一种升降式井下充填采煤的支撑架的制作方法

本发明属于柱式充填采煤技术领域，具体涉及一种升降式井下充填采煤的支撑架。

背景技术：

随着煤炭资源的不断减少和绿色开采理念的不断深化，传统的垮落采空区采煤无法控制岩层下沉，从而导致大量的环境问题，为了控制岩层下沉，保护环境响应绿色开采理念，提高采出率等各方面角度出发，越来越多的煤矿采用充填开采，按照对采空区充填范围的不同进行划分：有全部充填和部分充填。全部充填即在煤层采出后上覆顶板未冒落前，对所有采空区域进行充填，充填材料使用量几乎等于煤炭采出量；部分充填开采是相对全部充填开采而言的，其充填量和充填范围仅是采出煤量的一部分，它仅对采空区的局部或离层区与冒落区进行充填，靠覆岩关键层结构、充填体及隔离煤柱联合控制开采沉陷。由于种种原因，如果采用全部充填很难与工作面的推进量相匹配，严重制约着煤炭的生产效率。可见，利用部分充填更有利于未来煤矿充填开采的持续发展，属于绿色开采领域。

部分充填可以对离层区、冒落区、和采空区进行充填。本发明主要针对部分充填在采空区布置墩柱同步充填进行了优化。现在传统采用的布置墩柱的模板大都是大块的钢板或铁板，在进行模板安装和拆卸过程中十分耗时，充填完后还需要等待充填体有一定强度以后方可拆模，采空区不宜长时间停留工作人员等较多难题，对于有些关键区域进行更高承载强度的墩柱还需要特别的铺设钢筋，又大大增加了工作时间。

针对以上充填过程中的种种问题，本文提供了一种用于井下充填的支撑柱模板，使上面问题在许多方面得到缓和，采用本文所述的模板更能经济、方便、快捷有效的完成充填作业。

技术实现要素：

本发明为了解决传统的充填采煤模板采用大块钢板或铁板在安装和拆卸过程中耗时耗力的问题，提供了一种升降式井下充填采煤的支撑架。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种升降式井下充填采煤的支撑架，包括支撑架主体和设置在支撑架主体外侧的柔性网袋，支撑架主体包括对称设置的固定底圈和固定顶圈，固定底圈和固定顶圈的在高度方向的对角线连接有支撑钢筋，固定底圈和固定顶圈间长边组成的竖直平面内分别对称设置有多个伸缩单元，伸缩单元包括规格相同的第一钢片和第二钢片，第一钢片和第二钢片中部铰接，且第一钢片和第二钢片的两端均开设有连接孔，位于固定底圈和固定顶圈短边方向同一竖直高度对称设置的连接孔内连接有钢丝，固定顶圈上部位于的四个角均设置有挂钩。

固定底圈和固定顶圈均由钢带焊接组成且四个角部均设置有连接螺母，固定底圈的上部设置有底圈连接螺母，固定顶圈的下部设置有顶圈连接螺母。

底圈连接螺母和顶圈连接螺母的螺纹孔垂直于伸缩单元所在的平面。

柔性网袋包括防水篷布，防水篷布内侧满设有钢筋网片，钢筋网片与伸缩单元及钢丝通过绑扎固定。

第一钢片和第二钢片中部分别设置有铰接孔，铰接孔内连接有第一螺栓。

若干相邻的伸缩单元分别通过第二螺栓与对应的连接孔依次铰接，第二螺栓的螺栓头朝向支撑架主体内侧设置，且同一高度第二螺栓的螺栓头上连接有钢丝。

本发明相比现有技术具有的有益效果是：

本发明提供了一种用于井下充填开采的可升降支撑架，其结构简单，通过第一螺栓、第二螺栓将多个对称设置的伸缩单元铰接，同时在第二螺栓位于同一标高向内设置的螺栓头上的连接钢丝，便捷的实现支撑架体的组装；利用位于固定顶圈上部的挂钩对支撑架体实现整体悬挂，最后在支撑架体外侧包裹柔性网袋；作为伸缩单元的钢片重量轻，安装工人可利用简单的小车等工具将其输送到充填工作面，无需矿车运送，节约了运输成本；其所用材料亦是普通的钢片、铁丝网、防水篷布和钢筋，材料来源广泛，价格低廉；完成充填作业后，支架和充填料浆结为一个整体，相当于在充填体内部加筋，大大提高了充填墩柱的承载强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图；

图3为图2中伸缩单元的结构示意图；

图4为图3中第一钢片或者第二钢片的结构示意图；

图5为图1中固定底圈的结构示意正视图；

图6为图1中固定底圈的结构示意侧视图；

图7为图1中固定顶圈的结构示意正视图；

图8为图1中固定顶圈的结构示意侧视图；

图9为柔性网袋的结构示意图。

图中：1-固定底圈，1.1-底圈连接螺母，2-伸缩单元，2.1-第一钢片，2.2-第二钢片，3-连接孔，4-钢丝，5-挂钩，6-支撑钢筋，7-固定顶圈，7.1-顶圈连接螺母，8-防水篷布，9-钢筋网片，10-铰接孔，11-第一螺栓，12-第二螺栓。

