[发明专利]一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板及其施工方法

说明书

本发明公开了一种矿用FRP格栅‑煤矸石‑自密实混凝土再生顶板及其施工方法，包括FRP格栅、煤矸石填充材料、自密实混凝土。本发明方法步骤包括：顶分层开采后沿采空区底板铺设第一层FRP格栅；将粉碎后的煤矸石进行充填；然后铺设第二层FRP格栅；继续充填煤矸石；充填完成后在采用自密实混凝土一次性充填煤矸石空隙。本发明的有益效果是：本发明通过采用轻质高强耐腐蚀的FRP格栅，能够有效地约束散体煤矸石材料的横向变形，提高煤矸石散体材料的剪切强度和弹性模量，并且使用自密实混凝土填充煤矸石散体材料的空隙，可以有效地抑制散体骨料的非均匀性沉降。本发明施工工艺简单、施工速度快，形成的再生顶板稳定性好。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板及其施工方法。

背景技术

厚煤层分层开采时，上分层垮落的岩层经过一定时间的自然胶结而形成的顶板叫做再生顶板。再生顶板的形成包括垮落岩层的压实和胶结两个过程。为减少自然胶结所需的时间，通常采用黄泥浆或水玻璃作为胶结材料。为提高再生顶板的稳定性，通常沿上分层顶板铺设一层金属网或塑料网。由于金属网容易腐蚀，塑料网强度不够，采用上述方法形成的再生顶板通常存在稳定性不足，破碎岩体之间的黏结特性差的特征。在下分层开采过程中，采用传统的锚杆支护技术由于无法锚固到稳定岩层而不能有效地控制再生顶板的稳定，给煤矿安全高效生产带来威胁。同时，对于极近距离煤层开采过程中，上部煤层开采对底板带来的扰动也将导致下位巷道支护没有稳定可靠的锚固区。为确保锚杆可以锚固到稳定岩层，有必要开发一种施工工艺简单、可靠性高的再生顶板，改变现有分层开采支护难度大、稳定性不足的现状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板，包括上分层，所述上分层上端为上覆岩层，所述上分层下端为预留区岩层，所述预留区岩层下端为下分层，所述预留区岩层之间设有锚杆，所述上分层底部设有FRP格栅，所述FRP格栅上端设有人工填充煤矸石，所述人工填充煤矸石上端设有第二层所述FRP格栅，第二层所述FRP格栅上端设有第二层所述人工填充煤矸石，所述人工填充煤矸石填充至所述上覆岩层底部，所述FRP格栅设有网孔，所述上覆岩层在矿山压力作用下形成自然堆积的垮落岩石，所述自然堆积的垮落岩石与所述人工填充煤矸石之间注有自密实混凝土。

优选的，所述FRP格栅的最大所述网孔的直径小于所述人工充填煤矸石的平均直径。

优选的，所述自密实混凝土可通过砂石、沙子，水泥和水搅拌而成，也可以通过煤矸石、沙子、水泥和水搅拌而成。

优选的，所述人工充填煤矸石可以为井下直接粉碎的煤矸石，也可以是从地面通过垂直投料系统运输至井下的煤矸石，所述人工充填煤矸石的直径范围可以大于200 mm。

优选的，两层所述FRP格栅之间间距为所述上分层厚度的一半。

优选的，所述自密实混凝土待所述人工填充煤矸石全部充满上分层之后，一次性整体浇筑完成。

优选的，所述FRP格栅可根据实际开采高度架设两层或三层。

一种矿用FRP格栅-煤矸石-自密实混凝土再生顶板的施工方法，具体采用以下步骤实施：

步骤一：所述FRP格栅沿所述上分层底部铺设，随后在所述FRP格栅上方铺设第一层所述人工充填煤矸石。

步骤二：当第一层所述人工充填煤矸石铺设完成后，铺设第二层所述FRP格栅。

步骤三：当第二层所述FRP格栅铺设完成后，在所述第二层FRP格栅的上方填充第二层所述人工充填煤矸石，直至接触到所述上覆岩层。