[發明專利]一種垛柱式充填模板及其使用方法

有效

• 申請號: 201610270405.6
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105840234B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 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）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21F15/02
• 分類號: E21F15/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種垛柱式充填模板，其特征在于：模板設置在頂板下方，四周由拼接在一起的支撐架圍成長方體框架結構，模板的相對兩個面上分別是單個支撐架或經單側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置，對拉錨索設置在每一側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；在模板一側的擋板上方設有充填口；

所述拼接是指支撐架之間的拼接，分為單側拼接和垂直拼接，設計時將相鄰支撐架的橫向骨架道木交錯布置以便于拼接；單側拼接是指當充填柱體單側長度大于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構，其長度與充填柱體的長度相等；垂直拼接是指不同側模板的相鄰支撐架的拼接，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。

2.根據權利要求1所述的垛柱式充填模板，其特征在于：所述擋板為木質板，厚為20-50mm，高度隨采高確定，長度根據充填柱體的尺寸確定。

3.根據權利要求1所述的垛柱式充填模板，其特征在于：所述骨架道木為礦用道木，是四棱柱結構，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，拼接后直接對頂板和充填柱體形成支撐。

4.根據權利要求1所述的垛柱式充填模板，其特征在于：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，兩端各向模板外延伸出150-300mm，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向壓力。

5.根據權利要求1所述的垛柱式充填模板，其特征在于：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方的擋板頂部，充填完成后封閉充填口。

6.一種權利要求1~5任一項所述的垛柱式充填模板的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）根據工程條件計算初次或周期垮落步距，并運用安全系數法和支路面積分配法確定充填間距和充填柱體尺寸；

（2）根據充填柱體尺寸設計充填模板長度：當充填柱體單側尺寸在3m以內時，擋板尺寸等于充填柱體尺寸；當充填柱體單側尺寸大于3m時，將充填模板分段設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運到充填工作面，隨著充填支架的移動，在充填柱體設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，并向對拉錨索施加一定的預緊力；

（4）當四周模板拼接完成，選用膨脹性充填材料進行充填工作，以提高材料固結后的接頂率；充填模板骨架道木直接對頂板形成支撐，控制頂板下沉量；

（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（3）、（4）。

7.根據權利要求6所述的垛柱式充填模板的使用方法，其特征在于：所述支撐架拼接完成后使用側向支撐道木提供側向支撐。

8.根據權利要求6所述的垛柱式充填模板的使用方法，其特征在于：所述膨脹性充填材料為含有膨潤土的膏體充填材料，膏體的質量濃度為70~75%，其余為水；所述膏體充填材料由以下質量配比的原料組成：膠結料∶膨潤土∶煤矸石∶粉煤灰為1∶0.6∶3∶4。

9.根據權利要求6所述的垛柱式充填模板的使用方法，其特征在于：所述膨脹性充填材料為含有膨脹劑的膏體充填材料，膏體的質量濃度為78~82%，其余為水；所述膏體充填材料由以下質量百分比的原料組成：膠結材料15%，粉煤灰20％，煤矸石45％，水20％，其中膠結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。