一种煤矿井下膏体充填开采快速立模装置及使用方法与流程

本发明涉及煤炭开采，尤其涉及一种煤矿井下膏体充填开采快速立模装置及使用方法。

背景技术：

1、充填开采可最大限度地回收“三下”遗留保护煤柱，延长矿井服务年限，提高企业经济效益。大规模机械化长壁工作面充填开采过程中，需要采购专用的充填支架，充填支架的采购成本占据充填开采成本很大比例，有些甚至会超出该区域煤炭采出后取得的全部利润。现有技术中的煤矿填充开采过程中采用的专用充填支架，往往适用于工作面全长大范围充填、全矿井多个工作面大规模充填，对于单个矿井的单个工作面局部范围充填或者品位较差、价格较低的煤炭资源而言，采用专用充填支架一是设备投入成本较高后续也不需要进行充填开采，设备后期搁置同样造成经济损失，二是无法适应其他区域垮落法高效开采工艺，然而不对局部进行充填，此区域的煤炭资源便无法开采，从而会降低煤炭采出率；其次，专用充填支架需要设备厂家根据矿方需求会做出针对性设计，设备从设计、定型到现场安装的周期较长，煤炭企业需要根据充填支架的采购周期的进度适当降低回采速度或停采，增加了充填开采的间接成本；最后，采用专用充填支架会干扰矿方原有成熟的生产系统及设备正常运行，需要做出针对性调整，矿井生产系统的调整不仅增加充填开采周期，还需要额外投入资金。

2、因此，针对以上问题，亟需一种新的煤矿井下膏体充填开采快速立模装置解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提供了一种以常规综采支架配合单体液压支柱进行架后膏体充填开采快速立模的装置及使用方法，该装置具有重量轻、体积小、拆卸方便、成本低、灵活度高和充填期间不影响采煤进度的显著优势，能够进一步降低充填开采成本，提高煤炭地下采出率，增加企业综合收益。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种煤矿井下膏体充填开采快速立模装置，包括下位挡板和上位挡板，所述下位挡板的相对侧壁贯通设置有伸缩板插槽，所述上位挡板滑动插设在伸缩板插槽内，所述下位挡板外表面设置有与伸缩板插槽连通的活动窗口，所述上位挡板上设置有螺纹安装孔，伸缩板推杆穿过活动窗口与螺纹安装孔连接在一起，所述下位挡板外表面还设置至少两组销钉插孔，每组所述销钉插孔的排列方向与伸缩板插槽的贯通方向一致，所述上位挡板上设置有与销钉插孔对应的限位孔，所述销钉插孔与限位孔内设置有可拆卸的限位销钉，所述上位挡板上还设置有注浆口，所述注浆口位于伸缩板插槽的外部。

3、进一步地，所述活动窗口为长条形状，活动窗口可以设置成长圆形或长方形等，这样可以为伸缩板推杆推动上位挡板运动预留空间，所述活动窗口与每组销钉插孔平行，活动窗口和每组销钉插孔延伸方向与上位挡板的运动方向一致。

4、进一步地，所述下位挡板的另外两侧壁分别设置侧边凸台和与侧边凸台相配合的侧边凸台插槽，侧边凸台和侧边凸台插槽之间可以配合插接，这样能够根据实际需要横向延长立模装置的长度，灵活度高，实用性强。

5、进一步地，所述上位挡板远离下位挡板一侧设置多个橡胶托台插槽，所述橡胶托台插槽内设置有可拆卸的橡胶托台，在上下多个立模装置进行组装时，只有最上一层的立模装置其上端需要安装橡胶托台，橡胶托台可以与顶板充分接触，且能够将止浆涂覆布充分接顶，极大程度提高充填体接顶效果，橡胶托台可以根据需要拆解并换修，维护方便。

6、进一步地，所述橡胶托台包括橡胶托台本体，所述橡胶托台本体上设置多个与橡胶托台插槽相配合的固定塞，这样的设置，可以使橡胶托台整体安装在立模装置上，且安装牢固，操作和使用也比较方便。

7、进一步地，所述注浆口靠近橡胶托台插槽一侧设置，这样注浆口有利于设置于伸缩板插槽的外部。

8、进一步地，所述伸缩板推杆包括推杆本体，所述推杆本体端部设置有螺纹柱，在伸缩板推杆上设置螺纹柱，这样可以使伸缩板推杆与上位挡板快速连接，另一方面螺纹连接比较牢固，拆卸也很方便。

