人工假底布设结构的制作方法

1.本实用新型涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种人工假底布设结构。


背景技术：

2.随着矿山开采深度的增加，“三高一扰动”现象愈加突出，传统的上向进路充填采矿法已无法有效应对高地应力引起的顶帮垮塌、岩爆等矿山安全隐患。而下向进路充填采矿法开采过程中，在进行下一分层的回采时，施工人员是在上一分层的人工假底下进行开采作业(上一分层的人工假底即为本分层的人工假顶)，即下一分层的进路顶板是钢筋等材料构筑的人工假顶，避免了工人、设备等直接暴露于裸岩下，大大提高了作业安全稳定性。因此，下向进路充填采矿法逐渐取代上向进路充填采矿法，成为开采深部破碎矿体的主要方法。
3.人工假顶的稳定性是安全开采的关键。申请号为cn202222084709.7的专利公开了一种改善下向进路式采场假顶稳定性的钢筋砼假底结构，包括设置在底板上的矿石垫层，所述矿石垫层上面铺设编织袋，所述编织袋上铺设有多个主筋和多个副筋，所述主筋和所述副筋垂直设置形成钢筋网，所述矿石垫层周边的围岩上固定设有上盘挂桩筋、上盘肩部预拉筋、下盘挂桩筋以及下盘肩部预拉筋，所述钢筋网通过连接钢筋分别与所述上盘挂桩筋、所述上盘肩部预拉筋、所述下盘挂桩筋以及所述下盘肩部预拉筋连接，所述矿石垫层上浇筑覆盖所述钢筋网的砼形成并列相邻设置的上盘钢筋砼假底和下盘钢筋砼假底。该钢筋砼假底结构虽然能在一定程度上改善人工假顶的稳定性，但其钢筋网采用传统布设结构，即主筋垂直于进路走向铺设、副筋沿进路走向铺设，而同一分层会通常有多个不同的进路，如此设置，同一分层中的钢筋网，只有主筋连接于上、下盘锚杆上，而副筋并没有与上、下盘锚杆连接，导致副筋难以起到承载作用。即使副筋焊接于进路迎头的锚杆上，由于进路长度较长(一般大于50m)，副筋也同样难以发挥其承载作用，从而影响人工假顶的稳定性，进而引起假顶垮塌等事故。
4.有鉴于此，有必要设计一种改进的人工假底布设结构，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种人工假底布设结构，通过将横筋和纵筋均与进路走向斜交的布设方式，以使横筋和纵筋均与上、下盘围岩固定，相比于传统钢筋网中只有横筋与上、下盘围岩固定，本技术的横筋和纵筋均能起到很好的承载作用，最大限度地提高钢筋网的承载能力，从而提高人工假底的稳定性。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种人工假底布设结构，包括设置于进路底板上的底层铺设结构以及设置于帮壁围岩中的固定组件；所述底层铺设结构包括从上到下依次铺设于所述进路底板上的钢筋网、塑料布和矿石垫层；所述钢筋网包括若干条交错设置的横筋和纵筋，所述横筋和所述纵筋均与进路走向斜交；所述固定组件包括设置于上、下盘围岩中的第一锚杆；所述横筋和所述纵筋均与所述第一锚杆连接。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述横筋和所述纵筋相互垂直；所述横筋与进路走向的夹角为45
°
或135
°
。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述横筋每隔预设距离，循环设置于所述纵筋的上方和下方。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述第一锚杆的长度为1.5-2.0m，锚固于上、下盘围岩中的长度为1.3-1.6m，裸露在进路中的长度为0.2-0.4m；所述横筋和所述纵筋均与所述第一锚杆裸露在进路中的部分连接。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述第一锚杆距离所述进路底板的高度为0.6-1.0m。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述矿石垫层由直径小于5cm的矿石堆叠而成，所述矿石垫层的厚度为0.08-0.12m。