CN107013229A - 折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法，柔性模板由柔性充填袋、加固网和定位纵筋通过扎丝连接而成。柔性充填袋为上下开口的长方体结构，由整个纤维增强复合材料缝制而成，整个柔性充填袋只保留一处接口用作缝合，形成与其他区域力学特征相同的搭接区域。加固网高度与柔性充填袋相同，宽度为柔性充填袋宽度的一半。柔性模板可沿着定位纵筋所在的正方形截面中线位置进行折叠后运输至井下，施工时可以拉伸至实际尺寸。所述方法步骤包括：处理沿空留巷巷旁充填体施工位置的顶底板；架设单体液压支柱作为临时支护；标记并施工定位钻孔；拉伸并固定柔性模板；注入充填材料。本发明公开的柔性模板设计精巧，施工方便。
Description
技术领域
本发明属于煤矿沿空留巷巷旁支护技术领域，具体涉及一种折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法。
背景技术
沿空留巷技术在现代化矿井建设进程中起着越来越重要的作用。作为沿空留巷支护体系的主要组成部分，沿空留巷巷旁充填体的结构设计和施工工艺优化一直是该领域的研究热点。随着大功率、远距离泵送技术的发展，以高水速凝材料、普通混凝土、煤矸石混凝土为代表的充填材料逐步在沿空留巷巷旁充填技术中得到成功应用，并取得了良好的技术经济效益。目前，以柔模混凝土为代表的沿空留巷技术推广工作正在有序进行。专利CN101649744B公开了一种采矿工作面沿空留巷浇筑混凝土连续墙的装置及方法，所述的纤维柔性模板形状为长方体或立方体，由主体模板与接顶模板构成，纤维柔性模板上连接翼缘、灌注口、植筋口、限位孔、拉筋。预先制作纤维柔性模板，翼缘通过单体液压支柱或锚杆将柔性模板吊挂在煤层顶板上，植筋外露端通过植筋口插入柔性模板内，丝杠穿入限位孔并将其两端用托盘螺母固定，灌注口内插入混凝土输送管并绑扎，通过混凝土泵经由输送管向柔性模板内注入混凝土，最终形成混凝土连续墙。但是该专利描述的模板装置及施工方法在实际使用过程中依然存在诸多问题，特别是现场架设模板的过程中需要采用单体液压支柱或锚杆将模板吊挂在煤层顶板过程中需要较多的人力投入。过多的人员投入不仅会增加整个施工环节的生产成本，同时由于沿空留巷施工环境的特殊性，不可避免的存在一定程度的安全隐患。为解决现有柔模混凝土施工过程中存在的技术问题，本发明提出一种折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法，最大限度地减少施工人员的数量，提高沿空留巷巷旁充填模板支设效率，在保证施工人员人身安全的前提下提高经济效益。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法，解决现有巷旁充填模板施工过程中存在的技术问题，特别是减少施工过程中的人员投入，简化施工工艺流程，最大限度地降低施工工人的劳动强度。
一种折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，包括柔性充填袋、加固网和定位纵筋组成。所述的柔性充填袋，其材质为纤维增强复合材料，包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、塑料增强纤维等但不限于此。所述的加固网为轻质高强材料编织的网状结构，包括但不局限于纤维增强复合材料、钢筋、塑料。所述的定位纵筋包括但不局限于钢筋、钢管、玻璃钢锚杆。
所述的柔性充填袋为上下开口的长方体结构，高度根据实际巷道高度进行设计。与巷道顶底板接触的截面为正方形。柔性充填袋由整块纤维增强复合材料缝制而成，整个柔性充填袋只保留一处接口通过缝合形成搭接区域。所述的搭接区域长度不小于正方形截面边长的一半，搭接区域采用与柔性充填袋所用材质相同的线在缝合5排，以确保搭接区域与其他区域具有相同的力学特征。柔性充填袋上下两端开口处均匀布置有圆形套孔。
所述的加固网的高度与柔性充填袋高度相同，宽度为正方形截面边长的一半。加固网上下两边通过扎丝与柔性充填袋两端开口处留设的圆形套孔固定。
所述的定位纵筋高度比柔性充填袋高度大20 cm。和柔性充填袋固定在一起的加固网之间通过定位纵筋连接。具体为在每个加固网的网孔处通过扎丝将两个网孔和定位纵筋连接在一起。
所述的由柔性充填袋、加固网和定位纵筋组成的沿空留巷巷旁充填柔性模板，每个充填模板配套8张相同尺寸的加固网和8根相同尺寸的定位纵筋。
上述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板可以沿正方形截面中线位置进行折叠，折叠后的柔性模板尺寸可减小为原有尺寸的一半，便于从地面至井下施工位置的运输以及现场的安装。
一种实现上述折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板的施工方法，具体方法步骤如下：
（1）处理沿空留巷巷旁充填体施工位置的顶底板；
（2）架设单体液压支柱作为临时支护；
（3）按照设计要求的巷旁充填体尺寸标记定位钻孔，采用底板锚杆钻机在标记的位置施工深度为20 cm 的定位钻孔；
（4）将折叠的柔性模板的两个定位纵筋放入定位钻孔，拉伸柔性模板，依次将其他纵筋放入定位钻孔；
（5）向柔性模板注入设计要求的混凝土、煤矸石混凝土、高水材料等充填材料。待柔性模板中充满充填材料时，一个充填体施工结束；
