用于浇筑地下充填体的临时支护墙式移动模板及使用方法

1.本发明涉及一种用于浇筑地下充填体的临时支护墙式移动模板及其使用方法，属于充填采矿技术领域。


背景技术：

2.长期以来，煤炭作为我国的主体能源，为国家经济建设与社会发展作出了不可磨灭的贡献。传统的采煤方法如垮落法开采，造成上覆岩层大范围变形与垮落，地表沉陷与建( 构) 筑物失稳破坏、地下水系失衡破坏、采空区瓦斯不规则积聚、残留煤炭自燃等环境与安全问题；开采产生的煤矸石等煤矿固体废弃物的地面堆积，也很大程度上造成了土地占用与环境污染。一方面充填开采作为目前提倡的绿色开采的重要发展方向无疑可以避免以上问题。另一方面许多矿区资源日益枯竭却存着大量“三下”压煤等各类遗留煤炭资源。采空区部分充填方法相比于传统采矿方法和全采全充采矿法来说具有无需留设大量的煤柱，煤炭采出率高，能够保护生态环境，需要充填的空间量相对较小，充填工作量和充填材料使用量较少，降低充填成本较低等诸多优点。
3.采空区部分充填方法主要包括条带式部分充填和墩柱式部分充填，用于浇筑地下充填体可升降可拆卸可滑动的临时支护墙式移动模板主要用于条带式部分充填，墩柱式部分充填也可以考虑使用。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种用于浇筑地下充填体可升降可拆卸可滑动的临时支护墙式移动模板。本发明还提供了该移动模板的使用方法。
5.本发明提供了一种用于浇筑地下充填体的临时支护墙式移动模板，由模板部分和三角支架部分组成。模板部分主体为组合钢模板，组合钢模板包括面板、横边框和纵边框，在面板上分别设有横肋、纵肋和背楞；组合钢模板各部件之间利用螺栓固定；组合模板上方设置柔性模板材料——pvc涂覆布（尼龙材质），pvc涂覆布底部边缘放置到组合钢模板上方横边框处，其上放置与横边框同宽的木条，并由螺栓将组合钢模板上方横边框、pvc涂覆布和木条固定在一起，这样构成了整体模板部分。模板部分和三角支架部分通过双十号槽钢连接固定，并由槽钢背楞扣件将三角支架部分与槽钢背楞扣件固定。三角支架部分根据具体情况由数榀三角支架组成，三角支架之间使用钢管连接并由钢管扣件将钢管和三角支架固定；单榀三角支架由双十号槽钢与双十四号槽钢组成三角桁架，三角桁架底部设置升降兼支护装置和滑动装置，顶部设置临时支护装置。背楞一侧与模板的纵肋焊接，另一侧与三角支架部分的双十四号槽钢通过背楞扣件连接。
6.使用该模板后一方面可达到增强充填体强度、降低充填体压缩量的效果；另一方面可实现临时支护顶板并构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构。在条带充填施工时，可使用墙式移动模板于两侧对称布置以构成充填条带的充填空间；在模板的面板处布置止水式对拉螺杆来固定两侧模板并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，增强充
填体和模板的稳定性。
7.上述方案中，组合钢模板规格为长度800mm，高度600mm，厚度5
㎜
，采用q235钢板制成；组合钢模板由面板、横边框、纵边框组成；模板与充填体接触一侧为面板，面板上均布有横肋、纵肋，横肋采用q235钢板，纵肋采用八号槽钢，背楞采用双十号槽钢，横肋和纵肋均焊接在面板背面（即充填体另一侧），背楞焊接在纵肋上。横边框、纵边框上均匀设有螺栓孔。
8.上述方案中，背楞与三角支架的连接方式为：双十号槽钢一侧在每道横背楞和双十四号槽钢的相交点用槽钢背楞扣件固定，同时模板背楞双十号槽钢在每两块相邻模板用芯带连接并用芯带销加固，以使模板部分与三角支架部分连接更加紧密牢固。在使用扣件不方便时，可采用丁头螺栓进行连接。