9、进一步地，所述注浆口为通孔，其内部安装有橡胶材质制成的柔性挡片，浆液通过注浆口送至本循环充填区域，当注浆管路插入注浆口内时，柔性挡片将会向孔内扩大口径并与注浆管路外壁紧紧贴合，注浆完成后，管路抽出以后能够回复至初始状态并防止大量漏浆现象。

10、为了更好的实现上述发明目的，本发明还提供一种煤矿井下膏体充填开采快速立模装置的使用方法，该方法包括如下步骤：

11、s1、工作面推进至充填开采区域内时，在常规液压支架后方布置单体液压支柱和金属铰接顶梁，间排距为d*l，(d为支架宽度，l为工作面割煤步距)，按照设计的充填步距b(b为l整数倍)，工作面每割一刀煤，在架后支设一排单体液压支柱及铰接顶梁，作为本循环充填区域顶板临时支护；

12、s2、工作面常规液压支架尾梁距上一循环充填体的距离为b+l时(b为充填步距，l为行人作业空间)，开始准备本循环的充填工作；

13、s3、首先拆除本循环充填区域的单体液压支柱、铰接顶梁及立模装置外侧的一排单体液压支柱上方的铰接顶梁，并将拆除的单体液压支柱和铰接顶梁转移至常规液压支架后方，工作面割煤移架后继续向前进行临时支护；

14、s4、单体液压支柱拆除后，将组装好的立模装置从上一循环充填体外侧拆除，按照设计的充填高度，拔出限位销钉，推动伸缩板推杆，调整上位挡板的伸出高度，通过限位销钉插入销钉插孔和限位孔中进行固定，然后立模装置沿工作面长度方向循环布置；

15、s5、立模装置布置完成后，将止浆涂覆布沿工作面长度方向展开，止浆涂覆布的长边上端利用橡胶托台与固有顶板压实，下端向本循环充填区域延伸铺开；

16、s6、止浆涂覆布铺设完毕后，开始制浆并泵送至本循环充填区域，充填管路通过注浆口插入并穿破止浆涂覆布，从低到高依次充填。

17、进一步地，所述止浆涂覆布由柔性材料制成，止浆涂覆膜能够防止充填初期及后期接顶期间的漏浆问题，所述下位挡板和上位挡板均由环保塑料材料制成，有利于降低立模装置的重量，便于搬运和安装，降低使用成本。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1、本发明提供了一种煤矿井下膏体充填开采快速立模装置及使用方法，该方法无需改造矿方现有的生产系统，无需采购专用充填支架，利用矿方现有常规综采支架和单体液压支柱，仅需要定制一批强度高的环保塑料制作的立模装置即可进行充填开采，该装置具有重量轻、体积小、拆卸方便、成本低和灵活度高的优点，且充填期间不影响采煤进度的显著优势。

20、2、本发明可以根据充填开采区域的轮廓灵活调整支架后方需要充填的区域，极大程度地降低了充填开采的准备周期，剔除了充填支架高额采购的成本；对于具有充填开采要求的工作面适用性更广泛，能够将充填开采区域的煤炭资源全部开采，增加企业综合收益。

21、3、本发明中的单个立模装置能够上下伸缩，因此可以调节单个装置的高度，而多个立模纵向可以上下循环套接以及横向可以循环卡接延长和布置，因此在填充开采过程中，可以具体根据单个矿井的单个工作面的实际尺寸进行设计、安装和快速立模，且该立模装置具备重量轻、体积小和拆卸方便的特点，有利于降低施工周期，相比于传统的专用填充支架，大大降低填充开采成本。

22、4、本发明适用于单个矿井的单个工作面局部范围充填或者品位较差和价格较低的煤炭资源工作区域的填充，因此煤炭企业可以实现对此区域煤炭资源的全部开采，从而大大提高煤炭的采出率。

23、5、该立模装置主要由环保塑料材料制成，质量轻，因此便于搬运、运输和施工安装；且该立模装置形状规整，因此也有利于储存和运输；另外该立模装置安装方便，在纵向，上侧单个立模装置的下位挡板可以直接套接在下侧单个立模装置中上位挡板的上端，在横向，侧边凸台与侧边凸台插槽可以直接插接，因此安装和拆卸都比较方便，有利于降低工人劳动强度，也便于该立模装置的重复使用。