本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種垛柱式充填模板及其使用方法。垛柱式充填模板設(shè)置在頂板下方，四周由拼接在一起的支撐架圍成長方體框架結(jié)構(gòu)，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經(jīng)單側(cè)拼接后的若干支撐架組成的整體，相鄰兩個面通過邊緣的支撐架通過垂直拼接組成；每塊支撐架由擋板、骨架道木和對拉錨索組成，骨架道木由若干條平行的橫向道木和三條平行的豎向道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設(shè)置，對拉錨索設(shè)置在每一側(cè)模板中心的豎向道木上；骨架道木拼接后直接接觸頂板，對頂板形成支撐；在模板一側(cè)的擋板上方設(shè)有充填口。該模板充填后，提高充填柱體整體受壓強度，降低充填柱體后期壓縮量，降低頂部下沉量。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了。垛柱式充填模板設(shè)置在頂板下方，四周由拼接在一起的支撐架圍成長方體框架結(jié)構(gòu)，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經(jīng)單側(cè)拼接后的若干支撐架組成的整體，相鄰兩個面通過邊緣的支撐架通過垂直拼接組成；每塊支撐架由擋板、骨架道木和對拉錨索組成，骨架道木由若干條平行的橫向道木和三條平行的豎向道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設(shè)置，對拉錨索設(shè)置在每一側(cè)模板中心的豎向道木上；骨架道木拼接后直接接觸頂板，對頂板形成支撐；在模板一側(cè)的擋板上方設(shè)有充填口。該模板充填后，提高充填柱體整體受壓強度，降低充填柱體后期壓縮量，降低頂部下沉量。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及，屬于充填采礦
技術(shù)介紹
為了控制"三下"采煤引起的地表沉降及傳統(tǒng)采煤方法對環(huán)境的損害，煤炭開采企 業(yè)近年來選用了全采全充的充填法采煤工藝。這種充填法采煤工藝對地表沉降和環(huán)境損害 取得了很好的控制效果，但也存在著主要不足:一是因為全采全充需要充填的空間量相對 較大，充填材料供不應(yīng)求的矛盾較為突出，充填工序材料成本較高;二是因為充填工作量相 對較大，占用了正常采煤工序的作業(yè)時間，采煤工作面原有的生產(chǎn)效率大幅度降低。因此出 現(xiàn)了采空區(qū)部分充填采煤方法，以減少充填工作量和充填材料使用量，降低充填成本，提高 生產(chǎn)效率。 采空區(qū)部分充填方法主要包括條帶式部分充填和墩柱式部分充填，條帶式充填所 使用剛性充填滑板需配合特制充填液壓支架進行滑移，對充填液壓支架設(shè)備要求較高;墩 柱式充填多用柔性土工布防滲真空袋裝載充填材料，而膏體充填材料流動性強，形狀不易 控制，柔性土工布防滲真空袋易變形破損，造成充填材料接頂率不高，不能控制頂板早期下 沉量，后期強度也不能保證，對采空區(qū)頂板的控制效果不甚理想。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供，尤其適用于柱式部分充填開 米。 本專利技術(shù)提供的一種垛柱式充填模板，模板設(shè)置在頂板下方，四周由拼接在一起的 支撐架圍成長方體框架結(jié)構(gòu)，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經(jīng)單側(cè)拼接后的若 干支撐架組成的整體，相鄰兩個面通過邊緣的支撐架通過垂直拼接組成;每塊支撐架包括 由擋板、骨架道木和對拉錨索組成，骨架道木由若干條平行的橫向道木和三條平行的豎向 道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設(shè)置，對拉錨索設(shè)置在每一側(cè)模板中心的豎向 道木上;骨架道木拼接后直接接觸頂板，對頂板形成支撐;在模板一側(cè)的擋板上方設(shè)有充填 □ 〇 上述方案中，所述擋板為木質(zhì)板，用于圍擋充填柱體，厚20-50mm，高度隨采高確 定，長度根據(jù)充填柱體的尺寸確定;充填柱體是指充填后形成的柱狀充填柱體，也可稱為充 填柱體支柱； 當充填柱體單側(cè)尺寸在3m以內(nèi)時，擋板尺寸等于充填柱體單側(cè)尺寸；當充填柱體 單側(cè)尺寸大于3m時，可將充填模板分段設(shè)計成若干塊小的支撐架后再進行單側(cè)拼接；四周 支撐架垂直拼接后形狀規(guī)整，不變形不漏漿，擋板內(nèi)部充填膨脹性充填材料，提高材料固結(jié) 后接頂率。 上述方案中，所述骨架道木為礦用道木，是四棱柱結(jié)構(gòu)，骨架道木由若干條平行的 橫向道木和三條平行的豎向道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設(shè)置，道木截面是 邊長為100-200mm的正方形，橫向道木兩端比擋板兩端各延伸出100-300mm的寬度，便于不 同模板的拼接組裝，豎向道木高度和擋板的高度相同；橫向道木和豎向道木分別通過鋼釘 固定在擋板上，是主要的受力結(jié)構(gòu)，拼接后可直接對頂板和充填柱體形成支撐。 