一种防止软岩巷道底鼓的人工底板及其构筑和维修方法技术

一种防止软岩巷道底鼓的人工底板及其构筑和维修方法，人工底板由通过混凝土垫块沿巷道底板走向铺设在巷道底板中轴线两侧的两排钢筋混凝土底板模块组成；纵向相邻底板模块之间填充柔性防水密封填料，模块中的排水管道纵向相互连通构成排水暗道；横向相邻模块之间安装液压千斤顶；千斤顶下部有U形排水沟槽；底板模块与巷道边帮间填充上部覆盖防水材料的混凝土填充料。通过预制底板模块、浇筑混凝土垫块、铺设底板模块、构筑排水通道、安装千斤顶和铺轨等步骤完成人工底板的构筑；巷道发生底鼓时采取两侧轮换维修方式。该人工底板解决了软岩巷道存在的底板易受巷道渗水侵蚀发生底鼓、支护结构复杂、支护材料不能重复利用和维修不便等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种防止软岩巷道底鼓的人工底板及其构筑和维修方法
本专利技术涉及煤矿开采
，特别是一种防止软岩巷道底鼓的人工底板及其构筑和维修方法。
技术介绍
底鼓是煤矿软岩巷道常见的一种矿山压力现象。随着我国煤炭生产规模的日益扩大和开采深度的不断增加，底鼓灾害日趋增加。巷道发生底鼓时，巷道顶板与底板之间的空间高度会不同程度的缩减，妨碍巷道的正常运输、行人及通风；严重的巷道底鼓会影响巷道围岩的整体稳定性，对深部矿井的安全高效开采造成巨大威胁，直接影响煤矿安全生产的顺利进行。现有巷道底鼓治理方法大多从力学机理出发，分为加固法和卸压法两类。加固法主要是通过底板锚杆、底板注浆、封闭式支架及混凝土反拱等加固措施来提高底板岩层的强度，以实现控制底鼓的目的；卸压法主要是通过切缝、钻孔、松动爆破等卸压措施使原来连续的岩体处于不连续状态，使巷道周围的高应力向深部转移，使底板岩体处于应力降低区，从而达到控制底鼓的目的。多年来的开采实践证明，上述方法虽然对巷道底鼓具有一定的控制效果，但针对软岩巷道，效果并不理想，软岩巷道发生底鼓变形现象仍然十分普遍，导致有些巷道要经历多次翻修。目前，软岩巷道的支护方法多以固定结构为主，支护构筑物损坏后一般能重复利用的较少；加之支护构筑物结构复杂，支护和翻修费力费时费工，作业劳动强度大，导致支护成本较高。软岩巷道底板吸水膨胀是导致发生底鼓的主要因素。为此，软岩矿山企业围绕综合治水实施了一系列治理方法，如密闭防水、巷道改道防水及输排控制；对有水力联系的软岩巷道，采取掘前防水注浆控制。这些方法虽然针对性较强，但投入成本大，工期长，堵水效果不显著，甚至会产生堵水失败现象。另外，巷道的排水沟位置目前大都设置在巷道一侧的底角处，这是巷道周边受力最为集中和最为复杂的位置，最容易变形破坏，造成排水沟结构也发生破坏；排水沟结构被破坏又会加速巷道底角的进一步变形破坏，从而形成恶性循环。这一技术问题至今未能得到有效解决。软岩巷道底鼓的维修，目前采取的是按巷道全宽一次进行，需要拆轨，依靠人工借助简单的工具，对底鼓进行破碎，然后重新铺轨，装运底鼓维修用岩石。整个维修过程全靠人工作业，无法实现机械化，劳动强度大，维修速度慢，费力费时；同时，因维修期间需要封闭巷道，影响生产。上述软岩巷道底板支护方法的局限性与底鼓维修工艺的复杂性成为目前制约软岩巷道底鼓防治技术发展的瓶颈。为了控制严重的底鼓变形，目前不得不联合使用多种支护方法，增加了支护结构的复杂性；与此同时，支护材料消耗越来越多，而且消耗的材料多为固定结构，不能重复利用，支护成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止软岩巷道底鼓的人工底板，以解决上述软岩巷道存在的底板受巷道渗水侵蚀、支护结构复杂、支护材料不能重复利用和底鼓不便维修等技术问题。本专利技术还提供这种人工底板的构筑和维修方法。本专利技术提供的防止软岩巷道底鼓的人工底板，由铺设在巷道底板上面的方形底板模块拼接组成；所述底板模块由内设相互连通的纵向排水管道、横向排水管道和竖向排水管道的钢筋混凝土方形块体构成，其中竖向排水管道的上端与铺设在底板模块上表面的V形水槽中的金属滤网相接；底板模块的横向两侧有槽钢制成的护板，护板上面有吊环，其中一侧的护板外侧面上有半球形凹槽；底板模块沿巷道底板的走向呈两排对称分布在巷道底板的中轴线两侧，底板模块的底面由对应底板模块相接部位和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块支垫；横向相邻底板模块之间通过所述护板外侧面上的半球形凹槽安装液压千斤顶，液压千斤顶的下部有由所述对称分布在巷道底板中轴线两侧的两排底板模块和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块构成的U形排水沟槽；纵向相邻底板模块之间填充柔性防水密封填料，底板模块中的纵向排水管道在柔性防水密封填料中由可压缩的连通管前后连通，构成巷道渗水的排水暗道；底板模块与巷道边帮之间用上部覆盖柔性防水材料的混凝土填充料填充。