地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，包括人工坝体和煤柱坝体；在煤柱坝体上设置有坝体凹槽，坝体凹槽上具有凹槽斜面，凹槽斜面与人工坝体的延伸方向之间形成有锐角；在凹槽斜面上设置有锚杆钻孔，锚杆钻孔的延伸方向与凹槽斜面垂直；在每个锚杆钻孔中紧固有根一根倒钩式注浆锚杆；在人工坝体中设置有多根钢筋骨架梁；每根钢筋骨架梁的两端分别与两侧的倒钩式注浆锚杆的端部紧固连接。本发明专利技术还公开了一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构的施工工艺。本发明专利技术公开的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构及其施工工艺，提高了连接强度及稳定性，还简化了施工工艺。

【技术实现步骤摘要】
地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构及其施工工艺
本专利技术涉及煤炭开采水资源保护与利用领域，尤其涉及一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构及其施工工艺。
技术介绍
为了解决规模化采煤与水资源流失之间的矛盾问题，实现保水开采，神华集团提出了一种利用煤矿地下水库储存地下水的技术途径。即利用煤炭开采形成的采空区岩体空隙储水，将煤柱坝体(安全煤柱)用人工坝体连接形成水库坝体，同时建设矿井水入库设施和取水设施，充分利用采空区岩体对矿井水的自然净化作用，实现水的再利用。煤矿地下水库的安全运行与许多因素有关，其中保证人工坝体与煤柱坝体连接处的稳定是至关重要的因素。目前人工坝体与煤柱坝体的连接方式多采用凹槽内嵌式，即首先在辅助巷道周围的保安煤柱或围岩中开挖矩形槽，并在槽中向煤柱围岩内锚固多根外露一定长度的锚杆，然后再在槽中浇筑混凝土形成人工坝体，以达到将矩形人工坝体结构嵌入到辅助巷道周围的保安煤柱或围岩中的目的。如图1所示，人工坝体2′位于两侧的煤柱坝体1′之间，锚杆3′与人工坝体2′的延伸方向平行。在该种布置根件下，人工坝体的主要受力方向为平行于辅助巷道的轴线，即垂直锚杆的布置方向。通过分析发现，现有煤矿地下水库人工坝体与煤柱坝体的连接存在以下几点问题：现有的煤柱坝体开槽方式及锚杆的布置方式均不合理，即锚杆的布置方向与人工坝体的主要受力方向(也就是位移方向)互相垂直，这就使得锚杆主要承受剪切作用，而锚杆在围岩加固作用中的特点是抗拉不抗剪，这就使得目前这种布置方式会使锚杆更容易被切断，进而影响整个坝体的稳定性。现有的锚杆固定方式(一端采用锚固剂粘结在煤柱坝体的钻孔中，而另一端自由的状态)不合理，导致浇筑后的人工坝体不能通过锚杆与煤柱坝体形成有机的整体，使得人工坝体与煤柱坝体容易产生相对位移或变形，进而影响两则连接处的可靠性。辅助巷道开挖后会在巷道周围形成一定范围的松动圈，尤其是煤柱坝体开槽处附近煤体内的裂隙会更加发育，而现有的人工坝体浇筑方式并未考虑对该区域煤体内已有裂隙的注浆加固，增加了该区域渗水的可能性，在长期渗流的作用下，该部分煤柱坝体甚至有破坏失稳的可能性。有鉴于此,提供一种稳定性强的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构及其施工工艺成为必要。
技术实现思路
本专利技术技术方案提供一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，包括人工坝体和位于所述人工坝体两侧煤柱坝体；在每侧的所述煤柱坝体上设置有坝体凹槽，每个所述坝体凹槽的两侧的侧面上具有凹槽斜面，所述凹槽斜面与所述人工坝体的延伸方向之间形成有锐角；在每个所述凹槽斜面上设置有多个锚杆钻孔，所述锚杆钻孔的延伸方向与所述凹槽斜面垂直；在每个所述锚杆钻孔中紧固有一根具有倒钩的倒钩式注浆锚杆，每根所述倒钩式注浆锚杆的延伸方向分别与对应的所述凹槽斜面垂直；在所述人工坝体中设置有多根钢筋骨架梁；每根所述倒钩式注浆锚杆上具有所述倒钩的一端紧固在所述煤柱坝体内，每根所述倒钩式注浆锚杆上远离所述倒钩的端部位于所述人工坝体内；每根所述钢筋骨架梁的两端分别与两侧的所述倒钩式注浆锚杆的端部紧固连接。