CN103603688B - 一种沿空留巷三维加固充填墙体结构及其填充方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，包括墙本体（9），多个顶板加强锚杆（11），埋设在所述墙本体（9）和巷道顶板内；多个底板加强锚杆（12），埋设在所述墙本体（9）和巷道底板内；多个走向螺纹钢（10），一部分埋设在所述墙本体（9）内；多个倾向穿墙锚杆（8），贯穿于所述墙本体（9）中；多个槽钢（13），其上设置有供所述倾向穿墙锚杆（8）穿出的孔，锁紧机构将所述多个槽钢（13）固定在所述墙本体（9）前侧和后侧的墙面上。本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构简单、充填成本低、能满足巷旁支护要求。

Description

一种沿空留巷三维加固充填墙体结构及其填充方法

技术领域

本发明涉及一种沿空留巷充填墙体结构及其填充方法，特别是涉及一种沿空留巷矸石混凝土三维加固充填墙体及其填充方法。

背景技术

煤矿采煤工作面采过以后，将原工作面上区段（或下区段）巷道保留下来，在相邻工作面开采时使用，所留巷道称为沿空留巷。采区上区段工作面采过后，沿空所留巷道，可以供下区段工作面回采时作为回风巷。

目前整体浇注巷旁充填技术具有增阻速度快，支承能力大，密封性能好和机械化程度高等优点，充填材料多为似膏体、混凝土、高水材料等，成份一般包括石子、水泥、沙子和添加剂，须在地面建立配料系统、运输和泵送充填系统，成本高，投资大，系统复杂。

其次，在采煤巷道的掘进过程中要排除大量的矸石（矸石产量为煤炭产量的10%左右，每年新产生并堆放在地表的矸石约为1.5-3亿m³），矸石排至地面弃置不用，往往在煤矿堆积成矸石山，占用大片土地，同是产生各种有毒有害气体，污染大气环境，在雨季还易产生滑塌等各种地质灾害。如果让矸石不出井，废物进行井下利用，不仅环保，还能产生经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有巷旁充填技术的缺点，提供一种结构简单、充填成本低和能满足巷旁支护要求的沿空留巷三维加固充填墙体结构。

一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于：包括：

墙本体，为长方体状，其高度同巷道高度；

多个顶板加强锚杆，每个所述顶板加强锚杆的一部分埋设在所述墙本体内，一部分埋设在巷道顶板内；

多个底板加强锚杆，每个所述底板加强锚杆的一部分埋设在所述墙本体内，一部分埋设在巷道底板内；

多个走向螺纹钢，每个所述走向螺纹钢的一部分埋设在所述墙本体内，一部分从所述墙本体左右两侧露出；

多个倾向穿墙锚杆，每个所述倾向穿墙锚杆整个贯穿于所述墙本体中，两端从所述墙本 体的前后两侧露出；

多个槽钢，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢固定在所述墙本体前侧以及后侧的墙面上。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述顶板加强锚杆为两排，每个所述顶板加强锚杆长为1800-2200mm，垂直于所述墙本体的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆以及两排所述顶板加强锚杆之间的距离均在900-1500mm之间。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述底板加强锚杆为两排，每个所述底板加强锚杆长为1800-2200mm，垂直于所述墙本体的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆以及两排所述底板加强锚杆之间的距离均在900-1500mm之间。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述走向螺纹钢为两列，垂直于所述墙本体的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之间以及两列所述走向螺纹钢之间的距离为900-1500mm，每个所述走向螺纹钢长度为1800-2200mm，埋设部分长为800-1200mm，剩余的裸露在外，作为下一垛充填墙体的墙本体中的走向螺纹钢。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述倾向穿墙锚杆为两排，每个所述倾向穿墙锚杆垂直于所述墙本体的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆之间的距离为900-1500mm；两端露出部分长为15-30mm；所述倾向穿墙锚杆的长度为1800-2200mm；

所述槽钢上设置有供所述倾向穿墙锚杆穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢固定在所述墙本体前侧和后侧的墙面上，固定后的所述倾向穿墙锚杆初始预紧力在50-100KN之间；