上述防止软岩巷道底鼓的人工底板的构筑和维修方法，包括以下步骤：步骤1、预制底板模块在加工好的护板上部两端焊接吊环，并在其中一块护板的外侧面上加工出半球形凹槽；然后在两护板之间绑扎与护板相连接的钢筋网；在绑扎钢筋网的同时将用塑料管制成的相互连通的纵向排水管道、横向排水管道和竖向排水管道构件绑扎在钢筋网中；然后利用底模板和带有V形凹槽的上模板浇筑混凝土，在混凝土上部对应竖向排水管道的管口浇筑出V形水槽，并使竖向排水管道开口于V形水槽的槽底；混凝土养护结束后拆除模板，在V形水槽中分别放置V形金属滤网，制成底板模块；步骤2、在巷道底板中浇筑混凝土垫块将巷道底板夯实抚平，并使巷道底板横向以其中轴线为中心两边高中心低、与水平成2～3°夹角状态；在巷道底板中沿巷道底板的中轴线和底板模块纵向铺设的相接处分别挖出深0.4m、宽0.5m的沟槽，在沟槽中浇筑高强度混凝土，构成用于支垫底板模块的混凝土垫块；步骤3、铺设底板模块利用步骤1预制的底板模块上的吊环和单轨吊沿巷道底板走向自前向后铺设预制的底板模块，铺设时要使底板模块横向相对的两个侧边护板搭在步骤2中沿巷道底板中轴线制成的混凝土垫块上，使底板模块纵向两端搭在步骤2中沿底板模块纵向铺设的相接处制成的混凝土垫块上；步骤4、构筑排水通道先用柔性材料制作的可压缩的连通管连通纵向相邻底板模块中的纵向排水管道，构成排水暗道，然后用柔性防水密封填料填充纵向相邻底板模块的间隙；在由两排底板模块和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块之间构成的U形槽的底面和两侧面上喷射泡沫胶，并粘结防水布，制成沿巷道底板中轴线前后贯通的U形排水沟槽；在底板模块与巷道边帮之间填充上部覆盖防水材料的混凝土填充料，使巷道渗水不能从巷道边帮处下渗；步骤5、安装液压千斤顶在液压千斤顶的上顶面和下底面上分别固定与护板外侧面上的半球形凹槽相配合的半球形凸块，将半球形凸块分别置于相对底板模块侧边护板上的半球形凹槽中，完成液压千斤顶的安装；步骤6、完成液压千斤顶安装后，用金属盖板搭接在相对底板模块侧边护板板的上部，避免固体杂物落入相对底板模块之间，损坏液压千斤顶和堵塞U形排水沟槽；步骤7、在安装好的人工底板上铺轨，人工底板即可正式投入使用；步骤8、人工底板底的维修人工底板底使用一定时间后，随着巷道底板的逐渐鼓起，人工底板会由原来两边高、中心低的状态逐渐变为两边低中心高的相反状态，此状态发展到一定程度影响到矿车正常行驶时需对人工底板进行维修，维修采取人工底板左右两侧轮换维修方式，一侧维修，另一侧可照常使用，其操作顺序包括：拆下人工底板一侧上的轨道；取下金属盖板；移出液压千斤顶；利用单轨吊将一侧的底板模块逐一吊起暂时置于对侧人工底板上；然后对该侧巷道底板的鼓起进行修整，使其恢复中心低两边高的初始状态；结束一侧修整后，利用单轨吊将拆下的人工底板模块逐一吊起，按原位置重新置于修整好的巷道底板上，用连通管重新连接纵向排水管道，用柔性防水密封填料重新填充纵向间隙；用上部覆盖防水材料的混凝土填充料重新填充底板模块侧边护板与巷道边帮的间隙；然后在铺好的该侧人工底板上重新铺轨，投入使用；完成人工底板一侧的维修后，以相同方法维修另一侧人工底板；人工底板两侧维修结束后，重新构筑U形排水沟槽；将液压千斤顶重新安装到横向相对的底板模块之间；盖上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止软岩巷道底鼓的人工底板，其特征在于，该人工底板由铺设在巷道底板(12)上面的方形底板模块(1)拼接组成；所述底板模块由内设相互连通的纵向排水管道(2)、横向排水管道(3)和竖向排水管道(5)的钢筋混凝土方形块体构成，其中竖向排水管道的上端与铺设在底板模块上表面的V形水槽(4)中的金属滤网(13)相接；底板模块的横向两侧有槽钢制成的护板(7)，护板上面有吊环(9)，其中一侧的护板外侧面上有半球形凹槽(21)；底板模块沿巷道底板的走向呈两排对称分布在巷道底板的中轴线两侧，底板模块的底面由对应底板模块相接部位和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块(15)支垫；横向相邻底板模块之间通过所述护板外侧面上的半球形凹槽安装液压千斤顶(17)，液压千斤顶的下部有由所述对称分布在巷道底板中轴线两侧的两排底板模块和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块构成的U形排水沟槽(14)；纵向相邻底板模块之间填充柔性防水密封填料(11)，底板模块中的纵向排水管道在柔性防水密封填料中由可压缩的连通管(10)前后连通，构成巷道渗水的排水暗道；底板模块与巷道边帮之间用上部覆盖柔性防水材料的混凝土填充料(6)填充。...