9.上述方案中，相邻的两个组合钢模板之间利用m16螺栓和与之对应的螺母与垫片固定，m16螺栓的直径为16
㎜
，长度为60
㎜
，螺母厚度为15.9
㎜
，平均厚度为3
㎜
，垫片为4.1
㎜
；组合钢模板上方横边框、pvc涂覆布和木条也用m16螺栓固定。
10.上述方案中，三角支架由双十四号槽钢、双十号槽钢焊接而成，其中双十四号槽钢使用在主立面，配以双十号槽钢与其形成三角形稳定结构。三角支架的三角形边框的长度和宽度根据充填工作面具体情况和模板的尺寸而确定；双十四号槽钢相对于三角形边框要向上伸出200
㎜
～300
㎜
。
11.上述方案中，充填口设置在模板的顶部，根据需要充填的充填体高度等情况确定；一般可从贴近顶板处贯入充填料，也可以在模板固定位置处设置充填口。不特定设置充填口，可将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，根据需要调节在顶板上的悬挂位置；在实际使用中预先将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，然后三角支架上部单体液压支架携带pvc 涂覆布升起；模板上部设置的pvc 涂覆布可变形，在充填管道尾端区域随紧贴管道外壁，而在其他区域pvc 涂覆布可由液压支架携带至紧贴顶板。
12.上述方案中，三角支架底部设置升降兼支护装置，其由螺纹套筒、升降螺杆和底板支护板组成；螺纹套筒和升降螺杆采用q45钢，底板支护板采用q235钢。三角支架底部设置滑动装置，滑动装置由螺纹套筒、升降螺杆和万向轮组成；螺纹套筒和升降螺杆采用q45钢，万向轮采用45号钢，轮径50
㎜
，轮宽32
㎜
，可载重160千克。一方面，三角支架底部升降兼支护装置与双十四号槽钢和顶部临时支护装置构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构；另一方面，通过调节升降螺杆来控制模板与高度以适应一定倾斜角度的底板。在充填时，可调节升降装置即配有螺纹套管的升降螺杆，一方面可使模板在一定高度范围内自由变化；另一方面，可使模板具有同底板一样的倾角，则使模板底部与底板贴合紧密，必要时可在模板底部与底板之间放置海绵条防渗漏使充填区域紧密封闭达到充填区域不漏充填浆液。
13.三角支架顶部设置单体液压支柱和支护板临时支护顶板；在单体液压支柱上放置支护板，支护板底部有凹槽与单体液压支柱上部相适应并将其固定在一起。
14.上述方案中，由于模板三角支架部分还临时支护顶板，受载较大，因此在移动模板时，要先使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮降下。
15.上述方案中，在模板的面板处布置止水式对拉螺杆来固定两侧模板，并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，增强充填体和模板的稳定性；止水式对拉螺杆在面板上布置时，在三角支架之间间隔布置并使用铸钢螺母和铸钢垫片固定，间隔距离一般为700
㎜
至800
㎜
。对拉螺杆的直径可使用12mm、14mm、16mm、18mm等，具体根据充填体的高度与宽度而确定；对拉螺杆的长度应根据充填体的宽度等条件按照相应标准来确定。
16.上述方案中，在移动模板时，要先使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮垂直于充填墙体，向远离充填体方向移动支架使其脱离对拉螺栓结构；模板则可继续下一循环的充填工程，需要转动方向时，可转动万向轮使移动方向变化。
17.在钢模板与木条之间设有海绵条，海绵条与木条、钢模板横边框等宽，具有一定厚度，长远大于宽度和厚度的海绵以达到止水的目的；海绵条的厚度应当根据实际止水情况去确定。
