[发明专利]一种柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法

权利要求书

1.一种柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：包括金属支架、充填模袋及连接装置；金属支架由竖向钢管、底部横向钢板及顶部连接杆通过连接装置连接而成的柱体框架结构；充填模袋是采用防水纤维布制成柱体，充填模袋能够被金属支架完全支撑起来，并与其紧密贴合，充填模袋外部加有钢筋，称外部加筋，充填模袋内部布置有对拉钢筋，充填模袋顶部装备有挂钩，充填模袋靠近沿空巷道侧设置有充填口；

所述金属支架包括四根竖向钢管、底部四根横向钢板和顶部四根连接杆；

四根竖向钢管分别为两根平行排列的第一竖向钢管和两根平行排列的第二竖向钢管；第一竖向钢管和第二竖向钢管的高度不相等；

底部四根横向钢板包括两块第一底部横向钢板和两块第二底部横向钢板；

顶部四根连接杆由以下两种形式中的任一种组成：①由四根顶部直连接杆组成，其中两根水平放置于等高的竖向钢管之间，两根倾斜放置于不等高的竖向钢管之间；②由两根顶部直连接杆和两根弧形连接杆组成，其中两根直连接杆水平放置于等高的竖向钢管之间，两根弧形连接杆放置于不等高的竖向钢管之间；顶部连接杆分别为两两平行设置；

所述底部横向钢板和顶部连接杆分别在第一竖向钢管和第二竖向钢管的底部和顶部连接，组成顶部为楔形或拱形的柱式框架结构。

2.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：所述竖向钢管与底部钢板通过第一连接装置连接，第一连接装置由一个竖向圆柱形套筒、两个横向立方体套筒两两相互垂直焊接而成。

3.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：所述金属支架与顶部连接杆之间通过连接装置连接；第一竖向钢管与顶部直连接杆或弧形连接杆之间通过第二连接装置连接；第二连接装置由三个圆柱形套筒焊接而成，其中两个圆柱形套筒垂直焊接，另一个圆柱形套筒与其中一个呈夹角为；

h₁为第一竖向钢管高度，h₂为第二竖向钢管高度，b为巷旁充填模板宽度；第二连接装置的其中两个非垂直的圆柱形套筒所呈的夹角为α。

4.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：第二竖向钢管与顶部直连接杆或弧形连接杆之间通过第三连接装置连接；第三连接装置由三个圆柱形套筒焊接而成，其中两个圆柱形套筒垂直焊接，另一个圆柱形套筒与其中一个套筒所呈夹角为；

h₁为第一竖向钢管高度，h₂为第二竖向钢管高度，b为巷旁充填模板宽度；β为第三连接装置的其中两个非垂直的圆柱形套筒所呈夹角。

5.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：充填模袋外部钢筋通过第四连接装置将相邻的外部钢筋端部连接起来，第四连接装置由两个相互垂直的圆柱形套筒焊接而成。

6.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：充填模袋内部布置有对拉钢筋，内部对拉钢筋为高强螺纹钢，内部对拉钢筋外端丝扣长度不小于100 mm，内部对拉钢筋外部两端各有一套由高强度托板、球形垫和尼龙垫圈构成的固定装置，将其间隔固定在充填模袋上。

7.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：充填模袋上部靠近沿空巷道侧设置有充填口。

8.根据权利要求1所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板，其特征在于：充填模袋直接套在金属支架上，充填模板外侧设有连接绳，将相邻两个充填模袋相互固定连接。

9.一种权利要求1~8任一项所述的柱体式沿空留巷巷旁充填模板的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）确定巷旁充填模板尺寸：

根据矿井生产的实际情况，结合FLAC^3D数值模拟确定出巷旁充填体长度a和宽度b，并以此来确定巷旁充填模版的尺寸，即巷旁充填模板金属钢管、钢板和连接杆的尺寸；

（2）悬挂充填体模板：

将充填模板悬挂在巷道顶部的金属网或锚杆端头或单体液压支柱上，使得充填模袋垂直下沉，使充填模袋底部完全接触到巷道底板，并在靠近采空区一侧将对拉钢筋的一端固定，然后调整模板高度使其充分展开；

（3）安装巷旁充填模板金属支架：

将钢管、钢板、连接杆分别穿插在充填模袋指定位置上预先留设好的支架套筒内，并用各连接装置将其端部依次连接，并将相邻充填模板上的连接绳依次连接起来；

（4）安装外部加筋，在巷旁充填模袋四周安装外部加筋，并用外部加筋连接装置将其端头进行两两连接；

（5）从上部充填口将巷旁充填材料灌入，并将对拉钢筋进行初步预紧；

（6）拉紧对拉钢筋，待巷旁充填材料充分凝结接顶后，再将对拉钢筋进行充分拉紧并封闭充填口；

（7）重复步骤（3）～（6），直至工作面推进完毕。