所述墙本体9前后每个侧面上固定的所述槽钢的数量与所述倾向穿墙锚杆的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆固定在同一个所述槽钢上，所述槽钢的高度与所述墙本体的高度相同。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中所述墙本体为矸石混凝土充填墙体，其由如下质量份的物质混合搅拌而成：

粒径为10-30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中，在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体（9）的宽度：

$b=\frac{K\·F}{p}$

其中，b为墙本体的宽度，m；F为充填体支护阻力，MN/m²；p为巷旁支护体成型后初期抗压强度，MPa；K为安全系数，取K=1.3；

在极限情况下，支护阻力F由下面公式计算得出：

$F=\frac{W_0+W_1+W_2}{\mathrm{\α}}$

式中，W₀为残留边界自重载荷弯矩；

$W_0=\mathrm{\ρ\δm}[\frac{(m-1)(2m-1){\mathrm{\δ}}^2{\tan }^2\mathrm{\α}}{6}+(m-1)\mathrm{a\δ}\tan \mathrm{\α}+{\mathrm{\α}}^2]$

W₁为顶板岩层垮落时在断裂处剪力所产生的弯矩；m指岩层自煤层以上岩层数量，W₂为顶板岩层极限弯矩；

W₂=ρδl²/4=p_tδ/6

P_t为巷旁支护抗压强度，MPa；ρ为岩层的密度，kg/m³；δ为岩层的层厚，m；α为岩层的破断角的余角；l为直接顶总悬梁长度，m；

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构，其中，在支护阻力F_m确定的情况下，由下面公式计算得出所述顶板加强锚杆和底板加强锚杆排距L：

τ₁为每根锚杆的抗剪强度；L为排距；F为充填体支护阻力；θ为直接顶倾角；C为充填墙体与煤层界面的内聚力；σ为正应力；为内聚摩擦角；

所述墙本体的长度是一垛一垛的沿着巷道的方向充填的，一次充填长度为3-7m；每一垛所述走向螺纹钢的露出部分埋设进下一垛墙本体中。

一种沿空留巷三维加固充填墙体结构的填充方法，包括如下步骤：

（1）首先井下矸石直接经皮带输送机运送到井下破碎硐室破碎后，形成适宜粒径小于10-30mm的矸石并制备矸石混凝土；

（2）沿采空区边缘打两排顶板加强锚杆和底板加强锚杆；

（3）架设充填模板，充填模板的位置视充填墙体宽度而定，在模板内架设走向螺纹钢和倾向穿墙锚杆；

（4）将搅拌混合好的矸石混凝土充填到充填模板中；

（5）凝固后拆除所述模板，将槽钢固定在露出的倾向穿墙锚杆上，通过托盘和螺母对槽钢和锚杆施加预紧力；完成一垛充填墙体充填过程；

（6）按照推采进度，重复上述步骤，完成整条巷道的沿空留巷充填工作，相邻两个所述填充墙体使用同一个所述走向螺纹钢。

本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构的填充方法，其中，

同一排或同一列两个相邻所述顶板加强锚杆或底板加强锚杆之间的距离为900-1500mm，打入顶板或底板部分长为700-1300mm；

所述走向螺纹钢为两列，垂直于所述墙本体的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之间以及两列之间的距离为900-1500mm；

所述倾向穿墙锚杆为两排，每个所述倾向穿墙锚杆垂直于所述墙本体的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆之间的距离为900-1500mm；两端露出部分长为15-30mm；

所述倾向穿墙锚杆的两端从所述钢槽的孔中露出，向所述倾向穿墙锚杆施加50-100KN初始预紧力，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述槽钢固定在所述墙本体上；

所述槽钢的数量与所述倾向穿墙锚杆的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆固定在同一个所述槽钢上，所述槽钢的高度与所述墙本体的高度相同。