18.本发明提供了上述用于浇筑地下充填体可升降可拆卸可滑动的临时支护墙式移动模板的使用方法，包括以下步骤：（1）根据充填区域地质条件与岩层参数及充填工作面实测数据，使用flac数值模拟软件，建立充填区域3-5倍范围的模型，并按实际条件模拟采空区域地质条件；（2）充填间距取不同的数值，监测对象取模型充填间距之间的直接顶下沉量、充填间距之间的垂直应力、充填间距之间的底板垂直应力和充填间距之间的底板变形量，分别对应直接顶的变形量、直接顶的极限承载力、底板的极限承载力和底板的变形量，用来确定在顶板和底板保持稳定且充分发挥顶板和底板强度的条件下利用flac数值模拟软件得到合理的充填间距；利用flac数值模拟软件模拟在不同数值的充填体高度的条件下使直接顶有一定的变形量；一方面使直接顶充分发挥承载力，另一方面充填体凝结后会有一定程度的压缩量和蠕变量。因此，要在使充填体凝结后的压缩量和蠕变量小于直接顶稳定承载的最大变形量的条件下确定条带充填体的充填高度；（3）在地表将三角支架部分焊接完成，再通过巷道运输至充填区域；在充填前，将模板所需材料由巷道运输进入充填区域，在充填液压支柱的保护下拼接模板，模板部分根据使用条件和要求分别确定组合钢模板的高度和pvc 涂覆布的高度；组合钢模板通过螺栓和螺母连接固定，组合钢模板上部从下往上依次为海绵条、pvc 涂覆布的一端、木条，通过螺栓和螺母将组合钢模板最上侧横边框、海绵条、pvc 涂覆布的一端和木条连接固定；然后将三角支架和组合钢模板两部分组合起来，模板主背楞双十号槽钢在每两块相邻模板之间用芯带连接并用芯带销加固，模板部分与三角支架在每道横背楞和支架的相交点用槽钢背楞扣件固定；在充填液压支柱的保护下将模板拼接完成，再推移至充填位置，此时模板三角支架部分可起到临时支护的作用。
19.（4）充填时，可将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，根据需要调节在顶板上的悬挂位置；在实际使用中预先将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，然后三角支架上部单体液压支架携带pvc 涂覆布升起；模板上部设置的pvc 涂覆布可变形，在充填管道尾端区域随紧贴管道外壁，而在其他区域pvc 涂覆布可由液压支架携带至紧贴顶板。
20.（5）充填工作完成后，由于充填体为发挥强度，可由三角支架底部升降兼支护装置与双十四号槽钢和顶部临时支护装置构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载
结构用来支撑顶板；待充填体强度稳定且根据相关标准可以拆模时，即可移动模板，即先拆除对拉螺栓结构的铸钢螺母后，使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮垂直于充填墙体，向远离充填体方向移动支架使其脱离对拉螺栓结构；模板则可继续下一循环的充填工程，需要转动方向时，可转动万向轮使移动方向变化。
21.本发明的有益效果：（1）模板材料构件体积较小，运输方便；所需模板面积和形状可由钢模与柔性模板材料——pvc涂覆布自由组合，灵活方便，总成本低，重复使用效率高，工作量小。