上述方案中，所述拼接是指支撐架之間的拼接，分為單側(cè)平行拼接和垂直拼接，設(shè) 計時將相鄰支撐架的橫向骨架道木交錯布置以便于拼接;單側(cè)平行拼接是指當充填柱體單 側(cè)長度大于3m時，將支撐架延伸出來的橫向骨架道木相互穿插進相鄰支撐架的豎向道木下 完成拼接，將若干支撐架連接在一起形成一個長的整體結(jié)構(gòu)，其長度與充填柱體的長度相 等;垂直拼接是指不同側(cè)支撐架的拼接，此時相鄰支撐架延伸出來的橫向骨架道木相互交 錯搭接，四周全部完成拼接后用對拉錨索施加預緊力進行固定。 上述方案中，所述對拉錨索為礦用鋼絞線錨索，長度隨模板的整體尺寸而定，兩端 各向支撐架外延伸出150-300_，以便于施加預緊力，對拉錨索固定在模板中心的豎向道木 上，配合骨架道木為充填柱體提供側(cè)向壓力，提高充填柱體抗壓強度，減小充填柱體后期壓 縮量。 上述方案中，所述充填口為圓孔，充填口的直徑為10-20cm，位于充填模板的最上 端，充填完成后封閉充填口。 一般，井下運輸巷道的寬度為3~5m。 本專利技術(shù)提供了所述的垛柱式充填模板的使用方法，包括以下步驟： (1)根據(jù)工程條件計算初次或周期垮落步距，并運用安全系數(shù)法和支路面積分配 法確定充填間距和充填柱體尺寸； (2)根據(jù)充填柱體尺寸設(shè)計充填模板長度：當充填柱體單側(cè)尺寸在3m以內(nèi)時，擋板 尺寸等于充填柱體尺寸；當充填柱體單側(cè)尺寸大于3m時，可將充填模板分段設(shè)計成若干塊 小的支撐架后進行拼接，模板高度隨采高確定； (3)將制作好的充填支撐架通過礦井材料運輸系統(tǒng)運到充填工作面，隨著充填支 架的移動，在充填柱體設(shè)計的位置在臨時支護的保護下將支撐架安裝拼接，用對拉錨索固 定，并向?qū)^索施加一定的預緊力;木垛的拼接后固定也可用道木側(cè)向支撐； (4)當四周模板拼接完成，即可進行充填工作，可選用膨脹性充填材料，以提高材 料固結(jié)后的接頂率;充填模板骨架道木直接對頂板形成支撐，控制頂板下沉量； 所述膨脹性充填材料為含有膨潤土的膏體充填材料，膏體的質(zhì)量濃度為70~ 75%，其余為水;所述膏體充填材料由以下質(zhì)量配比的原料組成:膠結(jié)料:膨潤土:煤矸石 ： 粉煤灰為1:0.6:3:4; 或者，所述膨脹性充填材料為含有膨脹劑的膏體充填材料，膏體的質(zhì)量濃度為78 ~82%，其余為水;所述膏體充填材料由以下質(zhì)量百分比的原料組成:膠結(jié)材料15%，粉煤 灰20 %，煤矸石45 %，水20 %，其中膠結(jié)材料是由普通硅酸鹽水泥85~90 %、甲酸鈣2~5 %、 膨脹劑8~10%均勻混合而成，所述膨脹劑為氧化鎂。 (5)充填工作完成后，充填液壓支架前移割煤，當行進到下一充填位置時重復步驟 ⑶、⑷。 上述使用方法中，所述拼接即將擋板的骨架道木相互穿插組合，再用對拉錨索固 定;拼接分為單側(cè)拼接、垂直拼接，拼接完成后也可設(shè)置側(cè)向支撐道木對模板提供側(cè)向支 撐;也可用側(cè)向支撐道木代替對拉錨索提供側(cè)向支撐。 本專利技術(shù)的有益效果： (1)結(jié)構(gòu)簡單，材料豐富，成本低，對充填液壓支架要求較低； (2)高度和寬度可按工程實際要求定制，運輸、安裝方便;骨架道木拼接方便，可單 側(cè)拼接和垂直拼接，拼接后可形成自穩(wěn)結(jié)構(gòu)對頂板提供支撐，降低頂板下沉量； (3)木質(zhì)擋板使充填柱使充填柱結(jié)構(gòu)均勻平整，無應(yīng)力集中區(qū)，強度均勻可靠，配 合使用膨脹充填材料提高材料接頂率； (4)模板充填柱體形成強度后不用回收，降低拆模工作量，并作為長期支護在對拉 錨索的作用下使充填柱體處于三向應(yīng)力狀態(tài)，可提高充填柱體的抗壓性能，降低充填柱體 后期壓縮量，綜合提高柱式充填對頂板下沉量的控制效果。【附圖說明】 圖1為垛柱式充填模板位于頂板下方的示意圖（從頂板向下俯視）。 圖2為垛柱式充填模板的垂直拼接圖。圖3為支撐架的結(jié)構(gòu)圖。 圖4為圖3的左視圖。圖5為與圖3支撐架形成單側(cè)平行拼接的支撐架的結(jié)構(gòu)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種垛柱式充填模板，其特征在于：模板設(shè)置在頂板下方，四周由拼接在一起的支撐架圍成長方體框架結(jié)構(gòu)，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經(jīng)單側(cè)拼接后的若干支撐架組成的整體，相鄰兩個面通過邊緣的支撐架通過垂直拼接組成；每塊支撐架包括由擋板、骨架道木和對拉錨索組成，骨架道木由若干條平行的橫向道木和三條平行的豎向道木組成，橫向道木和豎向道木呈垂直交叉設(shè)置，對拉錨索設(shè)置在每一側(cè)模板中心的豎向道木上；骨架道木拼接后直接接觸頂板，對頂板形成支撐；在模板一側(cè)的擋板上方設(shè)有充填口。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮國瑞，杜獻杰，戚庭野，郭育霞，張玉江，李振，白錦文，宋凱歌，劉國艷，康立勛，
申請(專利權(quán))人：太原理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山西;14
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。