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述人工假底布设结构还包括若干条与所述钢筋网垂直、且连接至上一分层的所述钢筋网上的吊筋。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述固定组件还包括设置于进路迎头掌子面中的第二锚杆；所述横筋和所述纵筋均与所述第二锚杆连接。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述横筋和所述纵筋的交点处固定连接；所述固定连接的方式为捆绑、焊接中的一种。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述横筋的直径为15-17mm，所述纵筋的直径为15-17mm；所述钢筋网的网格尺寸为纵筋
×
横筋＝(0.25-0.3)m
×
(0.25-0.3)m。
16.本实用新型的有益效果是：
17.(1)本实用新型提供的人工假底布设结构，通过将横筋和纵筋均与进路走向斜交的布设方式，以使横筋和纵筋均与上、下盘围岩固定，相比于传统钢筋网中只有横筋与上、下盘围岩固定，本技术的横筋和纵筋均能起到很好的承载作用，最大限度地提高钢筋网的承载能力，从而提高人工假底的稳定性。另外，在一定程度上能缩短钢筋的使用长度，降低成本。
18.(2)本实用新型提供的人工假底布设结构，每隔一定距离，调换横筋和纵筋的上下位置关系，使横筋循环设置于纵筋的上方和下方，相比于传统的横筋全部位于纵筋的上方或者下方，本技术中横筋和纵筋的循环上下连接方式能使横筋和纵筋结合的更为牢固，以提高钢筋网的强度，进而提高人工假顶的强度。
附图说明
19.图1为本实用新型的人工假底布设结构的俯视图。
20.图2为本实用新型的人工假底布设结构的剖面结构示意图。
21.图3为图2中a的放大图。
22.图4为实施例中形成的人工假底布设结构的俯视图。
23.附图标记
24.1-底层铺设结构；2-固定组件；3-上盘；4-下盘；5-迎头掌子面；6-吊筋；7-分层联络道；8-充填挡墙；9-第一进路采场；10-第二进路采场；11-钢筋网；12-塑料布；13-矿石垫层；21-第一锚杆；22-第二锚杆；111-横筋；112-纵筋。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
26.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
27.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.请参阅图1至图3所示，本实用新型提供了一种人工假底布设结构，包括设置于进路底板上的底层铺设结构1以及设置于帮壁围岩中的固定组件2。底层铺设结构1包括从上到下依次铺设于进路底板上的钢筋网11、塑料布12和矿石垫层13；钢筋网11包括若干条交错设置的横筋111和纵筋112，横筋111和纵筋112均与进路走向斜交。固定组件2包括设置于上、下盘围岩中的第一锚杆21。横筋111和纵筋112均与第一锚杆21连接。如此设置，相比于传统钢筋网中只有横筋与上、下盘围岩固定，本技术的横筋111和纵筋112均与上、下盘围岩中的第一锚杆21连接，使横筋111和纵筋112均能起到很好的承载作用，最大限度地提高钢筋网11的承载能力，从而提高人工假底的稳定性；另外，在一定程度上能缩短钢筋的使用长度，降低成本。
29.具体来讲，横筋111和纵筋112相互垂直；横筋111与进路走向的夹角为45
°
或135
°
。当横筋111与进路走向的夹角为45
°
时，纵筋112与进路走向的夹角即为135
°
；当横筋111与进路走向的夹角为135
°
时，纵筋112与进路走向的夹角即为45
°
。
