一种用于沿空留巷可折叠骨架膜袋填充墙/体及施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于沿空留巷可折叠骨架膜袋填充墙/体及施工方法，属于沿空留巷巷旁支护领域。

背景技术

巷旁支护是沿空留巷时，在巷道靠采空区一侧架设各种支护物的护巷方法，现有的巷旁支护通常包含以下几种，如专利号为CN110107350A的申请公开了一种柱体式沿空留巷巷旁充填模板及其使用方法，该充填模板整体性较差，模板无法折叠收纳，需在现场施工组装，且无法实现模块化设计施工；专利号为CN109209485A的申请公开了一种充填开采梯形巷旁支护体及支护方法，该巷旁支护方法是采用采空区煤矸石作为原材料，采用钢筋网挂设，混凝土喷涂等工艺，因此施工复杂，施工劳动强度大；专利号为CN106677804B的申请公开了一种沿空留巷巷旁支护系统及其构筑方法，该巷旁支护系统采用墩柱作为支撑体系，侧面挂设钢筋网片并喷涂轻骨料混凝土，因此存在施工工艺较为复杂，施工工序多的问题。

综上，现有巷旁支护普遍存在施工工艺步骤较多，施工劳动强度较大，工厂预制构件普遍较大，不易运输，经济性差，且采空区密封性差，支护整体性差等问题，因此亟需一种能够实现支护体模板的收缩折叠，方便运输，易于施工，施工劳动强度小，整体性好且采空区密封性好的综合性模板体系。

发明内容

本发明提供一种用于沿空留巷可折叠骨架膜袋填充墙/体及施工方法，通过工厂预制，达到易于收纳运输，现场方便安装，施工劳动强度低，采空区密封性好以及整体性好的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于沿空留巷可折叠骨架膜袋填充墙/体，包括四根竖向杆，相邻竖向杆之间布设剪铰骨架，相互支撑形成顺次拼接的第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面；

相邻竖向杆的顶端通过柔性绳索两两连接，同样的相邻竖向杆的底端通过柔性绳索两两连接，分别形成顶面及底面，顶面、底面、第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面构成内部为空腔的方体结构；

推拉剪铰骨架，第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面可折叠；

作为本发明的进一步优选，所述剪铰骨架包括若干剪铰杆，若干剪铰杆交错布设通过铰连接成菱形状结构；

作为本发明的进一步优选，每根竖向杆由顶端至底端均匀安装若干铰支座，剪铰杆的端部与竖向杆通过铰与铰支座铰接形成连接；

作为本发明的进一步优选，在竖向杆靠近端部位置分别开设滑道，铰支座嵌设在滑道内，剪铰杆通过铰支座与竖向杆连接时，可沿着滑道进行滑行；

作为本发明的进一步优选，若干剪铰杆交错布设时，两根剪铰杆在交叉处通过铰铰接形成剪铰杆铰点；

作为本发明的进一步优选，在顶面及底面内同样通过若干剪铰杆交错布设形成棱形状结构；

作为本发明的进一步优选，在第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面、第四剪铰面、顶面及底面的内部及外部均覆设土工布，位于相同面两侧的土工布缝制形成六个独立膜袋，且在每个独立膜袋内两侧土工布之间连接吊筋绳；

作为本发明的进一步优选，在方体结构相对的侧面上分别开设对拉孔，若干对拉钢绞线分别穿设对应对拉孔，对拉钢绞线伸出方体结构的部分通过螺栓锁紧；

六个独立膜袋沿着相邻接缝缝制形成方体结构；

作为本发明的进一步优选，在每个独立膜袋位于外部一侧的土工布的角位置开设溢出孔，同侧土工布靠近侧边位置开设未贯通的灌浆孔；在顶面四个顶角中，位于对角线上的其中两个顶角位置开设贯通的灌浆孔，另外两个顶角位置开设溢出孔；

基于任一所述用于沿空留巷可折叠骨架膜袋填充墙/体的施工方法，包括以下步骤：

第一步，准备四根竖向杆，每根竖向杆由顶端至底端分别安装若干铰支座，将剪铰杆沿着顺时针或者逆时针方向通过铰与铰支座进行铰接；

第二步，剪铰杆与剪铰杆之间通过铰交错铰接，在相邻竖向杆之间形成棱形结构；

第三步，四根竖向杆之间形成第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面，相邻竖向杆的顶端通过柔性绳索两两连接，相邻竖向杆的底端通过柔性绳索两两连接，分别形成顶面及底面；

第四步，在顶面与底面采用第二步方法同样形成棱形结构；

第五步，在六个面的内外侧分别覆设土工布，将剪铰杆构成的剪铰骨架全部覆盖，在独立膜袋内设置吊筋绳，再将每个面内外侧土工布缝制形成密封膜袋，共制作成六个独立膜袋；

第六步，在方体结构相对的剪铰面上分别开设对拉孔，若干对拉钢绞线分别穿设对应对拉孔，对拉钢绞线伸出方体结构的部分通过螺栓锁紧；

第七步，将六个独立膜袋相邻之间沿接缝缝制形成具有独立内腔的方体结构；

第八步，将缝制完毕的方体结构进行折叠，装车运输至施工现场，用外力将其展开，调整位置与角度；

第九步，先将灌浆料由膜袋上未贯通的灌浆孔灌入，且注浆顺序为第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面、第四剪铰面至底面进行，待膜袋形成板体，即可作为填充墙体模板；

