[发明专利]冲击地压巷道底板缓冲减震结构及其布置方法

说明书

本发明实施例提供了冲击地压巷道底板缓冲减震结构及其布置方法。冲击地压巷道底板缓冲减震结构包括依次叠置的上承载层、中间填充层和下平层。其中，所述中间填充层由高刚度凸型平滑颗粒、低摩擦滑动性颗粒和可变形破坏吸能颗粒三者混合构成。该结构在静载状态下不易发生变形和破坏，受到底板冲击载荷作用时中间填充层能发生快速滑移错动和压缩变形、吸收消耗部分能量，且能够起到软弱夹层衰减冲击波的作用，因此可以大大降低冲击速度和冲击性能量在底板表面的释放，避免了巷道对底板造成冲击性破坏。同时，与现有的单独支护加固措施相比较，工艺简单，便于操作。

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种冲击地压巷道底板缓冲减震结构及其布置方法。

背景技术

冲击地压是煤矿开采中遇到的重大动力灾害，是矿山井巷和采场周围煤岩体由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。简单的讲，冲击地压就是煤岩体的突然破坏现象。我国煤炭资源丰富，但浅部地质赋存的优越煤炭资源日益枯竭，逐渐转入深部开采是煤炭行业发展的必然趋势。随着开采深度增加，冲击地压灾害频繁发生，给煤矿生产安全带来严重威胁。

冲击地压灾害对巷道的破坏巨大，其中对巷道底板冲击破坏所占的比例最高。同时，由于一般巷道底板很少或不采取支护和加固措施，巷道底板成为冲击显现的最佳突破口，其变形和破坏也是最严重的。

目前巷道底板冲击地压的防治主要方法是进行底板爆破、开槽和打设大直径钻孔等；对底板的支护和加固方法主要有O型棚支护、反底拱、锚杆锚索支护和注浆加固等。但当冲击地压灾害发生后，巷道底板的被动防护显得尤为重要，仅仅依靠支护或加固无法解决巷道底板受到冲击严重的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种冲击地压巷道底板缓冲减震结构及其布置方法，借鉴隔震技术理念，基于滑动、压缩变形或破坏耗能的原理，使巷道底板能够抵御或缓解地压冲击造成的破坏。

根据本发明第一方面的实施例，提供了一种冲击地压巷道底板缓冲减震结构，包括依次叠置的上承载层、中间填充层和下平层，其中，所述中间填充层由高刚度凸型平滑颗粒、低摩擦滑动性颗粒和可变形破坏吸能颗粒三者混合构成。

根据本发明的实施例，所述上承载层为金属板或混凝土板并且厚度为10-50mm，所述下平层为金属板、混凝土板或橡胶垫并且厚度为5-30mm。

根据本发明的实施例，所述高刚度凸型平滑颗粒为砾石、卵石、钢球或弹珠，所述低摩擦滑动性颗粒为沙子或塑料颗粒，所述可变形破坏吸能颗粒为橡胶颗粒、陶粒或高分子脂类聚合物颗粒。

根据本发明的实施例，所述高刚度凸型平滑颗粒的颗粒直径为20-80mm，所述低摩擦滑动性颗粒的颗粒直径为0.5-8mm，所述可变形破坏吸能颗粒的颗粒直径为1-20mm。

根据本发明的实施例，所述高刚度凸型平滑颗粒、所述低摩擦滑动性颗粒和所述可变形破坏吸能颗粒的体积比在1:1.5:1.5-1:2.5:2.5之间。

根据本发明的实施例，所述中间填充层和所述下平层的宽度相同，所述上承载层的宽度尺寸比所述中间填充层和所述下平层的宽度尺寸大。

根据本发明的实施例，所述上承载层和所述下平层均为平面结构。

根据本发明的实施例，所述中间填充层的厚度为100-600mm。

根据本发明第二方面的实施例，提供了一种冲击地压巷道底板缓冲减震结构的布置方法，包括:

对巷道掘进情况进行判断；

若判断巷道处于掘进阶段，则进行巷道开挖并根据冲击地压巷道底板缓冲减震结构设计位置进行底板超挖，然后按照下平层、中间填充层、上承载层的顺序自下而上进行冲击地压巷道底板缓冲减震结构的铺设，并且在上承载层以上按照巷道设计断面要求进行回填；