本发明沿空留巷三维加固充填墙体结构与现有技术不同之处在于：

本发明提供了一种结构简单、充填成本低和能满足巷旁支护要求的沿空留巷三维加固充填墙体结构，一定的骨料配比保证结构墙体的强度要求，三维钢筋结构对充填墙体进行加固，同时，充分利用矸石，所述倾向穿墙锚杆、走向螺纹钢、顶板加强锚杆和底板加强锚杆共同形成三维钢筋构架，能控制充填墙体的形状，提高充填墙体的整体性，减小充填墙体沿走向、倾向和垂直底板方向上的变形与位移；形成的充填墙体两侧用所述槽钢相互联接，能保持顶、帮的完整，整体性强，使巷道两帮及顶底板产生均匀的变形，大范围内全封闭防冒漏；最终形成的一种矸石混凝土充填的沿空留巷三维加固充填墙体结构能较好控制变形，保持充填墙体顶、帮的完整，整体性强，提高巷道顶板及两帮的承载能力和完整性，使巷道两帮及顶底 板产生均匀的变形，大范围内全封闭防冒漏，使巷道在最大程度上满足生产上的需要。

所述矸石混凝土充填墙体充分利用井下废弃矸石，克服了矸石占地和污染环境的缺点，变废为宝；所述槽钢能保持顶、帮的完整，整体性强，使巷道两帮及顶底板产生均匀的变形，大范围内全封闭防冒漏；所述顶板加强锚杆长1800-2200mm，所述顶板加强锚杆部分垂直打入顶板，剩余部分由矸石混凝土充填埋设于所述矸石混凝土充填墙体中，借助所述顶板加强锚杆的抗剪阻力，加固充填墙体并阻止顶板旋转失稳对沿空留巷墙体的横向推移，现在技术在顶板旋转失稳时容易整体偏移；所述顶板加强锚杆垂直打入顶板部分长700-1300mm，保证顶板对锚杆有一定的阻力范围，打入底板部分太短，提供的阻力小，打入顶板部分太长，阻力增加不明显，且耗费成本较高；所述底板加强锚杆长1800-2200mm，所述底板加强锚杆部分垂直打入底板，剩余部分由矸石混凝土充填埋设于所述矸石混凝土充填墙体中，借助所述底板加强锚杆抗剪阻力，加固充填墙体并阻止底板旋转失稳对沿空留巷墙体的横向推移。

所述墙本体为矸石混凝土充填墙体，其成分和各成分的比例使本发明所述墙本体的强度和性能达到最佳，所述矸石粒径为10-30mm连续级配，小颗粒的矸石恰好填充中等颗粒的空隙，中等颗粒的矸石恰好填充大颗粒的空隙，提高密实性，从而保证高比率使用矸石的同时满足巷旁支护的强度要求；矸石粒径太小会造成墙体强度太低，矸石粒径太大会充填管路堵塞等；所述硅酸盐水泥相比较其他种类水泥，成本相对较低，硬化速率快，早强高，能满足支护要求；所述液态无碱速凝剂则可使矸石混凝土最终强度保持在90-110%之间，无腐蚀性；所述内养护剂可确保现浇矸石混凝土水泥均匀水化，这种内部养护大大减少初期收缩，增加强度和密度，从而增强与前一层的粘结性，粘结强度可高达3MPa。

下面结合附图对本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构作进一步说明。

附图说明

图1为沿空留巷中本发明所述充填墙体在巷道中的位置示意图；

图2为本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构的俯视图；

图3为本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构的正视图；

图4为本发明所述的沿空留巷三维加固充填墙体结构的立体图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为井下各部分的平面结构示意图，包括上工作面煤体3、下工作面煤体6、本工作面煤体2、回风巷1、运输巷5、采空区4；本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构7设置在采空区4中靠近运输巷5的位置。

如图2～图4所示，本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构7包括：

墙本体9，为长方体状，其高度同巷道高度；

多个顶板加强锚杆11，每个所述顶板加强锚杆11的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分埋设在巷道顶板内；

多个底板加强锚杆12，每个所述底板加强锚杆12的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分埋设在巷道底板内；

多个走向螺纹钢10，每个所述走向螺纹钢10的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分从所述墙本体9左右两侧露出；

多个倾向穿墙锚杆8，每个所述倾向穿墙锚杆8整个贯穿于所述墙本体9中，两端从所述墙本体9的前后两侧露出；

多个槽钢13，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆8穿出的孔，锁紧机构将多个所述槽钢13固定在所述墙本体9前侧和后侧的墙面上。

