[发明专利]一种柱式部分充填开采中控制顶板下沉的装置与方法

摘要

本发明公开了一种柱式部分充填开采中控制顶板下沉的装置与方法，属于充填开采技术领域。该装置包括顶板控制装置和充填装置，所述顶板控制装置为预应力桁架锚索装置，加固顶板，增强顶板自身承力性能，控制顶板下沉量；充填装置包括垛柱式充填模板，充填模板内注入充填材料，垛柱式充填模板骨架道木控制顶板前期下沉量和充填柱体后期压缩量，木质挡板控制充填柱体形状和欠接顶量；两者相互配合全面控制顶板下沉量，提高柱式部分充填对顶板下沉量的控制效果。

主权项

一种柱式部分充填开采中控制顶板下沉的装置，其特征在于：包括顶板控制装置和充填装置，所述顶板控制装置为预应力桁架锚索装置，加固顶板，增强顶板自身承力性能，控制顶板下沉量；充填装置包括垛柱式充填模板，充填模板内设有充填材料；所述预应力桁架锚索装置为矿用预应力桁架锚索装置，每个装置由两根桁架锚索和一个连接锁紧器组成，连接锁紧器上设有紧固螺栓；锚索将不同岩层组合在一起，提高岩层自身抗弯性能；连接锁紧器将两根锚索用刚性材料连接在一起，共同起到悬吊托举顶板的作用，提高顶板的抗拉性能；锚索的长度和连接锁紧器的长度以工程实际情况而定，锚索锚固段位于顶板上方稳定岩层中，连接锁紧器两端的锚索外露端头在模板外侧20‑40cm；所述垛柱式充填模板设置在直接顶下方，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垂直拼接组成；每块支撑架由挡板、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，是主要的受力结构，拼接后可直接对顶板和充填柱体形成支撑；每组充填装置上方设有五组顶板控制装置，每组充填装置由四个呈正方形排列的垛柱式充填模板组成，每个垛柱式充填模板的上方岩层中设有一组预应力桁架锚索装置，且以正方形为中心的正上方岩层中设有一组预应力桁架锚索装置。