沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架及其使用方法

摘要

本发明公开了一种沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架及其使用方法，该模板液压支架包括可拆卸圆筒模板、伸缩机械臂及两排一组迈步自移支架，可拆卸圆筒模板由两扇横截面为半圆形的模板一端铰接而成，另一端自由开合，闭合时形成可拆卸圆筒模板，伸缩机械臂连接圆筒模板与自移支架，自移支架由两排窄幅支架通过横向油缸连接而成，每排窄幅支架分前后两节支架单元，同排前后支架单元通过纵向油缸连接，利用可拆卸圆筒模板浇筑混凝土墩柱，通过伸缩机械臂控制圆筒模板伸缩、闭合、张开，自移支架作为行走主体实现模板液压支架的迈步前移及顶板支护。广泛应用于煤矿沿空留巷、巷道支护及地下工程等领域。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿无煤柱开采技术领域，具体涉及一种沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架及其使用方法。

背景技术

无煤柱开采可以提高煤炭回收率，少掘巷道，具有良好的经济效益。目前，我国无煤柱开采大多采用沿空留巷技术，沿空留巷是在工作面回采后，将顺槽保留下来，为下一个工作面服务，沿空留巷大多采用巷旁支护，巷旁支护大部分为墙体、墩柱等结构。墩柱需要采用刚性模板，刚性模板为钢管或其他形式。墩柱直径越大，钢管重量越大，而且费用越高，由于沿空留巷矿山压力较大，墩柱直径一般需要在0.5m以上，以0.6m的直径、壁厚10mm、高度3m的墩柱钢模板为例，重量为440公斤，价格高，因此，施工难度大，成本高，为了降低工人劳动强度，实现机械化支模及模板可拆卸复用，降低成本，需要研发一种能够自移、机械化支模拆模、重复使用来浇筑巷旁墩柱的装置及使用方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架，包括可拆卸圆筒模板、两排一组的迈步自移支架及连接可拆卸圆筒模板与两排一组的迈步自移支架的伸缩机械臂；其中，

可拆卸圆筒模板包括两扇横截面为半圆形的半圆形模板，两扇半圆形模板一端铰接而成，另一端能够自由开合，闭合时形成可拆卸圆筒模板；

迈步自移支架包括第一排窄幅支架、第二排窄幅支架，以及用于连接两排窄幅支架的横向油缸，每排窄幅支架分前后两节支架单元，同排前后两节支架单元通过纵向油缸连接；每节支架单元包括顶梁、底座，以及连接顶梁与底座的液压立柱和连杆；

伸缩机械臂固定端连接第二排窄幅支架的底座上设置的箱座，伸缩机械臂伸缩端连接可拆卸圆筒模板，两扇半圆形模板均通过关门油缸与伸缩机械臂的固定端连接，伸缩机械臂的固定端与伸缩端通过伸缩模板油缸连接，伸缩机械臂通过抬模油缸与箱座连接。

本发明进一步的改进在于，可拆卸圆筒模板的两扇半圆形模板相接闭合处设有皮垫。

本发明进一步的改进在于，每节支架单元包括两根液压立柱及在两根液压立柱中间布置的一个连杆，且该连杆为四连杆机构。

沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架的使用方法，包括以下步骤：

第一步：采煤工作面采煤机边割煤，作业人员边在端头支架前端铺金属网，及在端头支架架间打设一排架间锚索；

第二步：端头支架移架一个步距，拖动后方的挡矸钢板，并紧跟端头支架后方在沿空留巷内打设一横排单体支柱，靠近采空区的一颗单体紧靠挡矸钢板布置；

第三步：按照上述第一步与第二步循环至割煤、移架直至一个充填段长；

第四步：通过伸缩机械臂上的关门油缸回缩，张开两扇半圆形模板，然后再回缩伸缩模板油缸，将所有可拆卸圆筒模板缩回，实现模板液压支架脱模；

第五步：第一排窄幅支架前节支架单元降架，通过第一排窄幅支架前后两节支架单元之间的纵向油缸推动前节支架单元前移，前节支架单元移动一个步距后升架支撑顶板，第一排窄幅支架后节支架单元降架，通过第一排窄幅支架前后两节支架单元之间的纵向油缸拉动后节支架单元前移一个步距后升架支撑顶板，实现第一排窄幅支架前移一个步距，然后第二排窄幅支架前节支架单元降架，通过第二排窄幅支架前后两节支架单元之间的纵向油缸推动前节支架单元前移，前节支架单元移动一个步距后升架支撑顶板，第二排窄幅支架后节支架单元降架，通过第二排窄幅支架前后两节支架单元之间的纵向油缸拉动后节支架单元前移一个步距后升架支撑顶板，实现了第二排窄幅支架前移一个步距，同时通过横向油缸调节第一排窄幅支架与第二排窄幅支架之间的距离；

