[发明专利]一种煤矿地下开采的充填模板

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿地下开采的充填模板，属于充填开采技术领域。

背景技术

我国煤矿传统的开采技术有离层注浆、条带式开采、房式开采、充填开采，其中离层注浆成本高，效率低且不能有效控制地表下沉；条带式以及房式开采，资源回收率低，资源浪费严重。充填开采不仅能有效控制地表下沉，而且资源回收率可达90%以上。

充填开采是随着采煤工作面的推进，向采空区送入矸石、沙石、膏体等充填材料，并在充填体保护下进行采煤的技术。充填开采一方面保障了煤矿安全生产，另一方面提高了煤炭资源的利用，同时保护生态环境。传统的垮落式开采容易带来采空区大面积垮落导致瓦斯大量涌出、采空区自燃发火等问题，引起煤矿事故。

通过充填开采的实施，可以减少井下瓦斯积聚空间，降低瓦斯及危险气体突出爆炸等事故的发生；也能够有效减少煤层顶板的下沉量，抑制煤层及顶底板的动力现象，降低回采工作面超前支承压力；能够大量消化地面矸石及城市建筑垃圾，节约土地，有效减轻地层变动和沉陷，保护水资源，维护生态环境，提高资源回收率，延长矿井服务年限。因此，充填开采对于提高矿井安全保障程度，促进煤矿安全生产具有重要作用。

但是，当前我国煤矿多采用充填技术，而全部充填面临充填材料成本高、技术推广难的问题，这是制约充填开采的关键因素。为此，诸如废弃混凝土、黄土、垃圾等多种低成本的材料被研究，但是仍难满足充填开采的需求。部分充填相对于全部充填具有充填材料用量少、成本低的优点，但是充填工艺相对复杂，所用的充填材料具有一定的流变特性，因此，应用很少。部分充填工艺需用充填模板的辅助这是制约部分充填技术发展的关键。目前使用的充填模板一般为刚模板采用现场支模拆模工艺，存在几点不足：（1）模板体积庞大而笨重，不易输运；（2）工作人员在采空区现场支模及后期拆模时耗费时间长，危险性增加；（3）充填材料具有流变性，长时强度降低；（4）接顶率低，早期支承作用小，降低充填效果；（5）支模、充填、拆模工序复杂，成本高。

发明内容

针对上述部分充填中遇到的问题，本发明提出一种煤矿地下开采的充填模板，能够方便、安全、经济、有效地实现煤矿工作面采空区的部分充填。

本发明提供了一种煤矿地下开采的充填模板，包括固定约束框架、四个伸缩式支撑杆、柔性布、两根锚杆、柔性钢丝绳；

所述固定约束框架为矩形框架，其四个角下方分别设有短杆，便于连接伸缩式支撑杆；

所述伸缩式支撑杆的内部设有加强筋，由下部杆、中部杆和上部杆三根杆组成，上部杆在中部杆内滑动，中部杆在下部杆内滑动，所述上部杆连接固定约束框架的短杆，中部杆和下部杆设有紧定螺钉，所述紧定螺钉能沿中部杆和下部杆边缘滑槽滑动，当支撑杆伸长时，用于紧固支撑杆，防止上部杆及中部杆向下部杆自由滑动；

所述柔性布由内外两层防水层及其中心的尼龙布组成，所述尼龙布中织入柔性钢丝网，以增强柔性布的整体强度；所述柔性布与固定约束框架粘接在一起，在柔性布的一面设有两个孔洞分别为排气孔和充填孔，排气孔位于充填孔的上方；

所述锚杆下端通过挂环与固定约束框架连接，上端固定在上部顶板上，从而使整个充填框架与上部顶板固定，衔接更加密切，同时起到支护的作用；在固定约束框架的任意两对边上方分别各设有一根锚杆；

所述柔性钢丝绳分别位于伸缩式支撑杆围成的空间内，在上部杆和中部杆连接处设有一条柔性钢丝绳，在中部杆和下部杆连接处设有一条柔性钢丝绳，柔性钢丝绳围在支撑杆四周；柔性钢丝绳用于支护固定支撑杆，增强其稳定性。

上述方案中，所述短杆与固定约束框架通过螺钉连接；短杆与伸缩式支撑杆的上部杆铰接；固定约束框架与挂环铰接，用于连接锚杆。

上述方案中，所述防水层与房屋建筑材料的防水卷材一致，由高分子聚氯乙烯材料制成，具有一定柔韧性和较大延伸率，分别设置在尼龙布的内外两侧。

上述方案中，所述伸缩式支撑杆的中部杆及下部杆内有相应滑槽，滑槽对应相扣，收缩后最外层是下部杆，内部依次是中部杆和上部杆。此伸缩式支撑杆最外面的下部杆可通过拧紧紧定螺钉以限制其伸长。

上述方案中，伸缩式支撑杆能向固定约束框架中心折叠。

本发明的有益效果：