[发明专利]一种预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体及其构筑方法

权利要求书

1.一种预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体，其特征在于，底部构筑在巷道的底板上，顶部与直接顶的下表面相接触；

所述充填体为层状结构，呈六面体形状，自下向上依次为普通混凝土墙体和若干层让压刚性体；

所述让压刚性体为空心砖结构，其内部设置若干排相互平行的通孔，各通孔的中心轴线沿工作面推进方向布置；

所述让压刚性体的层数等于老顶岩梁的数量；按自上向下的顺序，各层让压刚性体的单向抗压强度依次递增，并且：

第一层的让压刚性体的单向抗压强度大于或者等于直接顶向下的作用力，但小于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力之和；

第二层的让压刚性体的单向抗压强度大于或者等于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力之和，但小于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力、老梁第二岩梁向下的作用力三者之和；

第三层的让压刚性体的单向抗压强度大于或者等于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力、老梁第二岩梁向下的作用力三者之和，但小于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力、老梁第二岩梁向下的作用力、老梁第三岩梁向下的作用力四者之和；

依次类推，第N层的让压刚性体的单向抗压强度大于或者等于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力直至老梁第N岩梁向下的作用力之和，但小于直接顶向下的作用力与老梁第一岩梁向下的作用力直至老梁第N+1岩梁向下的作用力之和；其中，N为自然数；

所述普通混凝土墙体的单向抗压强度大于巷道顶板上方各岩层向下的作用力之和；

上述各层让压刚性体的初始高度之和A，减去其全部破损后的高度之和B，等于沿空留巷顶板可能的最大下沉量h_L。

2.根据权利要求1所述的预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体，其特征在于，所述第一层的让压刚形体的高度和第二层的让压刚形体的高度分别等于其各自内部通孔的直径与通孔的排数乘积的两倍。

3.如权利要求1所述的预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在工作面开采之前，根据已知地质条件和通用的采场结构力学模型，计算出沿空留巷顶板可能的最大下沉量h_L；

第二步，根据工作面上覆岩层结构，确定让压刚性体的层数；并分别计算出各层让压刚性体的参数，所述参数包括单向抗压强度、孔径、孔的排数和高度；

依据所计算出的各层让压刚性体的参数，在井上完成各层让压刚性体的预制；

第三步，采煤工作面采过后，按照现有巷道充填方法进行留巷，并用金属锚杆与单体液压支柱进行顶板支护；

然后，按照现有沿空留巷方法，在巷道底板上构筑普通混凝土墙体；所述普通混凝土墙体的高度为巷道原设计高度减去各层让压刚性体高度之和；

第四步，普通混凝土墙体构筑完成后，依次砌筑各层让压刚性体，直至与直接顶接触；

第五步，撤出单体液压支柱，即可。

4.根据权利要求3所述的预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体的构筑方法，其特征在于，所述沿空留巷顶板下沉量的预测值h_L的计算方法如下：

hL=CL[h-mz(KA-1)]]]>

上式中：

h_L：顶板可能的最大下沉量，单位m；

C：巷旁充填体到老顶岩梁端部断裂线的距离，单位m；

L：老顶岩梁的跨度，单位m；

H：采高，单位m；

m_z：直接顶厚度，单位m；

K_A-采空区矸石碎涨系数，K_A＝1.3。