30.横筋111每隔预设距离，循环设置于纵筋112的上方和下方。具体来讲，每隔一定距离(该距离取决于所用钢筋的硬度)，调换横筋111和纵筋112的上下位置关系，即在一定区间内，横筋111位于纵筋112上方；在与之相邻的另一区间内，横筋111位于纵筋112下方，如此循环设置。相比于传统的横筋111全部位于纵筋112的上方或者下方，本技术中横筋111和纵筋112的循环上下连接方式能使横筋111和纵筋112结合的更为牢固，以提高钢筋网1的强度，进而提高人工假顶的强度。在一些实施例中，在1m2的范围内，横筋111位于纵筋112上方；在与之相邻的另一1m2的范围内，横筋111位于纵筋112下方，如此循环设置。在另一些实施例中，每间隔几根横筋111，调换一次横筋111和纵筋112的上下位置关系改变，如此循环设置。
31.横筋111和纵筋112的交点处固定连接；固定连接的方式为捆绑、焊接中的一种。纵筋112的直径为15-17mm，优选为hrb335直径16mm的圆钢；横筋111的直径为15-17mm，优选为hrb335直径16mm的圆钢；钢筋网11的网格尺寸为纵筋
×
横筋＝(0.25-0.3)m
×
(0.25-0.3)m，钢筋网11的网格为正方形结构，即网格中横筋111和纵筋112尺寸相等。
32.塑料布12铺设于矿石垫层13上方，一方面，用于隔离充填料浆，避免充填料浆渗透下方的矿石垫层13，从而造成矿石垫层13固结，进而影响下一分层的开采；另一方面，铺设塑料布12能够提高充填体底部的表面平整度。
33.矿石垫层13是由直径小于5cm的矿石堆叠而成，矿石垫层3的厚度为0.08-0.12m。
34.第一锚杆21水平或者倾斜设置于上、下盘围岩中。第一锚杆21的长度为1.5-2.0m，锚固于上、下盘围岩中的长度为1.3-1.6m，裸露在进路中的长度为0.2-0.4m，横筋111和纵筋112均与第一锚杆21裸露在进路中的部分固定连接。当第一锚杆21水平设置于上、下盘围岩中时，第一锚杆21距离进路底板的高度为0.6-1.0m；当第一锚杆21倾斜设置于上、下盘围岩中时，第一锚杆21裸露在进路中的部分的最高点处距离进路底板的高度为0.6-1.0m。
35.在一些实施例中，当进路掘进至预设位置、停止向前掘进时，且进路迎头掌子面5未与相邻采场进路贯通(即未揭露相邻采场进路充填体)或者尚未被开采时，固定组件2还包括设置于进路迎头掌子面5中的第二锚杆22，横筋111和纵筋112均与第二锚杆22连接。
36.横筋111、纵筋112与第一锚杆21和第二锚杆22的连接方式为捆绑、焊接中的一种，优选为焊接。
37.该人工假底布设结构还包括若干条与钢筋网11垂直、且连接至上一分层的钢筋网11上的吊筋6。吊筋6上下两端均连接至纵筋112和横筋111的交点处。吊筋6是直径为18-22mm的圆钢，优选为hrb335直径20mm的圆钢。相邻的吊筋6在宽度方向上的间距为0.4-0.8m，在长度方向上的间距为0.6-1.0m(此处的长度方向和宽度方向均与进路走向斜交)，在实际工作中，钢筋网11的网格尺寸、相邻吊筋6的间距可以根据实际情况自由调整。
38.如图4所示，下面通过具体的实施例来说明本技术的人工假底布设结构的构筑过程。以沿矿体走向进路后退式回采、同一分层中设置两个进路采场(第一采场9和第二采场10)为例进行说明。本实用新型的人工假底布设结构的具体构筑过程包括如下步骤：
39.s1.平场
40.沿着分层联络道7进入采场，对靠近上盘3的第一采场9进行开采，第一采场9沿箭头指向向两端进行。第一采场9掘进完毕后，将直径小于5cm的矿石铺设于进路底板上，铺设厚度为0.1m，形成矿石垫层13。
41.s2.施工锚杆
42.沿进路走向，向上盘3的围岩中施工第一锚杆21，第一锚杆21的总长度为1.8m，其中锚固于上盘3中的长度为1.5m，裸露在进路中的长度为0.3m。第一锚杆21水平设置，优选为树脂锚杆。第一锚杆21距离进路底板的高度为0.8m。