第六步：按照第五步循环前移，前移的同时，拆除模板液压支架前的单体支柱，并紧跟模板液压支架架设在其后方；

第七步：模板液压支架移动到充填区域后，伸缩模板油缸伸出，伸缩机械臂伸出可拆卸圆筒模板，伸出到位后，通过关门油缸闭合两扇半圆形模板，形成可拆卸圆筒模板，可拆卸圆筒模板顶端外表面套入封闭布筒一端并绑扎，封闭布筒另一端绑扎封闭，可拆卸圆筒模板底部外表面套入另一个封闭布筒一端并绑扎，该封闭布筒另一端绑扎封闭，实现可拆卸圆筒模板内部空间封闭，根据顶底板高度变化情况通过抬模油缸调整可拆卸圆筒模板距离顶底板的高度；

第八步：向可拆卸圆筒模板内注入混凝土，形成巷旁混凝土墩柱，然后循环进行，浇筑本次充填段长内的若干个巷旁混凝土墩柱。

本发明进一步的改进在于，第八步中，通过混凝土泵，经由输送管向圆筒模板内注入混凝土。

本发明进一步的改进在于，第八步中，混凝土墩柱的数量为1-10个。

本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架，首次将自移支架与墩柱模板结合起来，采用伸缩机械臂将两者连接，实现了墩柱模板的机械化安装与拆除，大幅降低了模板费用，还降低了工人劳动强度，传统方法采用一次性刚性模板，成本高、安装难度大；同时，沿空留巷端头支架后方巷内一般采用单体支柱支护，采用自移支架增加了支护强度，有利于留巷支护安全。

进一步，通过在可拆卸圆筒模板的两扇半圆形模板相接闭合处设置皮垫，使得可拆卸圆筒模板的两个半圆形模板在闭合时，能够得到有效的缓冲。

进一步，每节支架单元包括两根液压立柱及在两根液压立柱中间布置的一个四连杆机构，使得支架单元结构简单，节省成本，且便于实际应用。

本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架的使用方法与采煤工艺合理衔接配合，与钢管混凝土墩柱相比，支模与拆模实现了机械化，同时，模板能够反复使用，降低了工人劳动强度，减少了模板费用，在煤矿效益不景气的背景下，降本增效的意义显著，而且能够满足日回采15米条件下沿空留巷支护巷内顶板、机械化支模、机械化拆模的需要。