22.（2）充填所需模板面积和形状可由钢模与柔性模板材料——pvc涂覆布自由组合，采用柔性模板材料在组合钢模的基础上随充填高度的变化而随时调节柔性模板材料的高度，以适应煤矿地下充填高度的变化，灵活方便，总成本低，重复使用效率高，工作量小；（3）在充填时，充填处无须使用充填液压支柱，由三角支架底部升降兼支护装置与双十四号槽钢和顶部临时支护装置构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构用来支撑顶板，简单方便；（4）在充填时，可调节升降装置即配有螺纹套筒的升降螺杆，一方面可使模板在一定高度范围内自由变化；另一方面，可使模板具有同底板一样的倾角，则使模板底部与底板贴合紧密，必要时可在模板底部与底板之间放置海绵条防渗漏；（5）根据充填区域地质条件与岩层参数及充填工作面实测数据，利用flac数值模拟软件得到适宜的充填间距和充填高度；一方面使充填体更加充分发挥支护强度，直接顶、充填体和底板协同承载，另一方面更加合理利用充填材料，达到节省充填材料的目的；（6）当使用模板时，通过调节升降螺杆使底板支撑板材相对低于万向轮；移动模板时，通过调节升降螺杆使底板支撑板材相对高于万向轮，滑动万向轮则可使模板移动到下一面进行下一循环的工作，自由灵活，省时省力，降低总成本。
23.（7）根据充填区域地质条件与岩层参数及充填工作面实测数据，利用flac数值模拟软件得到适宜的充填间距和充填高度；一方面使充填体更加充分发挥支护强度，直接顶、充填体和底板协同承载，另一方面更加合理利用充填材料，达到节省充填材料的目的。（8）在充填时，可调节升降装置即配有螺纹套管的升降螺杆，一方面可使模板在一定高度范围内自由变化；另一方面，可使模板具有同底板一样的倾角，则使模板底部与底板贴合紧密，必要时可在模板底部与底板之间放置海绵条防渗露。同样，顶部pvc涂覆布和顶板贴合紧密使充填区域紧密封闭达到充填区域不漏充填浆液。
附图说明
24.图 1 为临时支护墙式移动模板的结构示意图（侧视）。
25.图 2 为模板部分的组合钢模板的拼接结构示意图。
26.图 3 为组合钢模板的纵边框示意图。
27.图 4 为组合钢模板的横边框示意图。
28.图 5 为模板横向拼接示意图。
29.图 6 为模板纵向拼接示意图。
30.图 7 为模板工作时的结构示意图。
31.图 8为模板工作时上方pvc涂覆布(尼龙)和临时支护的支护结构示意图。
32.图 9 为槽钢背楞扣件的结构示意图。
33.图10 为槽钢背楞扣件的连接结构示意图。
34.图 11为模板三角支架顶部的单体液压支柱的示意图。
35.图 12为模板三角支架底部的升降和滑动装置结构示意图。
36.图 13为模板三角支架底部的升降和支护装置结构示意图。
37.图 14为模板的止水式对拉螺杆结构示意图。
38.图中：1、面板；2、横边框；3、纵肋；4、横肋；5、纵边框；6、背楞；7、螺母；8、海绵条；9、m16螺栓10、木条；11、pvc涂覆布；12、槽钢背楞扣件；13、顶部支护板；14、单体液压支柱；15双十四号槽钢；16、连系钢管；17、钢管扣件；18、双十号槽钢；19、螺纹套筒；20、万向轮；21、升降螺杆； 22、底部支护板； 23、止水式对拉螺杆； 24、铸钢螺母； 25、铸钢垫片。
具体实施方式
39.下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
40.实施例1：如图1~14所示，用于浇筑地下充填体可升降可拆卸可滑动的临时支护墙式移动模板，由模板部分和三角支架部分组成。模板部分主体为组合钢模板，组合钢模板之间利用螺栓固定；组合模板上方设置柔性模板材料——pvc涂覆布11，pvc涂覆布11底部边缘放置到组合钢模板上方横边框2处，其上放置与横边框2同宽的木条10，并由螺栓将组合钢模板上方横边框2、pvc涂覆布11和木条10固定在一起，这样构成了整体模板部分。模板部分和三角支架部分通过双十号槽钢18连接固定，并由槽钢背楞扣件12将三角支架部分与槽钢背楞扣件固定。三角支架部分根据具体情况由数榀三角支架组成，三角支架之间使用连系钢管16连接并由钢管扣件17将钢管和三角支架固定；单榀三角支架由双十号槽钢18与双十四号槽钢15组成三角桁架，三角桁架底部设置升降兼支护装置和滑动装置，顶部设置临时支护装置。使用该模板后一方面可达到增强充填体强度，降低充填体压缩量的效果；另一方面可实现临时支护顶板并构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构。