（6）随着回采工作面推进，重复步骤（1）-（5），施工相邻充填体。
所述步骤（1）中处理沿空留巷巷旁充填支护体施工位置巷道顶底板的方法如下：
A、对选定施工位置的顶板进行二次补强支护，根据实际情况补打锚索形成顶板加强支护区；
B、 对底板的浮煤进行清理，确保底板为坚硬完整的岩石。将施工位置的底板采用风镐整体卧底5 cm；
所述的步骤（3）中定位钻孔一共为3排，定位钻孔间排距为柔性模板正方形截面边长的一半，定位钻孔直径比定位纵筋直径大1 cm。
所述步骤（2）中单体液压支柱紧贴定位钻孔支设，待充填体中的充填材料具有设计强度后，可以根据实际情况撤出全部或部分单体液压支柱。
所述的步骤（6）中施工相邻充填体时，为保证充填体的连续性，在相邻充填体的柔性模板支设好后，通过扎丝将已经施工完成的充填体的加固网和准备好的相邻充填体的柔性模板连接起来。
本发明的有益效果在于能够有效降低现有沿空留巷巷旁充填技术中柔性模板施工工艺复杂，安全隐患高的技术缺点，提供一种可以折叠伸缩的沿空留巷巷旁充填柔性模板，施工工艺简单，所需工人人数较传统巷旁充填支护有较大幅度的减少。
附图说明
图1是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的巷旁充填模板平面布置示意图；
图2是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的柔性充填袋结构示意图；
图3是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的加固网结构示意图；
图4是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的柔性充填袋，加固网和定位纵筋连接示意图；
图5是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的柔性模板折叠后结构示意图；
图6是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的处理过的巷道底板示意图；
图7是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的柔性模板施工过程结构示意图；
图8是本发明折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板及其施工方法的柔性模板施工完成后结构示意图；
图中：1-工作面，2-采空区，3-顶板加强支护区，4-单体液压支柱，5-柔性模板，6-区段运输平巷，7-充填体，8-柔性充填袋，9-搭接区域，10-套孔，11-加固网，12-网孔，13-定位纵筋，14-扎丝，15-底板，16-顶板，17-定位钻孔，18-充填材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作以描述，但要求保护的范围并不局限于所述。
图1所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板（5）在工作面（1）推进一段距离后，沿着区段运输平巷（6）靠近采空区（2）一侧边缘布置。为保证柔性模板（5）支设过程中的工人人身安全，在柔性模板（5）上方提前施工顶板加强支护区（3），柔性模板（5）四周均匀布置单体液压支柱（4）作为临时支护，待充填体（7）具有设计要求的强度后可以根据实际情况撤掉部分或全部单体液压支柱（4）。
图2所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板的柔性充填袋（8）为上下开口的长方体结构，高度根据实际区段运输平巷（6）的高度进行设计。柔性充填袋（8）由整块纤维增强复合材料缝制而成，整个柔性充填袋（8）只保留一处接口进行缝合，形成搭接区域（9）。所述的搭接区域（9）长度不小于正方形截面边长的一半，搭接区域（9）采用与柔性充填袋（8）所用材料材质相同的线在缝合5排，以确保搭接区与其他区域具有相同的力学特征。柔性充填袋（8）上下两端开口处均匀布置有圆形套孔（10）。
图3所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板的加固网（11）为轻质高强材料编织的网状结构，大小一致的网孔（12）沿经纬方向布置。所述的加固网（11）的高度与柔性充填袋（8）的高度一致，宽度为柔性充填袋（8）宽度的一半。
图4所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板由柔性充填袋（8）、加固网（11）和定位纵筋（13）连接而成。扎丝（14）依次穿过柔性充填袋（8）顶端留设的套孔（10）和加固网（11）顶部网孔（12）将柔性充填袋（8）和加固网（11）连接。缠绕在定位纵筋（13）上的扎丝（14）将相邻的加固网（11）连接。所述的定位纵筋（13）比柔性充填袋（8）的高度长20 cm，上端与柔性充填袋（8）上边缘平齐。
图5所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板可沿着定位纵筋（13）所在的正方形截面中线位置进行折叠，折叠后的柔性模板（5）尺寸可减小一半。在地面将加工好的柔性模板（5）折叠成最小尺寸运输至井下施工位置。实际施工时，可以将柔性模板（5）进行拉伸，恢复至实际尺寸。
