CN108547660B - 悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，包括以下步骤：a、根据采空区加筋强化区域空间结构参数和强度要求，制作柔性网笼；b、在采空区上部的通道口向采空区架设牵引绳；c、沿牵引绳向采空区内输送和固定悬挂固定梁，并同步在悬挂固定梁上挂设柔性网笼；d、悬挂固定梁输送至预定位置后，松开牵引绳，调整悬挂固定梁携带柔性网笼停留在采空区内的预定位置；e、充填采空区。该方法简单，易于施工，安全性高，成本低，充填体内的网笼能够有效地提高充填体的完整性和强度性能，有利于降低充填综合成本、提高回采安全性和降低回采贫化率。

Description

悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法

技术领域

本发明涉及充填采矿技术领域，特别地，涉及一种适用于高大采空区或超高大采空区的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法。

背景技术

按照地压管理方式，采矿方法可以分为崩落采矿法、空场采矿法和充填采矿法，其中充填采矿法的适用性最强，可以实现低废、安全、高回收率回采。

为实现大规模开采，大多采用超大采场结构参数，一般采场结构参数越大，能够实现的生产能力也越大，充填体暴露的高度和面积也越大；但从力学和充填成本角度分析，充填体的暴露高度和暴露面积越大，充填体强度性能要求越高，为达到强度要求，普遍采取的措施是增加胶结剂耗量以提高充填体的强度，这导致充填成本极高，限制了充填采矿法的应用范围，以采用大采场结构参数最多的国内铁矿山为例，矿石品位低，往往导致开采不经济。

充填体的破坏以拉破坏和剪切破坏为主，这主要是充填体的抗拉和抗剪强度一般远小于充填体的抗压强度。根据某矿山充填体强度试验，灰砂比为1:20的充填体，抗拉强度为0.1MPa，而灰砂比1:8的充填体，抗拉强度为0.31MPa，充填体的抗拉强度随灰砂比的提高增长缓慢，由此可见单纯增加充填体的灰砂比难以使充填体的强度性能得到显著提高。

大规模采空区的充填一般采取多次分层充填的方式，每次充填完成后，待充填料浆脱水凝固后，再开始下一次充填。充入采空区的充填料浆在重力作用下，会发生分层现象；再者由于充填料浆泌水和离析，相邻两次充填之间将形成明显的分界弱面，充填体在高度方向上为层状结构，整体差。

发明内容

本发明提供了一种悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，以解决现有高大采空区充填成本高，充填体完整性差，充填体强度不足，高大充填体暴露时片帮的技术问题。实现高大充填体加筋强化。

本发明提供一种悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，包括以下步骤：a、根据采空区加筋强化区域空间结构参数和强度要求，制作柔性网笼；b、在采空区上部的通道口向采空区架设牵引绳；c、沿牵引绳向采空区内输送和固定悬挂固定梁，并同步在悬挂固定梁上挂设柔性网笼；d、悬挂固定梁输送至预定位置后，松开牵引绳，调整悬挂固定梁携带柔性网笼停留在采空区内的预定位置；e、充填采空区。

进一步地，步骤a中的柔性网笼采用单根绳束绑扎编织而成，节点绑扎牢固，网孔规格为(100mm～1000mm)×(100mm～1000mm)；制作柔性网笼的绳束采用尼龙绳、合成纤维绳、塑料绳或者复合绳；柔性网笼底部设有配重件。

进一步地，柔性网笼的上层网面、网中、下层网面中的至少一处上布设有用于柔性网笼撑形的撑形杆；撑形杆上装有悬挂绳单元，悬挂绳单元沿柔性网笼的长度方向间隔布设，悬挂绳单元沿柔性网笼的宽度方向分别装于撑形杆的两端部。

进一步地，步骤b中，当采空区上部的两个相对侧面均有通道口时，牵引绳架设在两个相对侧面的通道口之间，牵引绳两端分别固定在两侧通道口内的支撑横梁上。

进一步地，步骤b中，当采空区上部只有一侧有通道口时，牵引绳利用纵向支撑梁辅助架设；纵向支撑梁采用多根杆单元段通过对接组合构成整体单杆，或者纵向支撑梁采用多个桁架单元段通过对接组合构成整体桁架；架设时，首先将牵引绳固定在纵向支撑梁的最前端，然后纵向支撑梁一边向空区内输送，一边在纵向支撑梁的单元段末端组装下一节单元段，将牵引绳输送到设计位置，然后将牵引绳固定在横撑于通道口内的支撑横梁上。

