一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法技术

本发明专利技术公开了一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，刚柔组合结构包括带W型混凝土骨架的复合充填墙体和柔性阻波网两部分组成。首先在巷道两侧向内开挖硐室，设置预制混凝土墙体，在墙体与硐室之间充填矸石，并浇筑水泥砂浆，形成具有刚性结构的复合充填墙体。其次，在复合充填墙体后一段距离设置3段柔性阻波网，每两道阻波网之间堆砌袋装矸石墙，形成具有柔性缓冲区的阻波吸波柔性结构。刚柔组合结构通过刚性抗压和柔性让压共同抵抗冲击波的冲击作用，将冲击力减弱至最低，防止出现巷道设备毁坏及人员伤亡情况，保证工作面正常安全回采。安全回采。安全回采。

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法


[0001]本专利技术属于矿山开采灾害控制的
，尤其涉及一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法。

技术介绍

[0002]在大多数矿山开采过程中，尤其是深部开采环境下，由于地质条件和回采进程影响，导致工作面回采后的采空区顶板不能及时垮落充填采空区。当坚硬顶板达到其承载极限后就会发生整体垮落，垮落后顶板急剧充填采空区，使采空区内的空气急剧压缩，并向回采巷道扩散。由于气体冲击波的冲击能量及冲击速度巨大，且巷道空间较小，往往会大范围破坏巷道结构，毁坏矿山设备及设施，阻断开采工作，更重要的是造成人员伤亡等情况。
[0003]目前应对这种矿山灾害，主要方法是采用密闭墙对近采空区巷道进行封填，阻止冲击波的进一步破坏。但由于密闭墙强度低、抗冲击能力弱、密闭墙结构松散等原因，加上空气压缩冲击波力度较大，往往达不到减弱并消除冲击波的目的。因此，在考虑回采巷道安全稳定的前提下，需要专利技术一种新型的采空区冲击波灾害防治方法，最大程度的保障回采巷道的稳定与安全，并减小或消除冲击波对巷道的危害。