图6所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板安设前需要对底板（15）进行处理，确保底板（15）为坚硬完整的岩石。将施工位置的底板（15）采用风镐整体卧底5 cm。在底板（15）上标记并施工定位钻孔（17），定位钻孔（17）深度为20 cm，定位钻孔（17）直径比定位纵筋（13）大1 cm。沿着定位钻孔（17）周围均匀支设单体液压支柱（4）作为临时支护。向柔性模板（5）中注入充填材料（18）形成充填体（7）。
如图1，图7和图8所示，本发明所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板的施工方法主要包括：1）处理沿空留巷巷旁充填体（7）施工位置的底板（15）和顶板（16）；对选定施工位置的顶板（16）进行二次补强支护，形成顶板加强支护区（3）；对底板（15）的浮煤进行清理，确保底板（15）为坚硬完整的岩石。将施工位置的底板（15）采用风镐整体卧底5 cm；2）架设单体液压支柱（4）作为临时支护；3）按照设计要求的充填体（7）的实际尺寸标记定位钻孔（17），采用底板锚杆钻机在标记的位置施工深度为20 cm 的定位钻孔（17）；4）将折叠好的柔性模板（5）的两个定位纵筋（13）放入定位钻孔（17），拉伸柔性模板（5）使其沿工作面（1）推进方向展开，依次将其他定位纵筋（13）放入定位钻孔（17）；5）开始向柔性模板（5）注入设计要求的混凝土、煤矸石混凝土、高水材料等充填材料（18），充满为止，单个充填体（7）施工结束；6）随着工作面（1）的推进，重复步骤（1）-（5），施工相邻充填体（7）。为保证充填体（7）的连续性，在相邻充填体（7）固定好定位纵筋（13）之后，用扎丝（14）将两个充填体（7）搭接处的加固网（11）和定位纵筋（13）分别连接。
Claims (7)
1.折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：主要由柔性充填袋（8）、加固网（11）和定位纵筋（13）连接而成；扎丝（14）依次穿过柔性充填袋（8）顶端留设的套孔（10）和加固网（11）顶部的网孔（12）将柔性充填袋（8）和加固网（11）连接；缠绕在定位纵筋（13）上的扎丝（14）将相邻的加固网（11）连接。
2.如权利要求1所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：所述的柔性充填袋（8）为上下开口的长方体结构，柔性充填袋（8）由整块纤维增强复合材料缝制而成，整个柔性充填袋（8）只保留一处接口进行缝合，形成搭接区域（9）；柔性充填袋（8）上下两端开口处均匀布置有圆形套孔（10）。
3.如权利要求2所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：所述的搭接区域（9）长度不小于正方形截面边长的一半，搭接区域（9）采用与柔性充填袋（8）所用材料材质相同的线在缝合5排，以确保搭接区与其他区域具有相同的力学特征。
4.如权利要求1所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：所述的加固网（11）的高度与柔性充填袋（8）的高度一致，宽度为柔性充填袋（8）宽度的一半。
5.如权利要求1所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：所述的柔性模板（5）可沿着定位纵筋（13）所在的正方形截面中线位置进行折叠，折叠后的柔性模板（5）尺寸可减小一半；在地面将加工好的柔性模板（5）折叠成最小尺寸运输至井下施工位置；实际施工时，可以将柔性模板（5）进行拉伸，恢复至实际尺寸。
6.如权利要求1所述的折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板，其特征在于：所述的定位纵筋（13）比柔性充填袋（8）的高度长20 cm，上端与柔性充填袋（8）上边缘平齐。
7.一种实现如权利要求1-6任意一项所述折叠伸缩式沿空留巷巷旁充填柔性模板的施工方法，其特征在于：具体方法步骤如下：1）处理沿空留巷巷旁充填体（7）施工位置的底板（15）和顶板（16）；对选定施工位置的顶板（16）进行二次补强支护，形成顶板加强支护区（3）；对底板（15）的浮煤进行清理，确保底板（15）为坚硬完整的岩石，将施工位置的底板（15）采用风镐整体卧底5 cm；2）架设单体液压支柱（4）作为临时支护；3）按照设计要求的充填体（7）的实际尺寸标记定位钻孔（17），采用底板锚杆钻机在标记的位置施工深度为20 cm的定位钻孔（17）；4）将折叠好的柔性模板（5）的两个定位纵筋（13）放入定位钻孔（17），拉伸柔性模板（5）使其沿工作面（1）推进方向展开，依次将其他定位纵筋（13）放入定位钻孔（17）；5）开始向柔性模板（5）注入设计要求的混凝土、煤矸石混凝土、高水材料等充填材料（18），充满为止，单个充填体（7）施工结束；6）随着工作面（1）的推进，重复步骤（1）-（5），施工相邻充填体7）；为保证充填体（7）的连续性，在相邻充填体（7）固定好定位纵筋（13）之后，用扎丝（14）将两个充填体（7）搭接处的加固网（11）和定位纵筋（13）分别连接。
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