进一步地，纵向支撑梁在通道口内通过多组夹持机构进行固定，夹持机构由上下相对夹持纵向支撑梁的两支撑横梁构成；或者纵向支撑梁在通道口内通过杠杆机构进行固定，杠杆机构采用处于纵向支撑梁下方并靠近采空区的支撑横梁作为支点，并采用处于纵向支撑梁上方并处于纵向支撑梁后端的支撑横梁作为施力点。

进一步地，根据采空区内柔性网笼的设计位置与通道口的相对位置关系，通过转动纵向支撑梁以调节柔性网笼在采空区内的位置。根据采空区内柔性网笼的设计位置，转动纵向支撑梁以调节控制纵向支撑梁的方位朝向，通过调整方位朝向纵向支撑梁辅助架设牵引绳，以确保牵引绳以及悬挂固定梁处于设计位置上方。

进一步地，步骤c中悬挂固定梁的输送具体为：悬挂固定梁前端通过绳套、光面支承或滚珠支承中的至少一种搭设在牵引绳上，以使悬挂固定梁能够在牵引绳上滑动。

进一步地，步骤d中悬挂固定梁的悬挂具体为：通过在采空区顶部沿采空区走向间隔安装固定滑轮，分别在各个固定滑轮内穿设吊装绳，吊装绳的一端固接在通道口内，吊装绳的另一端依次固接在输送的悬挂固定梁上。

进一步地，步骤d中悬挂固定梁的悬挂具体为：通过在采空区顶部沿采空区走向间隔安装固定滑轮；分别在各个固定滑轮内穿设吊装绳；悬挂固定梁吊装前，吊装绳的两端均固定于同一通道口内；悬挂固定梁吊装时，按设计间距，吊装绳的一端依次固接在输送的悬挂固定梁上，吊装绳的另一端固接在通道口内的支撑横梁上。

进一步地，步骤d中，吊装绳通过牵引绳从采空区一侧输送至另一侧，当柔性网笼安装于预设位置后，吊装绳固接在通道口内的支撑横梁上。

进一步地，步骤b中，通道口对面有另一通道口，牵引绳架设在两个通道口之间；或者通道口的延伸方向装有滑轮，牵引绳架设在通道口与滑轮之间；或者通道口的延伸方向装有固定件，牵引绳架设在通道口与固定件之间。

进一步地，步骤c中悬挂固定梁的输送具体为：悬挂固定梁通过轴向推送或拉送的方式朝向采空区方向输送；悬挂固定梁在通道口内采用光面支承并向前滑动推送，或者悬挂固定梁通过滚珠支承并向前推送，或者悬挂固定梁通过滚柱支承并向前推送，或者通过滑轮支承并向前推送。

进一步地，悬挂固定梁固定在牵引绳上随牵引绳的轴向运动以实现向前输送；或者悬挂固定梁通过滑绳悬挂在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁以实现向前输送；或者悬挂固定梁通过滑动小车装配在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁以实现悬挂固定梁向前输送；或者活动滑轮挂靠在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁以实现悬挂固定梁向前输送。

进一步地，步骤c中的悬挂固定梁采用整体单杆或者整体桁架；或者悬挂固定梁采用多根杆段通过对接组合构成整体杆，通过在通道口内，一边轴向输送杆段一边在杆段末端组装下一节杆段；或者悬挂固定梁采用多个桁架单元段通过对接组合构成整体桁架，通过在通道口内一边轴向输送桁架单元段一边在桁架单元段末端组装下一节桁架单元段。

进一步地，步骤d中悬挂固定梁的悬挂具体为：通过在采空区顶部沿采空区走向间隔预留固定滑轮，分别在各个固定滑轮内穿设吊装绳，吊装绳的一端固接在通道口内，吊装绳的另一端依次固接在输送的悬挂固定梁上。

进一步地，步骤d中悬挂固定梁的悬挂具体为：通道口内沿通道口纵向布设有用于通过吊装绳吊装悬挂固定梁的纵向支撑梁，通道口内沿通道口的水平径向布设有上下两层用于装夹固定纵向支撑梁的支撑横梁。

进一步地，当采空区两侧具有正对的通道口时，两通道口内纵向支撑梁与支撑横梁构成的组件相对对称布设；在通道口内采用支撑横梁上下平行布设或者上下错位布设，纵向支撑梁悬挑于通道口外并通过吊装绳竖向和/或斜向连接并吊装在悬挂固定梁上。

