[发明专利]一种台阶柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法

说明书

本发明公开了一种台阶柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法，属于煤矿沿空留巷技术领域。所述充填模板包括金属支架、充填模袋及连接装置；金属支架为竖向钢管、底部横向钢板及顶部连接杆通过连接装置连接而成的台阶柱体框架结构；充填模袋是采用防水纤维布制成的台阶柱体，充填模袋位于金属支架外，被金属支架完全支撑起来，并与其紧密贴合，充填模袋外部设有钢筋，称外部加筋，充填模袋内部布置有对拉钢筋，充填模袋顶部设有挂钩，模袋靠近沿空巷道侧设置有充填口。本发明所提出的充填模板使用简单，在现场悬挂和布置好外部加筋后即可进行充填作业，使用此充填模板能够有效节约巷道支护及维护费用，提高矿井生产效益。

技术领域

本发明涉及一种台阶柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法，属于煤矿沿空留巷技术领域。

背景技术

沿空留巷作为无煤柱开采的重要技术手段，即将上区段工作面回采巷道通过留设窄煤柱或构筑人工墙体将其保留下来供下区段工作面回采使用，可以将巷道布置在工作面侧向固定支承压力的应力降低区内，有利于巷道维护，同时可以减少巷道掘进量、改善采掘接替紧张、减小煤柱留设宽度、减少煤炭资源的损失、延长矿井服务年限、提高矿井开采效益。

巷旁充填体作为沿空留巷的重要人工组成部分，其主要作用如下：（1）控制直接顶的离层和弯曲下沉，以减少巷内支护所受的载荷和巷道围岩的变形，保持巷道围岩的稳定性；（2）为了生产安全，及时封闭采空区，防止漏风和煤的自燃，以避免采空区中有害气体进入工作空间。由此可见巷旁充填体对沿空留巷的稳定性起着重要作用。传统的巷旁充填体模板均为六面体式，在生产的实际过程中会发生顶部的受力及下沉不均匀现象，因此急需一种新型的巷旁充填模板来解决上述问题。

发明内容

本发明为了缓解在矿井开采过程中，沿空巷道巷旁充填体顶部受力及下沉不均匀的特点，提供了一种台阶柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法。

本发明提供了一种台阶柱体式沿空留巷巷旁充填模板，包括金属支架、充填模袋及连接装置；金属支架为竖向钢管、底部横向钢板及顶部连接杆构成的台阶柱体框架结构；充填模袋是采用防水纤维布制成的台阶柱体，充填模袋被金属支架完全支撑起来，并与其紧密贴合，充填模袋外部设有钢筋（称外部加筋），充填模袋内部布置有对拉钢筋，充填模袋顶部设有挂钩，模袋靠近沿空巷道侧设置有充填口。挂钩的作用是先将模袋挂到顶板上，使其充分展开，便于金属支架套入套筒便于工人劳动，挂钩的一端挂在充填模板上，另一端挂在巷道顶部。

所述金属支架包括八根竖向钢管、六根底部钢板、八根顶部连接杆。八根竖向钢管由四根第一竖向钢管和四根第二竖向钢管组成，第一竖向钢管比第二竖向钢管高；六根底部钢板由两根第一横向钢板和四根第二横向钢板组成，两根第一横向钢板平行排列，四根第二横向钢板两两连接后平行排列；八根顶部连接杆由四根第一连接杆和四根第二连接杆组成；四根第一竖向钢管组成第一长方体框架结构，第一竖向钢管顶部分别与第一连接杆、第二连接杆相连接，第一竖向钢管底部分别与第一横向钢板、第二横向钢板相连接；四根第二竖向钢管组成第二长方体框架结构，位于第一长方体框架结构旁边，二者长宽相等、高度不同；第二竖向钢管顶部分别与第一连接杆、第二连接杆相连接，两个第二竖向钢管底部分别与第一横向钢板、第二横向钢板相连接。

竖向钢的长度分别依据煤层厚度s及巷道高度h综合确定，若巷道高度h小于煤层厚度s，则第一竖向钢管高度h₁为h-50 mm，第二竖向钢管高度h₂为h-200 mm；若巷道高度h大于等于煤层厚度s，则第一竖向钢管高度h₁为s-50 mm，第二竖向钢管高度h₂为s-200 mm，两组竖向钢管直径d₁均为60 mm。第一横向钢板长度为a-50 mm，第二横向钢板长度为b/2-50mm，两组横向钢板宽度x均为60 mm，厚度y均为5 mm。第一连接杆长度为a-50 mm，第二连接杆长度为b/2-50 mm，两组连接杆直径d₂均为50 mm。其中，a为巷旁充填模板长度，b为巷旁充填模板宽度。所述金属支架通过连接装置连接起来。