一种沿空留巷三维加固充填墙体结构及其填充方法

摘要

本发明公开了一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，包括墙本体（9），多个顶板加强锚杆（11），埋设在所述墙本体（9）和巷道顶板内；多个底板加强锚杆（12），埋设在所述墙本体（9）和巷道底板内；多个走向螺纹钢（10），一部分埋设在所述墙本体（9）内；多个倾向穿墙锚杆（8），贯穿于所述墙本体（9）中；多个槽钢（13），其上设置有供所述倾向穿墙锚杆（8）穿出的孔，锁紧机构将所述多个槽钢（13）固定在所述墙本体（9）前侧和后侧的墙面上。本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构简单、充填成本低、能满足巷旁支护要求。

主权项

一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于：包括：墙本体(9)，为长方体状，其高度同巷道高度；多个顶板加强锚杆(11)，每个所述顶板加强锚杆(11)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分埋设在巷道顶板内；多个底板加强锚杆(12)，每个所述底板加强锚杆(12)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分埋设在巷道底板内；多个走向螺纹钢(10)，每个所述走向螺纹钢(10)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分从所述墙本体(9)左右两侧露出；多个倾向穿墙锚杆(8)，每个所述倾向穿墙锚杆(8)整个贯穿于所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出；多个槽钢(13)，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧以及后侧的墙面上；其中，在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述顶板加强锚杆(11)和底板加强锚杆(12)排距L：τ₁为每根锚杆的抗剪强度；L为排距；F为充填墙体支护阻力；θ为直接顶倾角；C为充填墙体与煤层界面的内聚力；σ为正应力；为内聚摩擦角；所述墙本体(9)的长度是一垛一垛的沿着巷道的方向充填的，一次充填长度为3‑7m；每一垛所述走向螺纹钢(10)的露出部分埋设进下一垛墙本体(9)中；所述顶板加强锚杆(11)为两排，每个所述顶板加强锚杆(11)长为1800‑2200mm，垂直于所述墙本体(9)的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700‑1300mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆(11)以及两排所述顶板加强锚杆(11)之间的距离均在900‑1500mm之间；所述底板加强锚杆(12)为两排，每个所述底板加强锚杆(12)长为 1800‑2200mm，垂直于所述墙本体(9)的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为700‑1300mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆(12)以及两排所述底板加强锚杆(12)之间的距离均在900‑1500mm之间；所述走向螺纹钢(10)为两列，垂直于所述墙本体(9)的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢(10)之间以及两列所述走向螺纹钢(10)之间的距离为900‑1500mm，每个所述走向螺纹钢(10)长度为1800‑2200mm，埋设部分长为800‑1200mm，剩余的裸露在外，作为下一垛充填墙体的墙本体(9)中的走向螺纹钢(10)；所述倾向穿墙锚杆(8)为两排，每个所述倾向穿墙锚杆(8)垂直于所述墙本体(9)的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆(8)露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆(8)之间的距离为900‑1500mm；两端露出部分长为15‑30mm；所述倾向穿墙锚杆(8)的长度为1800‑2200mm；所述槽钢(13)上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆(8)的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧和后侧的墙面上，固定后的所述倾向穿墙锚杆(8)初始预紧力在50‑100KN之间；所述墙本体(9)前后每个侧面上固定的所述槽钢(13)的数量与所述倾向穿墙锚杆(8)的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆(8)固定在同一个所述槽钢(13)上，所述槽钢(13)的高度与所述墙本体(9)的高度相同；所述墙本体(9)为矸石混凝土充填墙体，其由如下质量份的物质混合搅拌而成：粒径为10‑30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份；在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体(9)的宽度：其中，b为所述墙本体(9)的宽度，m；F为充填体支护阻力，MN/m²；p为所述墙本体(9)成型后初期抗压强度，MPa；K为安全系数，取K＝1.3；在极限情况下，支护阻力F由下面公式计算得出：式中，W₀为残留边界自重载荷弯矩；W₁为顶板岩层垮落时在断裂处剪力所产生的弯矩；W₂为顶板岩层极限弯矩；W₂＝δρl²/4＝p_tδ/6P_t为巷旁支护抗压强度，MPa；m为自煤层依次往上的岩层排序号，ρ为岩层的密度，kg/m³；δ为岩层的层厚，m；α为岩层的破断角的余角；l为直接顶总悬梁长度，m。