进一步地，当采空区单侧具有通道口时，纵向支撑梁外伸至采空区内通道口的相对面附近，或者纵向支撑梁外伸至采空区内通道口的相对面上并顶抵在壁面上；在通道口内采用支撑横梁上下错位布设，并且上层支撑横梁朝向纵向支撑梁的杆端方向布设，下层支撑横梁朝向采空区方向布设，以构成悬挑杠杆机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，先根据采空区尺寸预先制作柔性网笼，然后在采空区内采用悬挂方式装配柔性网笼，充填后，柔性网笼内嵌于充填体内，柔性网笼将充填体拉结为一个整体，以达到强化充填体的作用。利用采空区上部的通道口，在采空区上部架设沿采空区走向布设并用于装配和牵引的牵引绳，牵引绳同时还用于输送各个装配部件。通过架设好的牵引绳牵引悬挂固定梁朝向采空区内进行移动，可以采用整根的悬挂固定梁；也可以采用多段组装的多段式悬挂固定梁，多段式悬挂固定梁在牵引的同时同步组装，以降低向井下输送的难度以及减少占用空间。悬挂固定梁在牵引绳引导下向采空区内输送的同时，在悬挂固定梁上依次悬挂吊装柔性网笼，当悬挂固定梁朝向采空区伸出至设定长度后，通过松开牵引绳使得悬挂固定梁协同悬挂吊装在悬挂固定梁上的柔性网笼展开，并同时向采空区内的预定位置调节并悬置，然后通过向采空区内充填料浆，以形成内部带柔性网笼加强的充填体。

采用接力式送入的方式，人员无需进入采空区构筑，提高了施工安全性。解决了井下空间狭窄施工难和高大采空区加筋网安装固定的问题。

能够实现立体加筋网，平面加筋网，以及线型加筋网，提高了加筋的灵活性，加筋后能够提高充填体的整体性；立体加筋网能够显著地提高加筋体的强度和极限承载力，能够较好的控制充填体的侧向位移，提高充填体的抗拉强度，降低充填体的片帮量。在达到相同强度要求的条件下，充填体加筋后，能够降低充填成本。

通过控制悬挂绳和柔性网的尺寸能够实现关键位置加筋和充填体局部加筋，与全面加筋和垂吊加筋相比，节省了加筋材料，降低了成本。方法简单，易于施工，成本低，能够有效地提高充填体的抗拉强度以及抗剪强度等强度性能，保证充填的完整性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之一；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的B-B剖视图；

图4是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之二；

图5是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之三。

图例说明：

1、柔性网笼；2、采空区；3、通道口；4、悬挂固定梁；5、撑形杆；6、悬挂绳单元；7、固定滑轮；8、吊装绳；9、纵向支撑梁；10、支撑横梁；11、连接接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之一；图2是图1的A-A剖视图；图3是图2的B-B剖视图；图4是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之二；图5是本发明优选实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的充填状态结构示意图之三。

