[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿沿空留巷巷旁充填方法，尤其涉及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，适用于大埋深厚煤层让压留巷施工。

背景技术

沿空留巷技术是煤矿开采及回采巷道支护技术的一项重大改革，它对提高煤炭源回收率、降低巷道掘进率、缓解采掘紧张关系、减少煤与瓦斯突出的概率和实现矿井集约化生产有显著效果。

在沿空留巷技术中，需要构建巷旁墙体以维护巷道，巷旁墙体的科学设计及施工是留巷成功的核心问题及关键技术。若墙体设计强度和刚度过大，墙体留设成本偏高，且在下一个工作面推进过程中，底板易产生剧烈变形，巷旁墙体上形成应力集中对下组煤的开采产生影响。若墙体刚度及强度设计过小，因不能抵抗上覆岩层的重量而产生失稳破坏。

中国专利申请CN101725368B公开了一种“厚煤层大采高工作面沿空留巷方法”，其巷旁充填体的结构形式概括为：巷旁墙体底部采用刚性墙体，顶部采用柔性让压气囊。其技术方案实质在于，在巷旁充填体顶部留下变形空间，安装柔性让压气囊，气囊提充气之后的高度等于顶板下沉量预测值；其中，气囊上安装有单向泄压阀。其技术思想为：通过在充填体的上部设置柔性让压气囊，一方面，可有效保护巷旁充填体，使巷旁墙体既能刚性支护，又能柔性让压，保证墙体稳定性；另一方面，柔性让压气囊的设置，(其顶板下方位置处的密封效果好)，可有效阻止采空区瓦斯溢出，防止瓦斯爆炸，并可阻止工作面空气进入采空区，防止采空区煤炭自燃。

但是，由于橡胶材质的让压气囊，存在价格昂贵、使用过程中，气压控制、泄压时机等具体操作上的诸多不便等缺点；更为重要的是，在矿井下这种恶劣工况条件下的使用过程中，橡胶材质的气囊易于因刮擦、刺破或材质老化等原因造成损坏或破损，造成支护失效、诱发事故，以及使用过程中维护维修运行成本居高不小等问题。

中国专利申请CN103883336A公开了一种先主动后让压支护的可调节沿空留巷墙体及其施工方法，其通过井上完成各组件的预制，在巷道内砌筑施工的方式完成。其墙体组件包括座块、升降支撑块、摩擦让压块及可缩让压块；其中，座块为凹字型结构，升降支撑块为T字型结构，升降支撑块T字型结构的水平部分在前后两个方向上的宽度大于座块在前后两个方向上的宽度；摩擦让压块形状为直角三角形；升降支撑块竖直部分的下段的两侧表面为锥面，升降支撑块T字型结构的竖直部分插入座块的凹部，下沉到位后，该锥面与摩擦块的接触面相互贴合；上述可调节沿空留巷墙体在水平方向上由若干个结构单元连接组成，每个结构单元均为长方体结构，分别由一个座块、一个升降支撑块和两个摩擦让压块组合而成；每相邻两个结构单元之间位于上述升降支撑块T字型结构的水平部分的下表面与上述座块的顶端平面之间填充有上述可缩让压块；上述可缩让压块、上述升降支撑块和上述座块之间的空隙、狭缝处均使用根据要求配制出的不同强度等级的混凝土胶凝材料填充、胶接。

但是，这种结构形式的墙体，全部采用组合式单元砌块进行砌筑，存在诸多方面的不足。主要表现为，一方面，单元砌块自身的预制量大且造价高；另一方面，其井下砌筑施工工程量大，很难进行快速施工。

发明内容

本发明的目的之一是，提供一种预留变形阶段型分级让压沿空留巷巷旁充填体，其采用层层让压支付的技术理念进行巷旁支护，具有结构简单、让压砌块预制方便、造价相对低廉，且充填体的构筑施工方便、安全性和稳定性好，适于沿空留巷巷旁充填的快速施工等技术特点。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，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，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；