41.其次，三角支架底部升降兼支护装置；三角支架底部双十号槽钢下焊接带底座的螺纹套筒并搭配焊接底部支护板22的升降螺杆21构成升降兼支护装置。一方面，其与双十四号槽钢和顶部临时支护装置构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构；另一方面，通过调节升降螺杆来控制模板与高度以适应一定倾斜角度的底板。三角支架底部滑动装置；三角支架底部双十号槽钢下焊接带底座的螺纹套筒并搭配焊接万向轮的升降螺杆构成滑动装置。当使用模板时，通过调节升降螺杆使底板支撑板材相对低于万向轮；移动模板时，通过调节升降螺杆使底板支撑板材相对高于万向轮，滑动万向轮则可使模板移动到下一面进行下一循环的工作。三角支架顶部临时支护装置；三角支架顶部双十四号槽钢上焊接带底座的单体液压支柱并搭配顶部支护板13构成顶部临时支护装置。
42.在条带充填施工时，可使用墙式移动模板于两侧对称布置以构成充填条带的充填空间；在模板的面板1处布置止水式对拉螺杆23来固定两侧模板并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，增强充填体和模板的稳定性。
43.图 7 为模板工作时的结构示意图。图1中，pvc涂覆布另一端折叠未升起；图7中为充填施工时，pvc涂覆布另一端固定在液压支架上并随液压支架上升至紧贴顶板。
44.图10 为槽钢背楞扣件的连接结构示意图。如图10所示，背楞扣件一侧将背楞的腿部与十四号槽钢的腿部固定到一起；另一侧通过螺栓将背楞扣件与十四号槽钢固定到一起，形成稳定的状态。
45.进一步地，上述方案中，组合钢模板规格为长度800mm，高度600mm，厚度5
㎜
，采用q235钢板制成；组合钢模板由面板1、横边框2、纵边框5组成；模板与充填体接触一侧为面板，面板上均布有横肋4、纵肋3，横肋4采用q235钢板，纵肋3采用八号槽钢，背楞6采用双十号槽钢，横肋和纵肋均焊接在面板背面（即充填体另外一侧），背楞焊接在纵肋上。横边框、纵边框上均匀设有螺栓孔。
46.上述方案中，相邻的两个组合钢模板之间利用m16螺栓和与之对应的螺母与垫片固定，m16螺栓的直径为16
㎜
，长度为60
㎜
，螺母厚度为15.9
㎜
，平均厚度为3
㎜
，垫片为4.1
㎜
；组合钢模板上方横边框、pvc涂覆布和木条也用m16螺栓固定。
47.上述方案中，三角支架由双十四号槽钢15、双十号槽钢18焊接而成，其中双十四号槽钢使用在主立面，配以双十号槽钢与其形成三角形稳定结构。三角支架的三角形边框的长度和宽度根据充填工作面具体情况和模板的尺寸而确定；双十四号槽钢相对于三角形边框要向上伸出200
㎜
～300
㎜
。
48.上述方案中，背楞与三角支架的连接方式为：双十号槽钢一侧在每道横背楞和双十四号槽钢的相交点用槽钢背楞扣件固定，同时模板背楞双十号槽钢在每两块相邻模板用芯带连接并用芯带销加固，以使模板部分与三角支架部分连接更加紧密牢固。在使用扣件不方便时，可采用丁头螺栓进行连接。
49.如图 9背楞扣件结构示意图和图10背楞扣件连接结构示意图所示，背楞扣件一侧将模板的主背楞(即双十号槽钢)的腿部与十四号槽钢的腿部固定到一起；另一侧通过螺栓将背楞扣件与十四号槽钢固定到一起，形成稳定的状态。