如图1、图2和图3所示，本实施例的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，包括以下步骤：a、根据采空区2加筋强化区域空间结构参数和强度要求，制作柔性网笼1；b、在采空区2上部的通道口3向采空区2架设牵引绳；c、沿牵引绳向采空区2内输送和固定悬挂固定梁4，并同步在悬挂固定梁4上挂设柔性网笼1；d、悬挂固定梁4输送至预定位置后，松开牵引绳，调整悬挂固定梁4携带柔性网笼1停留在采空区2内的预定位置；e、充填采空区2。本发明悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，先根据采空区2尺寸预先制作柔性网笼1，然后在采空区2内采用悬挂方式装配柔性网笼1。充填后，柔性网笼1内嵌于充填体内，柔性网笼1将充填体拉结为一个整体，以达到强化充填体的作用。利用采空区2上部的通道口3，在采空区2上部架设沿采空区2走向布设并用于装配和牵引的牵引绳，牵引绳同时还用于输送各个装配部件。通过架设好的牵引绳牵引悬挂固定梁4朝向采空区2内进行移动，可以采用整根的悬挂固定梁4；也可以采用多段组装的多段式悬挂固定梁4，多段式悬挂固定梁4在牵引的同时同步组装，以降低向井下输送的难度以及减少占用空间。悬挂固定梁4在牵引绳引导下向采空区2内输送的同时，在悬挂固定梁4上依次悬挂吊装柔性网笼1，当悬挂固定梁4朝向采空区2伸出至设定长度后，通过松开牵引绳使得悬挂固定梁4协同悬挂吊装在悬挂固定梁4上的柔性网笼1展开，并同时向采空区2内的预定位置调节并悬置，然后通过向采空区2内充填料浆，以形成内部带柔性网笼1加强的充填体。采用接力式送入的方式，人员无需进入采空区2构筑，提高了施工安全性。解决了井下空间狭窄施工难和高大采空区2加筋网安装固定的问题。能够实现立体加筋网，平面加筋网，以及线型加筋网，提高了加筋的灵活性，加筋后能够提高充填体的整体性；立体加筋网能够显著地提高加筋体的强度和极限承载力，能够较好的控制充填体的侧向位移，提高充填体的抗拉强度，降低充填体的片帮量。在达到相同强度要求的条件下，充填体加筋后，能够降低充填成本。通过控制悬挂绳和柔性网的尺寸能够实现关键位置加筋和充填体局部加筋，与全面加筋和垂吊加筋相比，节省了加筋材料，降低了成本。方法简单，易于施工，成本低，能够有效地提高充填体的抗拉强度以及抗剪强度等强度性能，保证充填的完整性。可选地，采空区2充填所采用的充填料浆为全尾砂浆料或水、骨料和胶结剂混合搅拌后的浆料。可选地，步骤d中停留在预定位置的柔性网笼1的竖向高度可以任意调节，即可以升高、下落或不动。可以适应于通道口3处于采矿区任意高度位置的情况。可选地，柔性网笼1可以为平面网或者立体网。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，步骤a中的柔性网笼1采用单根绳束绑扎编织而成，节点绑扎牢固，网孔规格为(100mm～1000mm)×(100mm～1000mm)。可选地，柔性网笼1采用在井上制作。可选地，柔性网笼1采用在工厂批量预制。制作柔性网笼1的绳束采用尼龙绳、合成纤维绳、塑料绳或者复合绳。柔性网笼1底部设有配重件，以避免料浆充填时浮动。可选地，柔性网笼1底部的配重件可以为柔性网笼1底部网层本身重量达到充填时柔性网笼1竖向撑形要求。可选地，柔性网笼1底部的配重件可以采用在底部吊挂重物，重物吊挂在底部四角部位和/或边框部位。可选地，柔性网笼1底部的配重件可以采用在柔性网笼1底部浇注轻质混凝土。可选地，柔性网笼1底部的配重件可以采用将柔性网笼1底框采用钢筋框，既能够撑形又能够避免充填时浮动。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，柔性网笼1的上层网面、网中、下层网面中的至少一处上布设有用于柔性网笼1撑形的撑形杆5。撑形杆5上装有悬挂绳单元6，悬挂绳单元6沿柔性网笼1的长度方向间隔布设。悬挂绳单元6沿柔性网笼1的宽度方向分别装于撑形杆5的两端部。可选地，撑形杆5可以采用平行布设，或者纵横交错布设。可选地，撑形杆5上装有多组悬挂绳单元6。可选地，撑形杆5上装有一组悬挂绳单元6。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，步骤b中，当采空区2上部的两个相对侧面均有通道口3时，牵引绳架设在两个相对侧面的通道口3之间，牵引绳两端分别固定在两侧通道口3内的支撑横梁10上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，步骤b中，当采空区2上部只有一侧有通道口3时，牵引绳利用纵向支撑梁9辅助架设。可选地，纵向支撑梁9采用多根杆单元段通过对接组合构成整体单杆。可选地，纵向支撑梁9采用多个桁架单元段通过对接组合构成整体桁架。架设时，首先将牵引绳固定在纵向支撑梁9的最前端，然后纵向支撑梁9一边向空区内输送，一边在纵向支撑梁9的单元段末端组装下一节单元段，将牵引绳输送到设计位置，然后将牵引绳固定在横撑于通道口3内的支撑横梁10上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，纵向支撑梁9在通道口3内通过多组夹持机构进行固定，夹持机构由上下相对夹持纵向支撑梁9的两支撑横梁10构成。可选地，纵向支撑梁9在通道口3内通过杠杆机构进行固定，杠杆机构采用处于纵向支撑梁9下方并靠近采空区2的支撑横梁10作为支点，并采用处于纵向支撑梁9上方并处于纵向支撑梁9后端的支撑横梁10作为施力点。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，根据采空区2内柔性网笼1的设计位置与通道口3的相对位置关系，通过转动纵向支撑梁9以调节柔性网笼1在采空区2内的位置。根据采空区2内柔性网笼1的设计位置，转动纵向支撑梁9以调节控制纵向支撑梁9的方位朝向，通过调整纵向支撑梁9方位朝向来辅助架设牵引绳，使牵引绳以及悬挂固定梁4处于设计位置上方。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，步骤c中悬挂固定梁4的输送具体为：悬挂固定梁4前端通过绳套、光面支承或滚珠支承中的至少一种搭设在牵引绳上，以使悬挂固定梁4能够在牵引绳上滑动。

