[发明专利]主动增强充填墙体及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强墙体承载性能的方法，尤其是适用于优化井下巷旁支护充填墙体承载性能的方法。

背景技术

随着开采深度的不断加深，瓦斯危害日益突出，采用沿空留巷技术可有效的实现煤炭安全高效开采，砌筑充填墙体是沿空留巷成功的重要环节。随着工作面的回采，充填墙体为平衡巷道上方的直接顶及边缘的悬臂梁自身的重量提供支护，同时承受老顶破断后形成的砌体梁结构顶板回转过程中的侧向压力。但是目前充填墙体承载性能方面存在两大问题，严重影响了其作用的发挥：①墙体早强不足，在达到终强之前就被破坏；②墙体上部为最易破坏区域，而这个区域加布设强筋困难，不宜施工。

目前，充填墙体的加固方法方面主要有：①加三位加强筋；这种方法需要提前编制好加强筋框架，当墙体长宽都较大时，充填区域空间又很狭小，加强筋框架的捆扎搬运都很困难。②预埋对拉锚杆；这种方法较第一种方式有所改良，发挥了锚杆的很小部分的主动支护作用，但不好操作。因为预埋锚杆预紧稍微大就会使锚杆与墙体脱离，造成应力集中，提前破坏掉墙体；③充填材料的改良。这种方法可以适当加快墙体强度的上升速度，提高墙体承载能力。以上对提高墙体的承载性能方面都有一定的提高，但都是被动的提高承载性能，即随时间的延续充填材料强度逐渐增大至终强，这样无法很好的解决之前提出的两个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动增强充填墙体及施工方法，结合锚杆或锚索锚固技术对围岩主动支护，采用将空心管状锚固剂嵌套在锚杆体上的方案，解决墙体上方布设加强筋困难的问题，及砌筑墙体早强低、强度上升需要时间较长的问题；锚杆或锚索通过锚固剂横向固结在墙体当中施加预紧力；通过锚固剂固结锚杆索与墙体中进行预紧，主动提高了充填墙体前期强度，并且有效解决了墙体上部薄弱区域布设加强筋困难的问题。这种方法操作简单，安全可靠，效果显著，具有广泛的实用性。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种主动增强充填墙体，它包括：锚杆或锚索、充填料、螺帽、索具、托盘、模板、充填袋，它还包括空心管状锚固剂；锚杆为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽；锚索为预应力锚索，每根锚索配两套索具，锚杆或锚索的长度长出墙体厚度；空心管状锚固剂为由锚固剂和胶泥相间地预制成空心管形状，锚固剂和胶泥由聚酯薄膜隔开，其内径略大于锚杆或锚索的外径；将锚杆或锚索嵌套空心管状锚固剂，空心管状锚固剂的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆或锚索的长度；在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板，模板间设置充填袋，按照间排距将锚杆或锚索搭放在模板上预定的位置处，并且穿透充填袋，穿孔要密闭处理，避免充填料外溢，锚杆或锚索棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；在架设的模板间充填充填料；待充填料固结到一定程度时拆除模板；在锚杆或锚索两外露端均先贴近墙面安装托盘，再安装螺帽或锁具，以防止搅拌过程中锚固剂外溢；在巷道侧转动锚杆或锚索，空心管状锚固剂的聚酯薄膜迅速破裂，锚固剂和胶泥混合后发生反应，锚杆或锚索与周边已固结的充填料锚固为一体；对锚杆或锚索施加预紧力，预紧力根据要求确定，使托盘紧贴墙面。

所述空心管状锚固剂中的胶泥和锚固剂由聚酯薄膜隔开，分成内外两层空心管，再组合成整体空心管形状。所述空心管状锚固剂中的胶泥和锚固剂由聚酯薄膜隔开，分成两个或多个圆弧段，再组合成整体空心管形状。锚杆或锚索布置的间排距为0.5—1m之间，墙体上方间排距取较小值。使用锚杆钻机转动锚杆或锚索。锚杆的长度长出墙体厚度20cm。锚索的长度长出墙体厚度40cm。

一种主动增强充填墙体的施工方法，它包括：锚杆或锚索、充填料、螺帽、索具、托盘、模板、充填袋，它还包括空心管状锚固剂；它包括以下步骤：

①、锚杆为全螺纹锚杆，每根锚杆配两个螺帽；锚索为预应力锚索，每根锚索配两套索具，锚杆或锚索的长度长出墙体厚度；

②、空心管状锚固剂为由锚固剂和胶泥相间地预制成空心管形状，锚固剂和胶泥由聚酯薄膜隔开，其内径略大于锚杆或锚索的外径；将锚杆或锚索嵌套空心管状锚固剂，空心管状锚固剂的长度等于或略大于墙体厚度且小于锚杆或锚索的长度；

③、在预浇筑墙体的两侧面人工或半机械化立模板，模板间设置充填袋，按照间排距将锚杆或锚索搭放在模板上预定的位置处，并且穿透充填袋，穿孔要密闭处理，避免充填料外溢，锚杆或锚索棚架时在采空区侧和巷道侧均有外露长度，且采空区侧外露较长；

④、在架设的模板间充填充填料；

⑤、待充填料固结到一定程度时拆除模板；