实施例2

如图2～图4所示，本发明所述沿空留巷三维加固充填墙体结构7包括：

墙本体9，为长方体状，其高度同巷道高度；

多个顶板加强锚杆11，每个所述顶板加强锚杆11的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分埋设在巷道顶板内；

多个底板加强锚杆12，每个所述底板加强锚杆12的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分埋设在巷道底板内；

多个走向螺纹钢10，每个所述走向螺纹钢10的一部分埋设在所述墙本体9内，一部分从所述墙本体9左右两侧露出；

多个倾向穿墙锚杆8，每个所述倾向穿墙锚杆8整个贯穿于所述墙本体9中，两端从所述墙本体9的前后两侧露出；

多个槽钢13，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆8穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢13固定在所述墙本体9前侧或后侧的墙面上。

所述顶板加强锚杆11为两排，每个所述顶板加强锚杆11长为2200mm，所述顶板加强锚杆11垂直于所述墙本体9的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为1100mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆11之间的距离为900mm，排距为所求的L。其中，τ₁取1.5MPa；F取6.4MPa；θ取20；C取0.4MPa；σ取6.0MPa；取35；得L为0.52m。

所述底板加强锚杆12为两排，每个所述底板加强锚杆12长为1800mm，所述底板加强锚杆12垂直于所述墙本体9的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为900mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆12之间的距离为1200mm，排距为所求的L。τ₁取1.5MPa；F取6.4MPa；θ取20；C取0.4MPa；σ取6.0MPa；取35；得L为0.52m。

所述走向螺纹钢10为两列，垂直于所述墙本体9的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之10间以及两列之间的距离均为1000mm。

所述倾向穿墙锚杆8为两排，每个所述倾向穿墙锚杆8垂直于所述墙本体9的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体9中，两端从所述墙本体9的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆8露出的两端为螺纹结构，同一排中相邻两个所述倾向穿墙锚杆8之间的距离为1000mm，排距为所求的L，为0.52m，两端露出部分长为15mm。

所述槽钢13上设置有供所述倾向穿墙锚杆8穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆8的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢13固定在所述墙本体9前侧和后侧的墙面上，即前侧和后侧墙面上分别固定一半数量的所述槽钢13，每个所述倾向穿墙锚杆8的两端都通过托盘和螺母将所述槽钢13固定，所述倾向穿墙锚杆8初始预紧力为100KN，所述预紧力是在刚填充完混凝土墙体时通过在其两端旋合螺母时施加的，此时混凝土墙体并未完全凝固，可以对整个倾向穿墙锚杆8施加压力。

所述墙本体9前后每个侧面上固定的所述槽钢13的数量与所述倾向穿墙锚杆8的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆8固定在同一个所述槽钢13上，所述槽钢13的高度与所述墙本体9的高度相同。

所述墙本体9为矸石混凝土充填墙体，其由如下组分的物质构成：粒径为10-30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份。其中，所述内养护剂为巴斯夫化学建材有限责任公司生产的WMEYCO TCC535型号内养护剂；所述无碱液体速凝剂为巴斯夫化学建材有限责任公司生产的SA145型号速凝剂；所述水化控制剂为北京公昌建建筑工程有限公司生产的AE-18水化控制剂。

在极限情况下，支护阻力F由下面公式计算得出：

$F=\frac{W_0+W_1+W_2}{\mathrm{\α}}$

式中，W₀为残留边界自重载荷弯矩；

$W_0=\mathrm{m\ρ\δ}[\frac{(m-1)(2m-1){\mathrm{\δ}}^2{\tan }^2\mathrm{\α}}{6}+(m-1)\mathrm{a\δ}\tan \mathrm{\α}+{\mathrm{\α}}^2]$

W₁为直接顶顶板岩层垮落时在断裂处剪力所产生的弯矩；m为自煤层依次往上的岩层排序号，W₂为所有断裂顶板极限弯矩；

W₂=δρl²/4=p_tδ/6

式中：P_t为巷旁支护抗压强度，MPa；m为自煤层依次往上的岩层排序号，ρ为岩层的密度，kg/m³；δ为岩层的层厚，m；α为岩层的破断角的余角；l为直接顶总悬梁长度，m。