如图5所示，本实施例中，步骤d中悬挂固定梁4的悬挂具体为：通过在采空区2顶部沿采空区2走向间隔安装固定滑轮7，分别在各个固定滑轮7内穿设吊装绳8。吊装绳8的一端固接在通道口3内，吊装绳8的另一端依次固接在输送的悬挂固定梁4上。步骤d中悬挂固定梁4的悬挂具体为：通过在采空区2顶部沿采空区2走向间隔安装固定滑轮7；分别在各个固定滑轮7内穿设吊装绳8；悬挂固定梁4吊装前，吊装绳8的两端均固定于同一通道口3内；悬挂固定梁4吊装时，按设计间距，吊装绳8的一端依次固接在输送的悬挂固定梁4上，吊装绳8的另一端固接在通道口3内的支撑横梁10上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，步骤d中，吊装绳8通过牵引绳从采空区2一侧输送至另一侧，当柔性网笼1安装于预设位置后，吊装绳8固接在通道口3内的支撑横梁10上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，步骤b中，通道口3对面有另一通道口3，牵引绳架设在两个通道口3之间。如图5所示，可选地，通道口3的延伸方向装有滑轮，牵引绳架设在通道口3与滑轮之间。可选地，通道口3的延伸方向装有固定件，牵引绳架设在通道口3与固定件之间。可以根据需要、采空区2空间尺寸，选择不同的布设方式，以方便牵引绳的架设，以及方便牵引绳的牵引操作。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，步骤c中悬挂固定梁4的输送具体为：悬挂固定梁4通过轴向推送或拉送的方式朝向采空区2方向输送。可选地，悬挂固定梁4在通道口3内采用光面支承并向前滑动推送。可选地，悬挂固定梁4通过滚珠支承并向前推送。可选地，悬挂固定梁4通过滚柱支承并向前推送。可选地，通过滑轮支承并向前推送。可以根据需要、采空区2空间尺寸，选择不同的悬挂固定梁4推送方式，以方便施工。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，悬挂固定梁4固定在牵引绳上随牵引绳的轴向运动以实现向前输送。可选地，悬挂固定梁4通过滑绳悬挂在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁4以实现向前输送。可选地，悬挂固定梁4通过滑动小车装配在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁4以实现悬挂固定梁4向前输送。可选地，活动滑轮挂靠在牵引绳上，通过轴向推动悬挂固定梁4以实现悬挂固定梁4向前输送。可以根据需要、采空区2空间尺寸，选择不同的悬挂固定梁4支承方式，以减少摩擦，降低磨损，方便施工。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，步骤c中的悬挂固定梁4采用整体单杆或者整体桁架。可选地，悬挂固定梁4采用多根杆段通过对接组合构成整体杆，通过在通道口3内，一边轴向输送杆段一边在杆段末端组装下一节杆段。可选地，杆段与杆段之间采用连接接头11固定为一体。可以减少场地占用，方便下井和装配。可选地，悬挂固定梁4采用多个桁架单元段通过对接组合构成整体桁架，通过在通道口3内一边轴向输送桁架单元段一边在桁架单元段末端组装下一节桁架单元段。可选地，桁架单元段与桁架单元段之间采用连接接头11固定为一体。可以减少场地占用，方便下井和装配。