【技术特征摘要】
1.一种防止软岩巷道底鼓的人工底板，其特征在于，该人工底板由铺设在巷道底板(12)上面的方形底板模块(1)拼接组成；所述底板模块由内设相互连通的纵向排水管道(2)、横向排水管道(3)和竖向排水管道(5)的钢筋混凝土方形块体构成，其中竖向排水管道的上端与铺设在底板模块上表面的V形水槽(4)中的金属滤网(13)相接；底板模块的横向两侧有槽钢制成的护板(7)，护板上面有吊环(9)，其中一侧的护板外侧面上有半球形凹槽(21)；底板模块沿巷道底板的走向呈两排对称分布在巷道底板的中轴线两侧，底板模块的底面由对应底板模块相接部位和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块(15)支垫；横向相邻底板模块之间通过所述护板外侧面上的半球形凹槽安装液压千斤顶(17)，液压千斤顶的下部有由所述对称分布在巷道底板中轴线两侧的两排底板模块和沿巷道底板纵向中轴线置于巷道底板中的混凝土垫块构成的U形排水沟槽(14)；纵向相邻底板模块之间填充柔性防水密封填料(11)，底板模块中的纵向排水管道在柔性防水密封填料中由可压缩的连通管(10)前后连通，构成巷道渗水的排水暗道；底板模块与巷道边帮之间用上部覆盖柔性防水材料的混凝土填充料(6)填充。2.权利要求1所述防止软岩巷道底鼓的人工底板的构筑和维修方法，其特征包括以下步骤：步骤1、预制底板模块在加工好的护板上部两端焊接吊环，并在其中一块护板的外侧面上加工出半球形凹槽；然后在两护板之间绑扎与护板相连接的钢筋网；在绑扎钢筋网的同时将用塑料管制成的相互连通的纵向排水管道、横向排水管道和竖向排水管道构件绑扎在钢筋网中；然后利用底模板和带有V形凹槽的上模板浇筑混凝土，在混凝土上部对应竖向排水管道的管口浇筑出V形水槽，并使竖向排水管道开口于V形水槽的槽底；混凝土养护结束后拆除模板，在V形水槽中分别放置V形金属滤网，制成底板模块；步骤2、在巷道底板中浇筑混凝土垫块将巷道底板夯实抚平，并使巷道底板横向以其中轴线为中心两边高中心低、与水平成2～3°夹角状态；在巷道底板中沿巷道底板的中轴线和底板模块纵向铺设的相接处分别挖出深0.4m、宽0.5m的沟槽，在沟槽中浇筑高强度混凝土，构成用于支垫底板模块的混凝土垫块；步骤3、铺设底板模块利用步骤1预制的底板模块上的吊环和单轨吊(8)沿巷道底板走向自前向后铺设预制的底板模块，铺设时要使底板模块横向相对的两个侧边护板搭在步骤2中沿巷道底板中轴线制成的混凝土垫块上，使底板模块纵向两端搭在步骤2中沿底板模块纵向铺设的相接处制成的混凝土垫块上；步骤4、构筑排水通道先用柔性材料制作的可压缩的连通管连通纵向相邻底板模块中的纵向排水管道，构成排水暗道，然后用柔性防水密封填料填充纵向相邻底板模块的间隙；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：南存全，王礼江，武小慧，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21