进一步，通过混凝土泵，可以方便快捷地实现现场混凝土的输送和浇筑。

综上所述，本发明可广泛应用于煤矿、冶金矿山、地下建筑、国防工程等领域。

附图说明

图1是本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架结构示意图。

图2是本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架浇筑完成墩柱后可拆卸模板收回后结构示意图。

图3是本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架在采煤工作面位置示意图。

图4是本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架的第一排窄幅支架结构图。

图5是本发明沿空留巷浇筑巷旁墩柱的模板液压支架的第二排窄幅支架与可拆卸圆筒模板及伸缩机械臂的结构图。

图中：1-可拆卸圆筒模板；1-1-半圆形模板；2-迈步自移支架；2-1-第一排窄幅支架；2-2-第二排窄幅支架；3-伸缩机械臂；4-横向油缸；5-纵向油缸；6-顶梁；7-底座；8-液压立柱；9-连杆；10-箱座，11-关门油缸，12-伸缩模板油缸，13-抬模油缸，14-沿空留巷，15-巷旁混凝土墩柱，16-采空区，17-单体支柱，18-挡矸钢板，19-金属网，20-锚索，21-封闭布筒，22-混凝土，23-顺槽，24-端头支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图5所示，本发明提供的沿空留巷浇筑巷旁墩柱的可拆卸模板与自移支架组合装置，包括可拆卸圆筒模板1、两排一组的迈步自移支架2及连接可拆卸圆筒模板1与两排一组的迈步自移支架2的伸缩机械臂3；可拆卸圆筒模板1包括两扇横截面为半圆形的半圆形模板1-1，两扇半圆形模板1-1一端铰接而成，另一端能够自由开合，闭合时形成可拆卸圆筒模板1；迈步自移支架2包括第一排窄幅支架2-1、第二排窄幅支架2-2，以及用于连接两排窄幅支架的横向油缸4，每排窄幅支架分前后两节支架单元，同排前后两节支架单元通过纵向油缸5连接；每节支架单元包括顶梁6、底座7，以及连接顶梁6与底座7的液压立柱8和连杆9；伸缩机械臂3固定端连接第二排窄幅支架2-2的底座7上设置的箱座10，伸缩机械臂3伸缩端连接可拆卸圆筒模板1，两扇半圆形模板1-1均通过关门油缸11与伸缩机械臂3的固定端连接，伸缩机械臂3的固定端与伸缩端通过伸缩模板油缸12连接，伸缩机械臂3通过抬模油缸13与箱座10连接。

所述的可拆卸圆筒模板1的两扇半圆形模板1-1相接闭合处设有皮垫。

所述的每节支架单元包括两根液压立柱8及在两根液压立柱8中间布置的一个连杆9，且该连杆9为四连杆机构。

本发明使用方法如下：

第一步：采煤工作面采煤机边割煤，作业人员边在端头支架24前端铺金属网19，及在端头支架24架间打设一排架间锚索20；

第二步：端头支架24移架一个步距，拖动后方的挡矸钢板18，并紧跟端头支架24后方在沿空留巷14内打设一横排单体支柱17，靠近采空区16的一颗单体紧靠挡矸钢板18布置；

第三步：按照上述第一步与第二步循环至割煤、移架直至一个充填段长；

第四步：通过伸缩机械臂3上的关门油缸11回缩，张开两扇半圆形模板1-1，然后再回缩伸缩模板油缸12，将所有可拆卸圆筒模板1缩回，实现模板液压支架脱模；

第五步：第一排窄幅支架2-1前节支架单元降架，通过第一排窄幅支架2-1前后两节支架单元之间的纵向油缸5推动前节支架单元前移，前节支架单元移动一个步距后升架支撑顶板，第一排窄幅支架2-1后节支架单元降架，通过第一排窄幅支架2-1前后两节支架单元之间的纵向油缸5拉动后节支架单元前移一个步距后升架支撑顶板，实现第一排窄幅支架2-1前移一个步距，然后第二排窄幅支架2-2前节支架单元降架，通过第二排窄幅支架2-2前后两节支架单元之间的纵向油缸5推动前节支架单元前移，前节支架单元移动一个步距后升架支撑顶板，第二排窄幅支架2-2后节支架单元降架，通过第二排窄幅支架2-2前后两节支架单元之间的纵向油缸5拉动后节支架单元前移一个步距后升架支撑顶板，实现了第二排窄幅支架2-2前移一个步距，同时通过横向油缸4调节第一排窄幅支架2-1与第二排窄幅支架2-2之间的距离；

第六步：按照第五步循环前移，前移的同时，拆除模板液压支架前的单体支柱17，并紧跟模板液压支架架设在其后方；

第七步：模板液压支架移动到充填区域后，伸缩模板油缸12伸出，伸缩机械臂3伸出可拆卸圆筒模板1，伸出到位后，通过关门油缸11闭合两扇半圆形模板1-1，形成可拆卸圆筒模板1，可拆卸圆筒模板1顶端外表面套入封闭布筒21一端并绑扎，封闭布筒21另一端绑扎封闭，可拆卸圆筒模板1底部外表面套入另一个封闭布筒21一端并绑扎，该封闭布筒21另一端绑扎封闭，实现可拆卸圆筒模板1内部空间封闭，根据顶底板高度变化情况通过抬模油缸13调整圆筒模板1距离顶底板的高度。

第八步：开启混凝土泵，经由输送管向可拆卸圆筒模板1内注入混凝土22，形成巷旁混凝土墩柱15，然后循环进行，浇筑本次充填段长内的9个混凝土墩柱15。

综上，本发明实现了浇筑巷旁混凝土墩柱的机械化支模、拆模，降低了工人劳动强度，减少了模板及留巷成本，速度快。