如图5所示，本实施例中，步骤d中悬挂固定梁4的悬挂具体为：通过在采空区2顶部沿采空区2走向间隔预留固定滑轮7。分别在各个固定滑轮7内穿设吊装绳8。吊装绳8的一端固接在通道口3内。吊装绳8的另一端依次固接在输送的悬挂固定梁4上。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，步骤d中悬挂固定梁4的悬挂具体为：通道口3内沿通道口3纵向布设有用于通过吊装绳8吊装悬挂固定梁4的纵向支撑梁9。通道口3内沿通道口3的水平径向布设有上下两层用于装夹固定纵向支撑梁9的支撑横梁10。可选地，上下两层对应成组的支撑横梁10可以沿纵向支撑梁9轴向布设有多组。结构简单，稳定性好。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，当采空区2两侧具有正对的通道口3时，两通道口3内纵向支撑梁9与支撑横梁10构成的组件相对对称布设。在通道口3内采用支撑横梁10上下平行布设或者上下错位布设。纵向支撑梁9悬挑于通道口3外并通过吊装绳8竖向和/或斜向连接并吊装在悬挂固定梁4上。结构简单，稳定性好。

如图4所示，本实施例中，当采空区2单侧具有通道口3时，纵向支撑梁9外伸至采空区2内通道口3的相对面附近。可选地，纵向支撑梁9外伸至采空区2内通道口3的相对面上并顶抵在壁面上。在通道口3内采用支撑横梁10上下错位布设，并且上层支撑横梁10朝向纵向支撑梁9的杆端方向布设，下层支撑横梁10朝向采空区2方向布设，以构成悬挑杠杆机构。

实施时，提供一种悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，解决了高大充填体暴露时，要求的充填体强度大充填成本高，充填体完整性差，高大充填体暴露时片帮等技术问题。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，本发明优选实施例的充填体关键位置内嵌立体柔性网强化方法。

某铁矿选用阶段充填法，二步骤回采，矿块结构参数为：矿块高度为100m，矿柱宽度为20m，矿房宽度为25m，矿块长度为50m，回采时先采矿柱，后采矿房，矿柱回采后形成采空区2，矿柱采空区2充填，然后在矿房两侧矿柱回采完成，并且充填体强度达到采矿工艺要求后，再回采矿房，矿房回采时，矿房采场两侧为矿柱采场充填体。

(1)回采矿柱，形成采空区2。

(2)确定充填体加筋加固区域

根据采矿工艺过程、采场结构参数和充填体物理力学性质进行力学分析，确定充填体的加筋区域。将柔性布置在采空区2高度上的15m到85m处；采空区2长度方向的1m～49m处；采空区2两侧，在宽度方向的0.5～5.5m和14.5～19.5m处。

(3)设计加工柔性网(柔性网笼1)

柔性网(柔性网笼1)规格：长度为48m，高度为70m，宽度为5m。柔性网(柔性网笼1)采用尼龙绳绑扎而成，要求节点牢固，网格间距250mm×250mm×250mm，柔性网(柔性网笼1)在井上自制或者批量定制。

(4)柔性网安装

1)首先将一根牵引钢丝绳(牵引绳)从第一通道口送至第二通道口，牵引钢丝绳(牵引绳)固定在钢管支撑横梁上。

2)将横杆悬挂绳固定杆(悬挂固定梁4)的一端采用绳套或者滑轮固定在牵引钢丝绳(牵引绳)上，使得横杆悬挂绳固定杆(悬挂固定梁4)在接长后，能够从第一通道口向第二通道口方向推动。

(3)将柔性网(柔性网笼1)固定在柔性加筋网悬挂杆(撑形杆5)上，并在柔性加筋网悬挂杆(撑形杆5)两端绑扎横杆悬挂绳(悬挂绳单元6)，然后采用绳卡将横杆悬挂绳(悬挂绳单元6)固定在横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)上，横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)每节为3m，采用快速连接头(连接接头11)接长。随横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)的加长每10m左右，在其上采用绳卡绑扎一根吊装绳8，按上述步骤完成柔性网(柔性网笼1)的绑扎工作。可选的，为了防止柔性网(柔性网笼1)移动，在柔性网(柔性网笼1)下部悬挂重物。

