[发明专利]一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于矿山开采灾害控制的技术领域，尤其涉及一种刚柔组合结构防控采空区冲击波的方法。

背景技术

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。

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，需要发明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。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明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。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明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：

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8-10m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。

本发明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。

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。

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。