50.上述方案中，充填口设置在模板的顶部，根据需要充填的充填体高度等情况确定；一般可从贴近顶板处贯入充填料，也可以在模板固定位置处设置充填口。不特定设置充填口，可将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，根据需要调节在顶板上的悬挂位置；在实际使用中预先将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，然后三角支架上部单体液压支架携带pvc 涂覆布升起；模板上部设置的pvc 涂覆布可变形，在充填管道尾端区域随紧贴管道外壁，而在其他区域pvc 涂覆布可由液压支架携带至紧贴顶板)。
51.上述方案中，三角支架底部设置升降兼支护装置，其由螺纹套筒19、升降螺杆21和底板支护板22组成；螺纹套筒和升降螺杆采用q45钢，底板支护板采用q235钢。如图13所示。
52.三角支架底部设置滑动装置，滑动装置由螺纹套筒19、升降螺杆21和万向轮20组成；螺纹套筒和升降螺杆采用q45钢，万向轮采用45号钢，轮径50
㎜
，轮宽32
㎜
，可载重160千克。三角支架顶部设置单体液压支柱和支护板临时支护顶板；如图8与图11 所示，在单体液压支柱上放置支护板，支护板底部有凹槽与单体液压支柱上部相适应并将其固定在一起。
53.上述方案中，由于模板三角支架部分还临时支护顶板，受载较大，因此在移动模板时，要先使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮降下。
54.上述方案中，在两个面板之间布置止水式对拉螺杆23来固定两侧模板，并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，增强充填体和模板的稳定性；止水式对拉螺杆在面板上布置时，在三角支架之间间隔布置并使用铸钢螺母和铸钢垫片固定，间隔距离一般为700
㎜
至
800
㎜
。对拉螺杆的直径可使用12mm，14mm,16mm,18mm等，具体根据充填体的高度与宽度而确定；对拉螺杆的长度应根据充填体的宽度等条件按照相应标准来确定。图 14为模板的止水式对拉螺杆结构示意图。如图14所示，在使用墙式移动模板于两侧对称布置以构成充填条带的充填空间时，在两个面板之间布置止水式对拉螺杆穿过面板来固定两侧模板并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，并使用铸钢螺母和铸钢垫片将止水式对拉螺杆固定在背楞上，用来增强充填体和模板的稳定性。
55.上述方案中，在移动模板时，要先使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮垂直于充填墙体，向远离充填体方向移动支架使其脱离对拉螺栓结构；模板则可继续下一循环的充填工程，需要转动方向时，可转动升降螺杆改变万向轮使移动方向变化。
56.在钢模板与木条之间设有海绵条，海绵条与木条、钢模板横边框等宽，具有一定厚度，长远大于宽度和厚度的海绵以达到止水的目的；海绵条的厚度应当根据实际止水情况去确定。
57.本发明提供了上述用于浇筑地下充填体可升降可拆卸可滑动的临时支护墙式移动模板的使用方法，包括以下步骤：（1）根据充填区域地质条件与岩层参数及充填工作面实测数据，使用flac数值模拟软件，建立充填区域3-5倍范围的模型，并按实际条件模拟采空区域地质条件；（2）充填间距取不同的数值，监测对象取模型充填间距之间的直接顶下沉量、充填间距之间的垂直应力、充填间距之间的底板垂直应力和充填间距之间的底板变形量，分别对应直接顶的变形量、直接顶的极限承载力、底板的极限承载力和底板的变形量，用来确定在顶板和底板保持稳定且充分发挥顶板和底板强度的条件下利用flac数值模拟软件得到合理的充填间距；利用flac数值模拟软件模拟在不同数值的充填体高度的条件下使直接顶有一定的变形量；一方面使直接顶充分发挥承载力，另一方面充填体凝结后会有一定程度的压缩量和蠕变量。