[发明专利]一种梁‑柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置及方法

权利要求书

1.一种梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：包括垛柱式充填模板和预应力桁架锚索装置，所述桁架锚索装置将四个垛柱式充填模板连接成一个整体支撑顶板；

所述预应力桁架锚索装置为矿用预应力桁架锚索装置，每个桁架锚索装置由两根桁架锚索和一个连接锁紧器组成，连接锁紧器将两根锚索连接在一起，连接锁紧器上设有紧固螺栓；桁架锚索的上端固定在顶板上方稳定岩层中，连接锁紧器两端连接的锚索端头外露在充填模板外侧；

所述垛柱式充填模板设置在顶板下方，四周由拼接在一起的支撑架围成长方体框架结构，模板的相对两个面上分别是单个支撑架或经单侧拼接后的若干支撑架组成的整体，相邻两个面通过边缘的支撑架通过垂直拼接组成；每块支撑架包括由挡板、骨架道木和对拉锚索组成，骨架道木由若干条平行的横向道木和三条平行的竖向道木组成，横向道木和竖向道木呈垂直交叉设置，对拉锚索设置在每一侧模板中心的竖向道木上；骨架道木拼接后直接接触顶板，对顶板形成支撑；在模板一侧的挡板上方设有充填口；

所述拼接是指支撑架之间的拼接，分为单侧拼接和垂直拼接，设计时将相邻支撑架的横向骨架道木交错布置以便于拼接；单侧拼接是指当充填柱体单侧长度大于3m时，将支撑架延伸出来的横向骨架道木相互穿插进相邻支撑架的竖向道木下完成拼接，将若干支撑架连接在一起形成一个长的整体结构，其长度与充填柱体的长度相等；垂直拼接是指不同侧模板的相邻支撑架的拼接，此时相邻支撑架延伸出来的横向骨架道木相互交错搭接，四周全部完成拼接后用对拉锚索施加预紧力进行固定；

相邻两个垛柱式充填模板之间安装一组桁架锚索装置，桁架锚索装置设置在相邻两个垛柱式充填模板之间空顶区的中线上，两者作用区域相耦合，形成梁-柱组合结构。

2.根据权利要求1所述的梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：所述挡板为木质板，厚为20-50mm，高度随采高确定，长度根据充填柱体的尺寸确定。

3.根据权利要求1所述的梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：所述骨架道木为矿用道木，是四棱柱结构，道木截面是边长为100-200mm的正方形，横向道木两端比挡板两端各延伸出100-300mm的宽度，便于不同模板的拼接组装，竖向道木高度和挡板的高度相同；横向道木和竖向道木分别通过钢钉固定在挡板上，拼接后直接对顶板和充填柱体形成支撑。

4.根据权利要求1所述的梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：所述对拉锚索为矿用钢绞线锚索，长度随模板的整体尺寸而定，两端各向模板外延伸出150-300mm，对拉锚索固定在模板中心的竖向道木上，配合骨架道木为充填柱体提供侧向压力。

5.根据权利要求1所述的梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：所述充填口为圆孔，充填口的直径为10-20cm，位于充填模板的最上方的挡板顶部，充填完成后封闭充填口。

6.根据权利要求1所述的梁-柱式组合结构控制采空区顶板下沉的装置，其特征在于：所述连接锁紧器两端的锚索端头外露在模板外侧20-40cm。