(4)松开牵引钢丝绳(牵引绳)，通过控制吊装绳8将柔性网(柔性网笼1)下放到设计位置，将吊装绳8固定在钢管支撑横梁(支撑横梁10)上。

(5)充填。采用管道输送充填料浆充填采空区2，随充填料浆液面上升，充填料浆将柔性网(柔性网笼1)包裹，充填料浆固结后，柔性网(柔性网笼1)内嵌在充填实体内。

实施例二：

如图4所示，采用悬臂钢支架悬挂柔性网。

柔性网(柔性网笼1)安装采取：

1)安装悬挂钢丝绳支撑悬臂支架(纵向支撑梁9)，悬挂钢丝绳支撑悬臂支架(纵向支撑梁9)为可加长的杆系或桁架；将柔性网(柔性网笼1)固定在柔性加筋网悬挂杆(撑形杆5)上，并在柔性加筋网悬挂杆(撑形杆5)两端绑扎横杆悬挂绳(悬挂绳单元6)，然后采用绳卡将横杆悬挂绳(悬挂绳单元6)固定在横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)上，横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)每节为3m，采用快速连接头(连接接头11)接长。随横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)的加长每10m左右，在横杆悬挂绳固定钢管(悬挂固定梁4)上采用绳卡绑扎一根吊装绳8，吊装绳8采用绳套或者滑轮固定在悬臂支架(纵向支撑梁9)上，按上述步骤完成柔性网(柔性网笼1)的绑扎工作。可选的，为了防止柔性网(柔性网笼1)移动，在柔性网(柔性网笼1)下部悬挂重物。

2)通过调节控制悬挂钢丝绳(吊装绳8)将柔性网(柔性网笼1)下放到设计位置，将悬挂钢丝绳(吊装绳8)固定在钢管支撑横梁(支撑横梁10)上。

其它步骤与实施例一类似。

本发明悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法的有益效果：

(1)采用接力式送入的方式，人员无需进入采空区2构筑，提高了施工安全性。解决了井下空间狭窄施工难和高大采空区2加筋网安装固定的问题。

(2)能够实现立体加筋网，平面加筋网，以及线型加筋网，提高了加筋的灵活性，加筋后能够提高充填体的整体性；立体加筋网能够显著地提高加筋体的强度和极限承载力，能够较好的控制充填体的侧向位移，提高充填体的抗拉强度，降低充填体的片帮量。在达到相同强度要求的条件下，充填体加筋后，能够降低充填成本。

(3)通过控制悬挂绳和柔性网的尺寸能够实现关键位置加筋和充填体局部加筋，与全面加筋和垂吊加筋相比，节省了加筋材料，降低了成本。

实施例三：

悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，针对充填采场和充填体的力学分析，确定充填体加筋区域、加筋方式和柔性网笼1形状，将筋利用加筋固定方式放入充填采场中用以提高充填体的抗拉强度和抗剪强度。在充填体柔性网笼1中加入监测系统，用于监测充填后充填体稳定性。根据充填采场以及充填体的实际情况，建立针对该充填采场及充填体的力学模型，对其进行力学分析和/或数值分析，确定充填体的拉应力集中区域和剪切应力集中区域。根据拉应力集中区域和剪切应力集中区域的应力大小，对比充填体力学参数(抗拉强度和剪切强度)。若区域内拉应力或剪切应力大于充填体抗拉强度或剪切强度的80％时，则可确定充填体该区域为加筋区域；若区域体积大小大于整个充填体的50％，则确定整个充填体均为加筋区域。根据加筋区域内应力大小和方向决定充填体加筋方式。将选取的柔性网笼1利用黏贴、编制、捆绑或焊接的方式制成线、平面网或立体网并进行相互组合构成。采用立体加筋方式，将由柔性网笼1制成的按一定间距制成立体网，(立体网的尺寸应大于加筋区域尺寸的120％)，将立体网按一定方法固定在吊杆上。监测系统由漆包线、应力计、电线和采集仪构成，在加筋时所使用的立体线列、立体平面网、立体网上每层中间位置放置一条与柔性网笼1强度相近的漆包线，替换掉该位置的柔性网笼1，在漆包线中间连接一个应力计，将漆包线两端连接电线并引出充填采场；将引出的电线连接在采集仪上，完成加筋工作。并在充填后进行数据采集工作。在完成加筋工作后，进行充填采场的封堵及充填料浆的输送，并激活采集仪采集由漆包线和应力计所传导出的信号，监测充填体加筋区域内的应力变化和加筋区域的稳定性。当监测不到电信号时，则判断充填体发生垮塌等事故造成漆包线断裂，应立即采取措施保证采矿作业的安全。能够利用加筋的方法提高充填体抗拉强度，加强了充填体在充填后的稳定性；由于其抗拉强度的提高，可适当的减少充填料浆的灰砂比，使其强度适应充填要求，进而减少水泥用量，降低充填成本；能够利用在加筋上布置应力计，通过采集到的应力计结合矿山实际生产，来分析矿山开采扰动对充填体内部应力产生的影响；能够利用连接应力计的漆包线，根据采集信号的有无，来判断充填体是否发生破坏，提高采矿作业的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

