要求1所述的梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：所述擋板為木質板，厚為20-50mm，高度隨采高確定，長度根據充填柱體的尺寸確定。

3.根據權利要求1所述的梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：所述骨架道木為礦用道木，是四棱柱結構，道木截面是邊長為100-200mm的正方形，橫向道木兩端比擋板兩端各延伸出100-300mm的寬度，便于不同模板的拼接組裝，豎向道木高度和擋板的高度相同；橫向道木和豎向道木分別通過鋼釘固定在擋板上，拼接后直接對頂板和充填柱體形成支撐。

4.根據權利要求1所述的梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：所述對拉錨索為礦用鋼絞線錨索，長度隨模板的整體尺寸而定，兩端各向模板外延伸出150-300mm，對拉錨索固定在模板中心的豎向道木上，配合骨架道木為充填柱體提供側向壓力。

5.根據權利要求1所述的梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：所述充填口為圓孔，充填口的直徑為10-20cm，位于充填模板的最上方的擋板頂部，充填完成后封閉充填口。

6.根據權利要求1所述的梁-柱式組合結構控制采空區頂板下沉的裝置，其特征在于：所述連接鎖緊器兩端的錨索端頭外露在模板外側20-40cm。