进一步地，所述倒钩式注浆锚杆包括中空杆体，所述中空杆体的首端具有进浆口，所述中空杆体的末端具有出浆口；在所述出浆口上设置有倒钩式漏浆帽，在所述倒钩式漏浆帽上设置有至少三个所述倒钩和至少一个帽体漏浆口；在所述进浆口上设置有堵浆帽。进一步地，在所述倒钩式漏浆帽的侧面上均布有三个所述倒钩和三个所述帽体漏浆口，其中三个所述倒钩与三个所述帽体漏浆口相互间隔地布置。进一步地，在所述中空杆体的上部设置有上部螺纹，在所述中空杆体的下部设置有多个杆体漏浆口，所述杆体漏浆口位于所述倒钩式漏浆帽与所述上部螺纹之间。进一步地，在所述中空杆体上设置有用于密封所述锚杆钻孔的钻孔堵浆塞，所述钻孔堵浆塞通过所述上部螺纹与所述中空杆体连接。进一步地，所述钻孔堵浆塞包括主体部和设置在所述主体部上的锥形部；所述锥形部位于靠近所述杆体漏浆口的一侧；在从所述中空杆体的末端至首端的方向上，所述锥形部的半径逐渐增大。进一步地，所述钻孔堵浆塞为橡胶塞。进一步地，所述堵浆帽通过所述上部螺纹与所述进浆口连接。进一步地，在所述中空杆体的末端设置有底部螺纹，所述倒钩式漏浆帽通过所述下部螺纹与所述出浆口连接。进一步地，在每根所述钢筋骨架梁的两端分别焊接有套环；每根所述倒钩式注浆锚杆上具有所述堵浆帽的端部都插入在所述套环内，且所述钢筋骨架梁位于所述倒钩式注浆锚杆的上方；所述倒钩式注浆锚杆与所述钢筋骨架梁通过所述套环紧固在一起。进一步地，所述钢筋骨架梁的表面上设置有螺纹部。本专利技术技术方案还提供一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构的施工工艺，包括如下步骤：S001：在每侧的煤柱坝体上开设煤柱凹槽，并在煤柱凹槽的两侧的侧面上施工形成凹槽斜面，并使凹槽斜面与人工坝体的延伸方向之间形成锐角；S002：在每个凹槽斜面上钻取多个锚杆钻孔，并使锚杆钻孔的延伸方向与凹槽斜面垂直；S003：在两侧的两个煤柱凹槽之间对应锚杆钻孔的位置搭设钢筋骨架梁；S004：将倒钩式注浆锚杆的首端与钢筋骨架梁紧固连接，将倒钩式注浆锚杆上具有倒钩的末端插入在相应的锚杆钻孔内，并在倒钩式注浆锚杆上固定好钻孔堵浆塞；S005：利用注浆设备通过钩式注浆锚杆向锚杆钻孔及煤柱坝体的裂隙中注入加固浆液；S006：注浆完成后，封堵倒钩式注浆锚杆；S007：在两侧的两个煤柱凹槽之间搭设人工坝体模板，并使钢筋骨架梁位于人工坝体模板内；S008：向人工坝体模板内浇筑混凝土，待混凝土凝固成型人工坝体后，拆除人工坝体模板。进一步地，在步骤S004中还包括：将倒钩式漏浆帽紧固在倒钩式注浆锚杆的中空杆体的出浆口上，将倒钩式漏浆帽插入在锚杆钻孔中；在步骤S005中还包括：一部分加固浆液通过中空杆体上的杆体漏浆口进入锚杆钻孔及周围岩层的裂隙内，一部分加固浆液通过倒钩式漏浆帽上帽体漏浆口进入锚杆钻孔及周围岩层的裂隙内。进一步地，在步骤S004中还包括：将钻孔堵浆塞组装在中空杆体上，钻孔堵浆塞将锚杆钻孔密封。进一步地，在步骤S004中还包括：将倒钩式注浆锚杆从钢筋骨架梁上的套环中穿过，并将倒钩式注浆锚杆的首端与钢筋骨架梁通套环紧固连接在一起。进一步地，在步骤S005中还包括：维持注浆压力预设时间后，停止向倒钩式注浆锚杆中注浆。进一步地，在步骤S006中还包括：通过堵浆帽密封中空杆体的进浆口。采用上述技术方案，具有如下有益效果：改变了煤柱坝体的开槽方式，将人工坝体的形状由直角凹形变成了非直角凹形，这就优化了人工坝体与煤柱坝体连接处锚杆的布置方式，即倒钩式注浆锚杆的布置方向与人工坝体的主要受力方向(也就是位移方向)不再是完全垂直，降低了作用在锚杆杆体上的剪切作用，更能有效的发挥锚杆杆体承载力。在人工坝体与煤柱坝体连接处采用倒钩式注浆锚杆，锚杆端头的倒钩式漏浆冒可以更好的达到锚杆的锚固效果。在人工坝体与煤柱坝体连接处采用倒钩式注浆锚杆，可以对煤柱坝体中的裂隙区进行注浆，提供了煤柱坝体的稳定性和防渗性。在人工坝体与煤柱坝体连接处采用倒钩式注浆锚杆，可以利用注浆液使煤柱坝体、锚杆及人工坝体共同形成一个完整的有机体，提高了煤柱坝体与人工坝体连接处的强度及防渗性。