本实施例中，工作面沿空巷道留巷段长约650m，倾角平均为20°，煤层平均厚度5.1m。直接顶为平均6.7m厚的砂质泥岩，老顶为平均2.4m厚的细中粒砂岩，底板为2.5m厚的砂质泥岩。

表1工作面顶板参数表

把以上数值带入式中，可以得到合理的支护阻力为5.8MPa。

在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体的宽度：

$b=\frac{K\·F}{p}$

式中，b为巷旁支护平均宽度，m；

F为沿空留巷所需的充填体支护强度，MN/m2；

p为巷旁支护体成型后初期抗压强度，MPa；

K为安全系数，取K=1.3。

取充填体初期抗压强度为2.8MPa，根据以上出的支护阻力代入（3-5），可得到

$b=\frac{K\·F}{p}=\frac{1.3\×5.8}{3}=2.69m$

本实施例中，墙体宽度计算为2.69m，每垛充填长度均为5m。

实施例3

每个所述顶板加强锚杆11长为1800mm，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆11以及两排所述顶板加强锚杆11之间的距离均在900mm之间。

每个所述底板加强锚杆12长为2200mm，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为1300mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆12以及之间的距离为1500mm。

同一列中两个所述走向螺纹钢之10间以及两列之间的距离均为900mm。

同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆8之间的距离为1500mm；两端露出部分长为30mm。

采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述槽钢13固定前，向所述倾向穿墙锚杆8施加50KN之间的初始预紧力。

其中，所述各个具体的值可以根据需要调整为发明内容中各个范围内的任何数值。

其他同实施例2。

实施例4

一种沿空留巷三维加固充填墙体结构的填充方法，包括如下步骤：

（1）首先井下矸石直接经皮带输送机运送到井下破碎硐室破碎后，形成适宜粒径小于10～30mm的矸石并制备矸石混凝土；

（2）沿采空区边缘打两排顶板加强锚杆和底板加强锚杆；

（3）架设充填模板，充填模板的位置视充填墙体宽度而定，在模板内架设走向螺纹钢和倾向穿墙锚杆；

（4）将搅拌混合好的矸石混凝土充填到充填模板中；

（5）凝固后拆除所述模板，将槽钢固定在露出的倾向穿墙锚杆上，通过托盘和螺母对槽钢和锚杆施加预紧力；完成一垛充填墙体充填过程；

（6）按照推采进度，重复上述步骤，完成整条巷道的沿空留巷充填工作，相邻两个所述填充墙体使用同一个所述走向螺纹钢。

同一排或同一列两个相邻所述顶板加强锚杆或底板加强锚杆之间的距离为900-1500mm，打入顶板或底板部分长为700-1300mm；

所述走向螺纹钢为两列，垂直于所述墙本体的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢之间以及两列之间的距离为900-1500mm；

所述倾向穿墙锚杆为两排，每个所述倾向穿墙锚杆垂直于所述墙本体的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体中，两端从所述墙本体的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆之间的距离为900-1500mm；两端露出部分长为15-30mm；

所述倾向穿墙锚杆的两端从所述钢槽的孔中露出，向所述倾向穿墙锚杆施加50-100KN初始预紧力，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述槽钢固定在所述墙本体上；

所述槽钢的数量与所述倾向穿墙锚杆的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆固定在同一个所述槽钢上，所述槽钢的高度与所述墙本体的高度相同。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种沿空留巷三维加固充填墙体结构，其特征在于：包括：

墙本体(9)，为长方体状，其高度同巷道高度；

多个顶板加强锚杆(11)，每个所述顶板加强锚杆(11)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分埋设在巷道顶板内；

多个底板加强锚杆(12)，每个所述底板加强锚杆(12)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分埋设在巷道底板内；

多个走向螺纹钢(10)，每个所述走向螺纹钢(10)的一部分埋设在所述墙本体(9)内，一部分从所述墙本体(9)左右两侧露出；

多个倾向穿墙锚杆(8)，每个所述倾向穿墙锚杆(8)整个贯穿于所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出；

