[发明专利]一种膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法

权利要求书

1.一种膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于包括以下步骤：

a.在工作面开始生产前对矿井上覆岩层情况、工作面参数进行调研，通过所调研资料确定工作面长度l，上覆岩层均布载荷q，墩柱顶板垮落步距L，并通过岩石实验测定条带充填体抗压强度f₁，墩柱状充填体最大承载力F；

b.根据所调研资料进行计算，使充填条带与墩柱状充填体承载比为1∶2；确定充填条带墙间距a＝k₁L，条带墙宽度每两道条带墙之间墩柱状充填体排数每排墩柱状充填体个数为墩柱状充填体每排间距排内墩柱状充填体间距其中k₁、k₂、k₃、k₄为安全系数；d₂代表墩柱状充填体模板的下底直径；

c.在工作面开始生产后，先在开切眼内紧贴工作面后向煤壁砌筑一道长度与工作面长度相等的边界条带墙，为工作面后向煤壁提供侧向支撑力，防止工作面后向煤壁片帮；

d.工作面推进至距离预定第一排墩柱状充填体位置2-3m处时，从采空区距离条带墙上底边界a₁处开始，随工作面推进，间隔a₁等距的砌筑n₁排墩柱状充填体，排内墩柱状充填体间距为a₂；

e.工作面推进至距离预定条带墙充填位置2-3m处时，在距离上一堵条带墙a处进行采空区条带墙的充填；

f.重复d、e步骤直至回采至工作面停采线；

g.工作面设备撤出后，在停采线内紧贴工作面停采线煤壁砌筑一道长度与工作面长度相等的边界条带墙，为停采线煤壁提供侧向支撑力，防止停采线煤壁片帮。

2.根据权利要求1所述的膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于：所述步骤b中安全系数k₁、k₂、k₃、k₄确定方法为德尔菲法。

3.根据权利要求1所述的膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于：所述墩柱状充填体砌筑时，使用墩柱状充填体模板，所述墩柱状充填体模板由外壳和挂在外壳内部的隔水充填袋两部分组成；其外壳为由外形完全相同的两半部分连接组成的无底圆台状壳体；外壳上部有一穿孔作为充填孔，充填膏体可由此孔注入；所述外壳内部，在上边缘处有一排钩子，与充填袋上挂孔相互配合；组成外壳的两部分连接处有两对销耳，可通过销子将两半部分固定；所述外壳内部上底直径为d₁，下底直径为d₂，侧面与底面夹角为α；隔水充填袋由大小不同的内袋和外袋通过支撑架套接组成；所述内袋与外袋为圆台状袋体，无上下底；外袋形状、尺寸与外壳内表面形状、尺寸相同，上部有充填孔与外壳充填孔位置相对应，且在上边缘有与外壳挂钩位置对应的挂孔，可使隔水充填袋挂在外壳上；内袋高度与外袋相同，其上底半径与外袋上底半径的差值等于其下底半径与外袋下底半径的差值，使内袋容积为外袋容积的1/2，且所述内袋上部有充填孔与外袋充填孔位置对应。

4.根据权利要求3所述的膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于：所述支撑架为两杆相互垂直连接成的十字架，在隔水充填袋上部与下部各有一个，使内袋与外袋相对位置固定。

5.根据权利要求3所述的膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于：所述墩柱状充填体砌筑方法为：将隔水充填袋通过上方挂钩挂入外壳，随后通过充填孔将软质膏体充填物充填入内袋，内袋充填完毕后，将硬质膏体充填物充填入外袋，外袋充填完毕后形成一个外硬内软的墩柱状充填体，随后重复此过程直至在预定范围内充填完毕所有墩柱状充填体。

6.根据权利要求5所述的膏体材料结构充填控制地表残余沉陷的方法，其特征在于：充填方法中硬质膏体充填物，其质量配比为煤矸石、废弃混凝土、粉煤灰、水泥和水＝3∶2∶2∶1∶0.3；

所述充填方法中软质膏体充填物，其质量配比为煤矸石、粉煤灰、水泥和水＝3∶3∶1∶2。