钢筋骨架梁与倒钩式注浆锚杆采用套环进行连接，不仅简化了现场施工工艺，而且提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，包括人工坝体和位于所述人工坝体两侧煤柱坝体；其特征在于，在每侧的所述煤柱坝体上设置有坝体凹槽，每个所述坝体凹槽的两侧的侧面上具有凹槽斜面，所述凹槽斜面与所述人工坝体的延伸方向之间形成有锐角；在每个所述凹槽斜面上设置有多个锚杆钻孔，所述锚杆钻孔的延伸方向与所述凹槽斜面垂直；在每个所述锚杆钻孔中紧固有一根具有倒钩的倒钩式注浆锚杆，每根所述倒钩式注浆锚杆的延伸方向分别与对应的所述凹槽斜面垂直；在所述人工坝体中设置有多根钢筋骨架梁；每根所述倒钩式注浆锚杆上具有所述倒钩的一端紧固在所述煤柱坝体内，每根所述倒钩式注浆锚杆上远离所述倒钩的端部位于所述人工坝体内；每根所述钢筋骨架梁的两端分别与两侧的所述倒钩式注浆锚杆的端部紧固连接。

【技术特征摘要】
1.一种地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，包括人工坝体和位于所述人工坝体两侧煤柱坝体；其特征在于，在每侧的所述煤柱坝体上设置有坝体凹槽，每个所述坝体凹槽的两侧的侧面上具有凹槽斜面，所述凹槽斜面与所述人工坝体的延伸方向之间形成有锐角；在每个所述凹槽斜面上设置有多个锚杆钻孔，所述锚杆钻孔的延伸方向与所述凹槽斜面垂直；在每个所述锚杆钻孔中紧固有一根具有倒钩的倒钩式注浆锚杆，每根所述倒钩式注浆锚杆的延伸方向分别与对应的所述凹槽斜面垂直；在所述人工坝体中设置有多根钢筋骨架梁；每根所述倒钩式注浆锚杆上具有所述倒钩的一端紧固在所述煤柱坝体内，每根所述倒钩式注浆锚杆上远离所述倒钩的端部位于所述人工坝体内；每根所述钢筋骨架梁的两端分别与两侧的所述倒钩式注浆锚杆的端部紧固连接。2.根据权利要求1所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，所述倒钩式注浆锚杆包括中空杆体，所述中空杆体的首端具有进浆口，所述中空杆体的末端具有出浆口；在所述出浆口上设置有倒钩式漏浆帽，在所述倒钩式漏浆帽上设置有至少三个所述倒钩和至少一个帽体漏浆口；在所述进浆口上设置有堵浆帽。3.根据权利要求2所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，在所述倒钩式漏浆帽的侧面上均布有三个所述倒钩和三个所述帽体漏浆口，其中三个所述倒钩与三个所述帽体漏浆口相互间隔地布置。4.根据权利要求2或3所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，在所述中空杆体的上部设置有上部螺纹，在所述中空杆体的下部设置有多个杆体漏浆口，所述杆体漏浆口位于所述倒钩式漏浆帽与所述上部螺纹之间。5.根据权利要求4所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，在所述中空杆体上设置有用于密封所述锚杆钻孔的钻孔堵浆塞，所述钻孔堵浆塞通过所述上部螺纹与所述中空杆体连接。6.根据权利要求5所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，所述钻孔堵浆塞包括主体部和设置在所述主体部上的锥形部；所述锥形部位于靠近所述杆体漏浆口的一侧；在从所述中空杆体的末端至首端的方向上，所述锥形部的半径逐渐增大。7.根据权利要求5所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，所述钻孔堵浆塞为橡胶塞。8.根据权利要求5所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，所述堵浆帽通过所述上部螺纹与所述进浆口连接。9.根据权利要求2所述的地下水库人工坝体与煤柱坝体连接结构，其特征在于，在所述中空杆体的末端设置有底部螺纹，所述倒钩式漏浆帽通过所述下部螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宝杨，李全生，顾大钊，曹志国，方杰，张凯，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，北京低碳清洁能源研究所，神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11