因此，要在使充填体凝结后的压缩量和蠕变量小于直接顶稳定承载的最大变形量的条件下确定条带充填体的充填高度；（3）在充填前，将模板所需材料由巷道运输进入充填区域，在充填液压支柱的保护下拼接模板，模板部分根据使用条件和要求分别确定组合钢模板的高度和pvc 涂覆布的高度；组合钢模板通过用 螺栓和螺母连接固定，组合钢模板上侧从下往上依次为海绵条、pvc 涂覆布的一端、木条，如图6所示，通过螺栓和螺母将组合钢模板最上侧横边框、海绵条、pvc 涂覆布的一端和木条连接固定；三角支架部分按照图1和图7所示结构焊接，若充填区域情况不容许，在地表将三角支架部分焊接完成，再通过巷道运输至充填区域；然后将三角支架与组合钢模板两部分组合起来，模板主背楞双十号槽钢在每两块相邻模板之间用芯带连接并用芯带销加固，模板部分与三角支架在每道横背楞和支架的相交点用槽钢背楞扣件固定；在充填液压支柱的保护下将模板拼接完成，再推移至充填位置，此时模板三角支架部分可起到临时支护的作用。
58.（4）充填时，可将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，根据需要调节在顶板
上的悬挂位置；在实际使用中预先将充填管道尾端悬挂在需充填区域的顶板上，然后三角支架上部单体液压支架携带pvc 涂覆布升起；模板上部设置的pvc 涂覆布可变形，在充填管道尾端区域随紧贴管道外壁，而在其他区域pvc 涂覆布可由液压支架携带至紧贴顶板。
59.（5）充填工作完成后，由于充填体为发挥强度，可由三角支架底部升降兼支护装置与双十四号槽钢和顶部临时支护装置构成顶板-临时支护装置-地板协同承载的组合承载结构用来支撑顶板；待充填体强度稳定且根据相关标准可以拆模时，即可移动模板，即先拆除对拉螺栓结构的铸钢螺母后，使用千斤顶在三角支架底部支撑，再转动升降螺杆使支护板升起并将万向轮垂直于充填墙体，向远离充填体方向移动支架使其脱离对拉螺栓结构；模板则可继续下一循环的充填工程，需要转动方向时，可转动万向轮使移动方向变化。
60.上述装置的具体实施方法如下：某矿 14307 工作面盖山厚度为 125～245 m;上覆 12312、12313、12308、12309 工作面采空区，工作面后半部下伏 18305、18306 工作面蹬空区。工作面沿 4#煤层施工，煤层厚度较稳定，平均3. 05 m，煤层倾角平均 3
°
。地质资料显示，4#煤层以褐煤为主，夹有亮煤条带，4#煤层直接顶为粉砂岩，厚度为 2. 35 m，其上覆有 0. 15 m 泥岩和 0. 7 m 细粒岩，且 4#煤层与 2#、3#煤层间距较近。
61.根据充填区域地质条件与岩层参数及充填工作面实测数据，使用 flac 数值模拟软件，建立充填区域 3-5 倍范围的模型，并按实际条件模拟煤层开采的长度和倾角等采空区域地质条件。充填间距取不同的数值，监测对象取模型充填间距之间的直接顶下沉量、充填间距之间的垂直应力、充填间距之间的底板垂直应力和充填间距之间的底板变形量，分别对应直接顶的变形量、直接顶的极限承载力、底板的极限承载力和底板的变形量，用来确定在顶板和底板保持稳定且充分发挥顶板和底板强度的条件下利用 flac 数值模拟软件得到合理的充填间距。根据地质条件与岩层参数，使用 flac3d 数值模拟软件，建立200m
×
60m
×
50m (长
×
厚