具体实施方式

参照图1～图9对本发明进行进一步阐述，本发明旨在提供一种升降式井下充填采煤的支撑架，支撑架整体结构简单、成本低廉，进行支撑操作较为方便，并且能在更大程度上提高充填体的承载强度。本发明支撑架呈长方体设置，其中包括支撑架主体和设置在支撑架主体外侧的柔性网袋，支撑架主体包括对称设置的固定底圈1和固定顶圈7，固定底圈1和固定顶圈7沿高度方向的对角线连接有支撑钢筋6，固定底圈1和固定顶圈7间长边组成的竖直平面内分别对称设置有多个伸缩单元2，伸缩单元2包括规格相同的第一钢片2.1和第二钢片2.2，第一钢片2.1和第二钢片2.2中部铰接，且第一钢片2.1和第二钢片2.2的两端均开设有连接孔3，位于固定底圈1和固定顶圈7短边方向同一竖直高度对称设置的连接孔3内连接有钢丝4，固定顶圈7上部位于的四个角均设置有挂钩5。

其中，第一钢片2.1和第二钢片2.2的长度为1000mm，宽度为50mm，厚度为5mm，钢片的中心和两端均开有直径为20mm的圆孔，且钢片外侧涂刷防腐油漆，挂钩5采用钢筋加工，用于将升降支架悬挂于顶板，顶板处提前进行加固，加固可利用锚杆加混凝土喷护。为了达到更好的接顶效果，挂钩5不宜过长，长度宜选择30mm，钢丝4通过绑扎连接钢片端部对称设置第二螺栓12的螺栓头，用于拉近和固定同一标高支撑架主体的伸缩单元2。

固定底圈1和固定顶圈7是由四块长1000mm的钢条焊接而成，用于稳固升降支架，且固定底圈1和固定顶圈7的四个角部均设置有连接螺母，固定底圈1的上部设置有底圈连接螺母1.1，固定顶圈7的下部设置有顶圈连接螺母7.1。

底圈连接螺母1.1和顶圈连接螺母7.1的螺纹孔垂直于伸缩单元2所在的平面。

柔性网袋起到固定内部充填材料和防止采空区积水进入充填体内部的作用，包括防水篷布8，防水篷布8内侧满设有钢筋网片9，钢筋网片9与伸缩单元2及钢丝4通过绑扎固定。其中绑扎用绑丝为通用的普通绑丝，长度为250mm，直径为0.8mm。

第一钢片2.1和第二钢片2.2中部分别设置有铰接孔10，铰接孔10内连接有第一螺栓11。若干相邻的伸缩单元2分别通过第二螺栓12与对应的连接孔3依次铰接，第二螺栓12的螺栓头朝向支撑架主体内侧设置，且同一高度第二螺栓12的螺栓头上连接有钢丝4。

固定底圈1和固定顶圈7沿高度方向的对角线连接有支撑钢筋6，支撑钢筋6是用于撑起支撑架主体和加强后期充填体的强度。

实施例：

根据上覆岩层厚度、顶板破碎情况和顶板高度等因素确定充填位置和高度后，在该位置清理平整出所需的场地，场地的面积需大于支撑架主体的底面积，即大于固定底圈1的底面积，并进一步在此处根据高度进行支撑架主体的安装和固定。

具体的，为了确保固定底圈1与底板全部接触，保证充填体承载均匀需要先平整底板并在顶板相应位置施打锚索，用于顶板的加强以及后期支撑架主体的固定。进一步的，对伸缩单元2的进行组装，若干伸缩单元2通过相应位置首尾铰接和并与钢丝4实现连接形成支撑架主体，将支撑架主体通过挂钩5悬挂于顶板的预设的锚索上。人工将第一螺栓11和第二螺栓12拧紧，实现支撑架主体的固定；进一步的，在支撑架主体内部位于固定顶圈7和固定底圈1对角线位置，利用支撑钢筋6进行固定。支撑钢筋6优选为2根，也可选择4根。

进一步的，在支撑架主体外部包设柔性网袋，柔性网袋包括防水篷布8，防水篷布8内侧满设有钢筋网片9，并用绑丝将柔性网与支撑架主体绑扎稳固，并在防水篷布8上部开一个用于充填的圆形注浆孔，孔径大小为200㎜， 将地面充填站搅拌配制好的充填料浆通过管道输送到充填工作面，将充填管路的管口插入注浆孔进行充填工作，直至填充完成并在充填完成后将注浆孔封闭即可。