[发明专利]矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸及其使用方法

权利要求书

1.一种矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸，其特征在于：包括固定式下缸桶体、环形丝杆式上升引导装置、自升式上缸桶体、自适式充填柱缸放置台、尼龙上垫块放置装置；

其中，环形丝杆式上升引导装置包括外侧挡矸板、环形连接板和滚珠丝杆套件；环形丝杆式上升引导装置中的环形连接板上有对称的螺纹孔与滚珠丝杆套件的丝杆螺母座连接，丝杆位于螺母座中，丝杆上端与自升式上缸桶体通过轴承座连接；自升式上缸桶体包括缸桶体、密封圈、注浆孔、排气阀，密封圈套在自升式上缸桶体下侧，注浆孔开在上缸桶体的侧面，排气阀开在注浆孔旁上侧；自适式充填柱缸放置台包括自适式半椭球型铁制垫块，内置方向不同的通孔，上平面开有沉头槽，两侧有固定下缸桶体的卡扣；尼龙上垫块放置装置由应力测试板、椭球状垫块和高强度尼龙帽组成，应力测试板与上缸桶体顶部连接，椭球状垫块连接应力测试板和上缸桶体，高强度尼龙帽用螺栓固定于椭球状垫块上。

2.根据权利要求1所述的矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸，其特征在于：自适式充填柱缸放置台中自适式半椭球型铁制垫块通过打入底板的锚杆固定保证了上方充填柱缸的水平放置；固定式下缸筒体与上缸桶体通过环形丝杆式上升引导装置嵌套连接，密封圈使上、下两缸筒腔体连接处密封。

3.根据权利要求1所述的矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸，其特征在于：固定式下缸桶体的直径和高度为D，自升式上缸桶体高度大于固定式下缸桶体，方便留设注浆孔注浆，固定式下缸桶体上的定制高强度密封圈内径外径宽度尺寸D*(D+5)*50mm。

4.根据权利要求1所述的矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸，其特征在于：环形丝杆式上升引导装置包括4组滚珠丝杆及轴承套件，丝杆的型号选择SFS2505*500mm。

5.根据权利要求1所述的矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸，其特征在于：自适式充填柱缸放置台中自适式半椭球型铁制垫块内置4个方向的锚杆用通孔及沉头槽，便于固定式下缸桶体的固定和放置，锚杆尺寸为φ20*1.6m。

6.一种权利要求1~5任一项所述的矿用底板变形自适式多级高强度充填柱缸的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

S1: 通过岩层厚度h、极限抗拉强度R_t及上覆岩层载荷计算出采场极限跨距，即初次来压步距 ，周期来压步距；

S2：根据S1的周期来压步距L分析得出该自适式多级高强度充填柱缸桶体布置的位置和距离；考虑到周期来压步距为10-60m，兼顾总强度和顶板岩层运动的耦合作用规律，若L小于等于20m，自升式缸桶则以间距L布置，若L大于20m，则以20m布置；

S3：根据确定的自升式缸桶布置位置进行自适式半椭球型铁制垫块的安装，首先通过与自适式半椭球型铁制垫块相连接的水平仪确保自适式充填柱缸放置台位置水平；而后沿内置不同通孔方向钻孔，打入锚杆和锚固剂，螺栓连接置于上平面开好的沉头孔中，固定于该位置；

S4：自升式充填柱缸桶体以及尼龙垫块放置装置的安装；自适式半椭球型铁制垫块据S3水平放置固定，自升式充填柱缸置于自适式充填柱缸放置台上，用放置台上卡扣固定，尼龙垫块放置装置置于上缸桶体的顶部，用螺栓连接；

S5：利用混凝土注浆泵连接自升式上缸桶体的注浆孔进行混凝土浆液灌注；在灌浆过程中，腔体内气体通过排气阀排出，当上缸筒桶体混凝土浆注满时，将排气阀阀门关闭，持续灌浆，在注浆泵的压力作用下，丝杆引导装置使上缸筒体可竖直上升，直至达到上升限定高度；

S6：待上缸桶接触巷道顶板且能够提供有效支撑作用力后，结束灌浆工作，而后完成注浆孔的密封。