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高)的模型，开挖4#煤层长度方向中部 100m 左右的范围。参考上面的临界充填间距，确定中的条带充填方案。各条带充填方案的充填率范围在 45.5~49.5%，相差不大，可忽略。取模型厚度方向中部的直接顶下沉量、直接顶顶部垂直应力、直接顶底部垂直应力、充填条带(煤柱)腰部应力、塑性区范围等作为监测对象，分别反映直接顶的变形量、直接顶对上覆岩层的承载力、直接顶的自承载力、充填条带的承载力和承载结构破坏范围，以分析“充填条带-直接顶”复合承载结构的稳定性，得到合理的充填间距。同时，在充填条带间距为 2m 的基础上，通过改变充填条带强度和充填条带高度来实现不同充填条带宽度和不同欠接顶量对“充填条带-直接顶”复合承载结构稳定性的影响研究，得到合理的充填条带宽度和最大欠接顶量。
62.利用 flac 数值模拟软件（flac 3d(fast lagrangian analysis of continua)）模拟在不同数值的充填体高度的条件下使直接顶有一定的变形量；一方面使直接顶充分发挥承载力，另一方面充填体凝结后会有一定程度的压缩量和蠕变量。因此，要在使充填体凝结后的压缩量和蠕变量小于直接顶稳定承载的最大变形量的条件下确定条带充填体的充填高度。
63.充填开采对直接顶下沉的控制效果明显。随着充填间距的减小，充填条带对直接顶下沉的控制效果逐渐增强，波浪式下沉趋于平缓，直接顶变形量逐渐减小，地下空间逐渐增大。随着充填间距的减小，直接顶顶部垂直应力变得更加均匀，空顶区上方直接顶对上覆岩层的承载力显著提高，间距小于 2m 时已经接近全部充填的效果，形成了稳定的直接顶
承载结构。随着充填间距的减小，直接顶底部垂直应力的应力集中程度降低，最大值从条带边缘转移到条带中心，空顶区上方直接顶小于零的区域逐渐减小并消失，有利于直接顶发挥自承载能力，从而达到稳定。随着充填间距的减小，充填条带腰部垂直应力的应力集中程度降低，应力最大值从条带边缘转移到条带中心，并逐渐接近充填条带设计单轴抗压强度，有助于充填条带的稳定承载。随着充填间距的减小，直接顶拉伸破坏和充填条带边缘剪切破坏的范围逐渐减小并消失，有利于“充填条带-直接顶”复合承载结构的稳定。随着充填间距的减小，直接顶拉伸破坏和充填条带边缘剪切破坏的范围逐渐减小并消失，有利于“充填条带-直接顶”复合承载结构的稳定。随着充填间距的减小，直接顶承载能力增强，充填条带受力更加均匀，有利于“充填条带-直接顶”结构的稳定。考虑到结构充填开采后的地下空间开发利用，以直接顶顶部垂直应力大小和充填体与直接顶的塑性破坏范围为主要判定依据，确定充填间距可取 2~5m。
64.随着充填条带宽度的减小，空顶区上方直接顶顶部承载力先增大后减小。充填条带上方和空顶区上方直接顶顶部垂直应力差距逐渐变小，宽度为 2m 时受力更加均匀，有利于空顶区上方直接顶顶部对上覆岩层的承载。充填条带宽度的减小使直接顶底部自承载能力先增加后减小，宽度为 2m时空顶区上方直接顶底部垂直应力最大，即自承载效果最佳。综上所述，随着充填条带宽度的减小，充填条带设计强度增大，直接顶承载力先增加后减小，在间距 2m 时最大；充填条带受力更加均匀，有利于充填条带的稳定；但与充填间距相比，充填条带宽度对“充填条带-直接顶”结构的稳定性影响不大；以直接顶顶部垂直应力大小和充填体与直接顶的塑性破坏范围为主要判定依据，确定充填条带合理宽度应在 2m 左右。
65.在充填前，将模板所需材料由巷道运输进入充填区域，在充填液压支柱的保护下拼接模板，先分别组成模板体系与三角支架体系；然后将两部分组合起来，模板主背楞(模板的主背楞即为双十号槽钢)双十号槽钢在每两块相邻模板用芯带连接并用芯带销加固，模板体系与三角支架在每道横背楞和支架的相交点用槽钢背楞扣件固定。在充填液压支柱的保护下将模板拼接完成，再推移至充填位置，此时模板三角支架部分可起到临时支护的作用。在模板的面板处布置止水式对拉螺杆来固定两侧模板并在充填时提供绝大部分侧向支撑力，增强充填体和模板的稳定性。