包括以下步骤：

a、根据采空区(2)加筋强化区域空间结构参数和强度要求，制作柔性网笼(1)；

b、在采空区(2)上部的通道口(3)向采空区(2)架设牵引绳；

c、沿牵引绳向采空区(2)内输送和固定悬挂固定梁(4)，并同步在悬挂固定梁(4)上挂设柔性网笼(1)；

d、悬挂固定梁(4)输送至预定位置后，松开牵引绳，调整悬挂固定梁(4)携带柔性网笼(1)停留在采空区(2)内的预定位置；

e、充填采空区(2)。

2.根据权利要求1所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤a中的柔性网笼(1)采用单根绳束绑扎编织而成，节点绑扎牢固，网孔规格为(100mm～1000mm)×(100mm～1000mm)；

制作柔性网笼(1)的绳束采用合成纤维绳、塑料绳或者复合绳；

柔性网笼(1)底部设有配重件。

3.根据权利要求2所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

柔性网笼(1)的上层网面、网中、下层网面中的至少一处上布设有用于柔性网笼(1)撑形的撑形杆(5)；

撑形杆(5)上装有悬挂绳单元(6)，悬挂绳单元(6)沿柔性网笼(1)的长度方向间隔布设，悬挂绳单元(6)沿柔性网笼(1)的宽度方向分别装于撑形杆(5)的两端部。

4.根据权利要求1所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤b中，当采空区(2)上部的两个相对侧面均有通道口(3)时，牵引绳架设在两个相对侧面的通道口(3)之间，牵引绳两端分别固定在两侧通道口(3)内的支撑横梁(10)上。

5.根据权利要求1所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤b中，当采空区(2)上部只有一侧有通道口(3)时，牵引绳利用纵向支撑梁(9)辅助架设；

纵向支撑梁(9)采用多根杆单元段通过对接组合构成整体单杆，或者

纵向支撑梁(9)采用多个桁架单元段通过对接组合构成整体桁架；

架设时，首先将牵引绳固定在纵向支撑梁(9)的最前端，然后纵向支撑梁(9)一边向采空区(2)内输送，一边在纵向支撑梁(9)的单元段末端组装下一节单元段，将牵引绳输送到设计位置，然后将牵引绳固定在横撑于通道口(3)内的支撑横梁(10)上。

6.根据权利要求5所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

纵向支撑梁(9)在通道口(3)内通过多组夹持机构进行固定，夹持机构由上下相对夹持纵向支撑梁(9)的两支撑横梁(10)构成；或者

纵向支撑梁(9)在通道口(3)内通过杠杆机构进行固定，杠杆机构采用处于纵向支撑梁(9)下方并靠近采空区(2)的支撑横梁(10)作为支点，并采用处于纵向支撑梁(9)上方并处于纵向支撑梁(9)后端的支撑横梁(10)作为施力点。

7.根据权利要求6所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

根据采空区(2)内柔性网笼(1)的设计位置与通道口(3)的相对位置关系，通过转动纵向支撑梁(9)以调节柔性网笼(1)在采空区(2)内的位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤c中悬挂固定梁(4)的输送具体为：

悬挂固定梁(4)前端通过绳套、光面支承或滚珠支承中的至少一种搭设在牵引绳上，以使悬挂固定梁(4)能够在牵引绳上滑动。

9.根据权利要求4至7中任一项所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤d中悬挂固定梁(4)的悬挂具体为：

通过在采空区(2)顶部沿采空区(2)走向间隔安装固定滑轮(7)；

分别在各个固定滑轮(7)内穿设吊装绳(8)；

悬挂固定梁(4)吊装前，吊装绳(8)的两端均固定于同一通道口(3)内；

悬挂固定梁(4)吊装时，按设计间距，吊装绳(8)的一端依次固接在输送的悬挂固定梁(4)上，吊装绳(8)的另一端固接在通道口(3)内的支撑横梁(10)上。

10.根据权利要求4至7中任一项所述的悬挂式加筋强化充填体的采空区充填方法，其特征在于，

所述步骤d中，吊装绳(8)通过牵引绳从采空区(2)一侧输送至另一侧，当柔性网笼(1)安装于预设位置后，吊装绳(8)固接在通道口(3)内的支撑横梁(10)上。