技术实现思路

[0004]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，能够减弱采空区顶板垮落形成的空气压缩冲击波对回采巷道的冲击破坏，避免造成设备瘫痪和人员伤亡。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术提供一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，包括以下步骤：
[0007]S1：在回采巷道靠近采空区一定距离内，向回采巷道两侧分别垂直开挖硐室；
[0008]S2：在巷道开挖区域中间位置分别向开挖的硐室对角放置预制混凝土墙；
[0009]S3：距离预制混凝土墙8
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10m位置，设置柔性阻波网；
[0010]S4：紧靠柔性阻波网堆砌2m厚度的袋装矸石，袋装矸石堆砌宽度、高度与巷道宽高一致，矸石堆放整齐均匀，不出现孔隙；
[0011]S5：共设置3组柔性阻波网，每组柔性阻波网的间距为3m，配合堆砌矸石袋组成柔性结构。
[0012]本专利技术的刚柔组合结构包括带W型混凝土骨架的复合充填墙体和柔性阻波网两部分组成。首先在巷道两侧向内开挖硐室，设置预制混凝土墙体，在墙体与硐室之间充填矸石，并浇筑水泥砂浆，形成具有刚性结构的复合充填墙体。其次，在复合充填墙体后一段距离设置3段柔性阻波网，每两道阻波网之间堆砌袋装矸石墙，形成具有柔性缓冲区的阻波吸波柔性结构。刚柔组合结构通过刚性抗压和柔性让压共同抵抗冲击波的冲击作用，将冲击力减弱至最低，防止出现巷道设备毁坏及人员伤亡情况，保证工作面正常安全回采。
[0013]可选的，在步骤S2中，预制混凝土墙的墙宽40cm，组成形成W状墙体，并使W状墙体
两个顶角分别位于开挖的硐室口位置，其他空隙位置充填矸石，并用混凝土砂浆将缝隙充填，形成一个带W型混凝土骨架的复合充填墙体，并保证墙体的完整性和致密性，形成刚性结构。
[0014]可选的，在步骤S3中，所述柔性阻波网由钢丝网、纤维布和水泥浆组成，所述柔性阻波网的长度为巷道宽度的1.2倍，高度与巷道高度一致；所述纤维布固定在钢丝网上，并在纤维布上均匀喷射水泥浆；在巷道两侧用斜拉锚索对柔性阻波网进行固定，柔性阻波网向复合充填墙体方向弯曲。
[0015]进一步的，在步骤S1中，硐室的深度为1m，开挖宽度为3
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4m，开挖高度与回采巷道高度一致。
[0016]由上，本专利技术的刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，在矿山回采活动进行中，当采空区顶板出现大面积整体垮落时，形成的采空区压缩冲击波会以高能高速向回采巷道扩散。当空气压缩冲击波遇到W型混凝土骨架复合充填墙体时，首先W型预制混凝土骨架起到刚性支撑作用，加上矸石充填墙的抵抗作用，共同抵抗冲击波。剩余空气压缩冲击波会再次受到3道柔性阻波网的抵抗和耗散，柔性阻波网结合斜拉锚索和袋装矸石等通过柔性让压转到柔性抗压，共同将冲击波减弱至最低，防止高能高速冲击波对工作段回采巷道的破坏和影响。
[0017]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0019]图1是本专利技术实施例的整体示意图；
[0020]图2是W型混凝土骨架复合充填墙体的示意图；
[0021]图3是柔性阻波网的示意图；
[0022]图4是柔性阻波网和堆砌袋装矸石墙组合示意图。
[0023]图中：1
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采空区，2
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回采巷道，3
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硐室，4
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W状墙体，5
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柔性阻波网，6
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斜拉锚索，7
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袋装矸石，8
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柔性缓冲区，9
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预制混凝土墙，10
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硐室口，11
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矸石，12
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钢丝网，13
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纤维布，14
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水泥浆。
具体实施方式
[0024]下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
[0025]如图1至图4所示，本专利技术的刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法包括以下步骤：
[0026]一、在回采巷道2靠近采空区1一定距离内，向回采巷道2两侧分别垂直开挖深度为1m的硐室3，开挖宽度为3
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4m，开挖高度与回采巷道2高度一致。
[0027]二、在巷道开挖区域中间位置分别向开挖的硐室3对角放置预制混凝土墙9，墙宽40cm，组成形成W状墙体4，并使W状墙体4的两个顶角分别位于开挖的硐室口10位置，其他空隙位置充填矸石11，并用混凝土砂浆将缝隙充填，形成一个带W型混凝土骨架的复合充填墙体，并保证墙体的完整性和致密性，形成刚性结构。
[0028]三、距离W型混凝土骨架复合充填墙体8
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10m位置，设置柔性阻波网5。柔性阻波网5由钢丝网12、纤维布13和水泥浆14组成。柔性阻波网5长度为巷道宽度的1.2倍，高度与巷道高度一致。纤维布13固定在钢丝网12上，并在纤维布13上均匀喷射水泥浆14，保证钢丝网上布满至少5cm厚的水泥浆。在巷道两侧用斜拉锚索6对柔性阻波网5进行固定，柔性阻波网5向复合充填墙体4方向弯曲。
[0029]四、紧靠柔性阻波网5堆砌2m厚度的袋装矸石7，袋装矸石7堆砌宽度、高度与巷道宽高一致，尽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在回采巷道靠近采空区一定距离内，向回采巷道两侧分别垂直开挖硐室；S2：在巷道开挖区域中间位置分别向开挖的硐室对角放置预制混凝土墙；S3：距离预制混凝土墙8
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10m位置，设置柔性阻波网；S4：紧靠柔性阻波网堆砌2m厚度的袋装矸石，袋装矸石堆砌宽度、高度与巷道宽高一致，矸石堆放整齐均匀，不出现孔隙；S5：共设置3组柔性阻波网，每组柔性阻波网的间距为3m，配合堆砌矸石袋组成柔性结构。2.如权利要求1所述的刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法，其特征在于，在步骤S2中，预制混凝土墙的墙宽40cm，组成形成W状墙体，并使W状墙体两个顶角分别位于开挖的硐室...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏辉，蔡永乐，王凯，李全中，高锋，秦冬冬，
申请(专利权)人：山西工程技术学院，
类型：发明
国别省市：