43.若第一采场9进路的迎头掌子面5未与相邻采场进路贯通(即未揭露相邻采场进路充填体)或者尚未被开采时，向迎头掌子面5的围岩中施工第二锚杆22，第二锚杆22的总长度为1.8m，其中锚固于迎头掌子面5中的长度为1.5m，裸露在进路中的长度为0.3m。第二锚杆22水平设置，优选为树脂锚杆。第二锚杆22距离进路底板的高度为0.8m。
44.s3.铺设塑料布
45.将塑料布12铺设于矿石垫层13上，一方面，用于隔离充填料浆，避免充填料浆渗透下方的矿石垫层13，从而造成矿石垫层13固结；另一方面，铺设塑料布12能够提高充填体底部的表面平整度。
46.s4.铺设钢筋网、绑扎、焊接
47.横筋111和纵筋112分为两个方向交错布置，且横筋111和纵筋112的夹角为90
°
，横筋111与进路走向夹角为45
°
，此时纵筋112与进路走向的夹角为135
°
。每间隔3-5根横筋111，调换一次横筋111和纵筋112的上下位置关系改变，如此循环设置，形成钢筋网11。
48.铺设钢筋网11时，横筋111和纵筋112的长度比铺设长度长2米，使横筋111和纵筋
112两端各保留1米，将横筋111和纵筋112两端超出的1米压弯形成l形，弯折的部分贴在第一采场9的上盘3、远离上盘3的另一帮壁(即第一采场9与第二采场10共用的帮壁)和迎头掌子面5上。
49.将横筋111和纵筋112的交点处采用细钢丝绑扎，以使横筋111和纵筋112连接成整体形成钢筋网11，保证承载力的有效传递，提高钢筋网11的强度。
50.接着，将贴在第一采场9的上盘3和迎头掌子面5上的多余的横筋111和纵筋112分别与就近的第一锚杆21以及第二锚杆22焊接。由于第一锚杆21和第二锚杆22距离进路底板的高度为0.8m，而横筋111和纵筋112多余的部分为1.0m，因此将横筋111和纵筋112分别焊接于就近的第一锚杆21以及第二锚杆22上后，横筋111和纵筋112还有多余的一部分，该部分进一步弯折成l形并与第一锚杆21以及第二锚杆22平行，增大其与第一锚杆21以及第二锚杆22的接触面积(可以进一步进行焊接以增加焊接面积)，与增强钢筋网11的承载能力。
51.横筋111和纵筋112弯折的部分贴在第一采场9和第二采场10共用的帮壁上，用于与第二采场10的横筋111和纵筋112进行焊接或绑扎。
52.s5.充填第一采场9
53.设置充填挡墙8，对第一采场9进行充填。
54.s6.第二采场假底构筑
55.沿箭头指向向两端开采第二采场10，掘进完毕后，将直径小于5cm的矿石铺设于进路底板上，铺设厚度为0.1m，形成矿石垫层13。
56.沿进路走向，向下盘4的围岩中施工第一锚杆21，第一锚杆21的总长度为1.8m，其中锚固于下盘4中的长度为1.5m，裸露在进路中的长度为0.3m。第一锚杆21水平设置，优选为树脂锚杆。第一锚杆21距离进路底板的高度为0.8m。
57.若第二采场10进路的迎头掌子面5未与相邻采场进路贯通(即未揭露相邻采场进路充填体)或者尚未被开采时，向迎头掌子面5的围岩中施工第二锚杆22，第二锚杆22的总长度为1.8m，其中锚固于迎头掌子面5中的长度为1.5m，裸露在进路中的长度为0.3m。第二锚杆22水平设置，优选为树脂锚杆。第二锚杆22距离进路底板的高度为0.8m。
58.将塑料布12铺设于矿石垫层13上。
59.铺设钢筋网11，铺设方法与第一采场9中钢筋网11的铺设相同，横筋111和纵筋112两端均多余1m。需要注意的是，需要确保第一采场9和第二采场10中相连的横筋111位于一条直线上，纵筋112位于一条直线上。
60.将横筋111和纵筋112的交点处采用细钢丝绑扎。
61.将第一采场9中和第二采场10中贴在共用的帮壁上的横筋111和纵筋112放平，将相连的横筋111焊接，相连的纵筋112焊接。
62.第二采场10中横筋111、纵筋112与下盘4和迎头掌子面5中的锚杆的焊接方式与第一采场9中相同，在此不再赘述。
63.设置充填挡墙8，对第二采场10进行充填。
64.综上所述，本实用新型提供的人工假底布设结构，通过将横筋和纵筋均与进路走向斜交的布设方式，以使横筋和纵筋均与上、下盘围岩固定，相比于传统钢筋网中只有横筋与上、下盘围岩固定，本技术的横筋和纵筋均能起到很好的承载作用，最大限度地提高钢筋网的承载能力，从而提高人工假底的稳定性；另外，在一定程度上能缩短钢筋的使用长度，