多个槽钢(13)，其上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，锁紧机构将所述槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧以及后侧的墙面上；

其中，在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述顶板加强锚杆(11)和底板加强锚杆(12)排距L：

τ₁为每根锚杆的抗剪强度；L为排距；F为充填墙体支护阻力；θ为直接顶倾角；C为充填墙体与煤层界面的内聚力；σ为正应力；为内聚摩擦角；

所述墙本体(9)的长度是一垛一垛的沿着巷道的方向充填的，一次充填长度为3-7m；每一垛所述走向螺纹钢(10)的露出部分埋设进下一垛墙本体(9)中；

所述顶板加强锚杆(11)为两排，每个所述顶板加强锚杆(11)长为1800-2200mm，垂直于所述墙本体(9)的顶面和巷道顶板，其中埋设在所述巷道顶板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述顶板加强锚杆(11)以及两排所述顶板加强锚杆(11)之间的距离均在900-1500mm之间；

所述底板加强锚杆(12)为两排，每个所述底板加强锚杆(12)长为 1800-2200mm，垂直于所述墙本体(9)的底面和巷道底板，其中埋设在所述巷道底板内的部分长为700-1300mm，同一排中相邻两个所述底板加强锚杆(12)以及两排所述底板加强锚杆(12)之间的距离均在900-1500mm之间；

所述走向螺纹钢(10)为两列，垂直于所述墙本体(9)的左右两个侧面埋设，同一列中两个所述走向螺纹钢(10)之间以及两列所述走向螺纹钢(10)之间的距离为900-1500mm，每个所述走向螺纹钢(10)长度为1800-2200mm，埋设部分长为800-1200mm，剩余的裸露在外，作为下一垛充填墙体的墙本体(9)中的走向螺纹钢(10)；

所述倾向穿墙锚杆(8)为两排，每个所述倾向穿墙锚杆(8)垂直于所述墙本体(9)的前后两个侧面并贯穿在所述墙本体(9)中，两端从所述墙本体(9)的前后两侧露出，所述倾向穿墙锚杆(8)露出的两端为螺纹结构，同一排或同一列中相邻两个所述倾向穿墙锚杆(8)之间的距离为900-1500mm；两端露出部分长为15-30mm；所述倾向穿墙锚杆(8)的长度为1800-2200mm；

所述槽钢(13)上设置有供所述倾向穿墙锚杆(8)穿出的孔，所述倾向穿墙锚杆(8)的两端从所述孔中露出，采用托盘和螺母与所述螺纹结构配合将所述多个槽钢(13)固定在所述墙本体(9)前侧和后侧的墙面上，固定后的所述倾向穿墙锚杆(8)初始预紧力在50-100KN之间；

所述墙本体(9)前后每个侧面上固定的所述槽钢(13)的数量与所述倾向穿墙锚杆(8)的列数相同，处于同一列的所述倾向穿墙锚杆(8)固定在同一个所述槽钢(13)上，所述槽钢(13)的高度与所述墙本体(9)的高度相同；

所述墙本体(9)为矸石混凝土充填墙体，其由如下质量份的物质混合搅拌而成：

粒径为10-30mm的矸石600份、硅酸盐水泥1000份、砂子400份、水化控制剂1.35份、内养护剂1份、无碱液体速凝剂25份和水300份；

在支护阻力F确定的情况下，由下面公式计算得出所述墙本体(9)的宽度：

其中，b为所述墙本体(9)的宽度，m；F为充填体支护阻力，MN/m²；p为所述墙本体(9)成型后初期抗压强度，MPa；K为安全系数，取K＝1.3；

在极限情况下，支护阻力F由下面公式计算得出：

式中，W₀为残留边界自重载荷弯矩；

W₁为顶板岩层垮落时在断裂处剪力所产生的弯矩；W₂为顶板岩层极限弯矩；

W₂＝δρl²/4＝p_tδ/6

P_t为巷旁支护抗压强度，MPa；m为自煤层依次往上的岩层排序号，ρ为岩层的密度，kg/m³；δ为岩层的层厚，m；α为岩层的破断角的余角；l为直接顶总悬梁长度，m。