降低成本；横筋循环设置于纵筋的上方和下方，相比于传统的横筋全部位于纵筋的上方或者下方，本技术中横筋和纵筋的循环上下连接方式能使横筋和纵筋结合的更为牢固，以提高钢筋网的强度，进而提高人工假顶的强度。
65.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种人工假底布设结构，其特征在于，包括设置于进路底板上的底层铺设结构以及设置于帮壁围岩中的固定组件；所述底层铺设结构包括从上到下依次铺设于所述进路底板上的钢筋网、塑料布和矿石垫层；所述钢筋网包括若干条交错设置的横筋和纵筋，所述横筋和所述纵筋均与进路走向斜交；所述固定组件包括设置于上、下盘围岩中的第一锚杆；所述横筋和所述纵筋均与所述第一锚杆连接。2.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述横筋和所述纵筋相互垂直；所述横筋与进路走向的夹角为45
°
或135
°
。3.根据权利要求2所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述横筋每间隔预设距离，循环设置于所述纵筋的上方和下方。4.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述第一锚杆的长度为1.5-2.0m，锚固于上、下盘围岩中的长度为1.3-1.6m，裸露在进路中的长度为0.2-0.4m；所述横筋和所述纵筋均与所述第一锚杆裸露在进路中的部分连接。5.根据权利要求4所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述第一锚杆距离所述进路底板的高度为0.6-1.0m。6.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述矿石垫层由直径小于5cm的矿石堆叠而成，所述矿石垫层的厚度为0.08-0.12m。7.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述人工假底布设结构还包括若干条与所述钢筋网垂直、且连接至上一分层的所述钢筋网上的吊筋。8.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述固定组件还包括设置于进路迎头掌子面中的第二锚杆；所述横筋和所述纵筋均与所述第二锚杆连接。9.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述横筋和所述纵筋的交点处固定连接；所述固定连接的方式为捆绑、焊接中的一种。10.根据权利要求1所述的人工假底布设结构，其特征在于，所述横筋的直径为15-17mm，所述纵筋的直径为15-17mm；所述钢筋网的网格尺寸为纵筋
×
横筋＝(0.25-0.3)m
×
(0.25-0.3)m。

技术总结
本实用新型提供了一种人工假底布设结构，包括设置于进路底板上的底层铺设结构以及设置于帮壁围岩中的固定组件；底层铺设结构包括从上到下依次铺设于进路底板上的钢筋网、塑料布和矿石垫层；钢筋网包括若干条交错设置的横筋和纵筋，横筋和纵筋均与进路走向斜交；固定组件包括设置于上、下盘围岩中的第一锚杆；横筋和纵筋均与第一锚杆连接。本实用新型通过将横筋和纵筋均与进路走向斜交的布设方式，以使横筋和纵筋均与上、下盘围岩固定，相比于传统钢筋网中只有横筋与上、下盘围岩固定，本申请的横筋和纵筋均能起到很好的承载作用，最大限度地提高钢筋网的承载能力，从而提高人工假底的稳定性。的稳定性。的稳定性。


技术研发人员：郝英杰 李书强 张虎 王楠 于鹏辉
受保护的技术使用者：山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/23