第十步，将充填料通过位于方体结构对角线上贯通的灌浆孔内充填，直至溢出孔内溢出充填料，完成充填，此时对拉钢绞线处于受拉状态。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的填充墙/体为可折叠式柔性充填体，其自重轻，能够实现工厂预制，成品收纳效果佳，方便运输，节约了运输成本；

2、本发明为折叠式结构，运输至施工现场后易整体展开，施工方便，劳动强度小，充填体整体性佳，沿空留巷巷旁支护可实现密闭采空区；

3、本发明可根据巷旁支护体工程要求设置模块化单体，实现各单体分仓注浆，保证注浆质量，同时各单体之间采用机械连接，减少动火焊接，其整体稳定性较佳。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的优选实施例中可折叠骨架膜袋填充体完全展开状态示意图；

图2是本发明提供的优选实施例中可折叠骨架膜袋填充体展开/折叠过程状态示意图；

图3是本发明提供的优选实施例中可折叠骨架膜袋填充体纵向完全折叠状态示意图；

图4是本发明提供的优选实施例中可折叠骨架膜袋填充体完全折叠状态示意图；

图5是本发明提供的优选实施例中安装对拉钢绞线后整体结构示意图；

图6是本发明提供的优选实施例中第一剪铰面、第三剪绞面的剪铰骨架示意图；

图7是本发明提供的优选实施例中第二剪绞面、第四剪绞面的剪铰骨架示意图；

图8是本发明提供的优选实施例中竖向杆安装铰支座的结构示意图；

图9是本发明提供的优选实施例中竖向杆在外接独立单体时设置铰支座的结构示意图；

图10a-图10b是本发明提供的优选实施例中铰支座的结构示意图；

图11a-图11b是本发明提供的优选实施例中铰支座安装铰的连接示意图；

图12是本发明提供的优选实施例中多个剪铰杆交叉处通过铰连接的示意图；

图13a-图13b是本发明提供的优选实施例中在竖向杆靠近端部位置开设滑道的结构示意图；

图14-图15是本发明提供的优选实施例中不同侧独立膜袋上开设的未贯通的灌浆孔与溢出孔示意图；

图16是本发明提供的优选实施例中方体结构中开设贯通的灌浆孔与溢出孔结构示意图；

图17是本发明提供的优选实施例中布设吊筋绳的示意图；

图18是本发明提供的优选实施例中对拉钢绞线示意图。

图中：1为第二剪绞面，2为第三剪绞面，3为剪铰杆铰点，4为竖向杆，5为柔性绳索，6为竖向杆的顶端，7为位于顶部的剪铰杆铰点，8为对拉钢绞线，9为滑道，10为灌浆孔，11为溢出孔，12为吊筋绳，13为土工布。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

针对目前市面上的巷旁支护普遍存在施工工艺步骤较多，施工劳动强度较大等一系列的问题，本申请提出了一种填充墙/体，其依据现场施工情况可在工厂提前预制生产出相应尺寸的剪铰杆、膜袋以及对拉钢绞线，将这些预制产品进行拼接组装，同时剪铰杆的设置实现了填充墙/体的可折叠，运输前进行折叠，至施工现场后再打开即可，因此解决了目前沿空留巷巷旁支护模板安装工作量大、支护效果差、密闭采空区效果差、整体性差，工厂预制构件较大，运输不便、运输成本较高等问题。

具体的，如给出的图5所示的优选实施例，包括四根竖向杆4，相邻竖向杆之间布设剪铰骨架，相互支撑形成顺次拼接的第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面；剪铰骨架在推拉力的作用下可进行折叠伸缩，解决了运输困难的难题；为了进一步方便收纳，相邻竖向杆的顶端6通过柔性绳索5两两连接，同样的相邻竖向杆的底端通过柔性绳索两两连接，分别形成顶面及底面，这里柔性绳索采用质轻高强的柔性绳索；从图5中可以明显看出，顶面、底面、第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面构成内部为空腔的方体结构，由于竖向杆的顶端及底端均是通过柔性绳索连接，那么推拉剪铰骨架，图1-图2所示，第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面可折叠，起到收缩时不占空间的目的，同时柔性绳索的设置还可以在剪铰骨架展开时对四根竖直杆起到约束作用。在优选实施例中，本申请将方体结构设置成了长方体结构，为了便于描述，长方体面积较小的两个侧面如图6所示，分别定义为第一剪绞面和第三剪绞面2，长方体面积较大的两个侧面如图7所示，分别定义为第二剪绞面1和第四剪绞面，使用时，第一剪绞面和第三剪绞面、第二剪绞面和第四剪绞面可以如图3所示分别独立进行展开折叠，也可以如图4所示全部折叠。

要实现剪绞面的推拉可折叠，剪铰骨架的布设方式有多种，本申请给出了一种优选实施例，即剪铰骨架包括若干剪铰杆，若干剪铰杆交错布设通过铰连接成菱形状结构，具体的连接方式为图8所示，每根竖向杆由顶端至底端均匀安装若干铰支座，剪铰杆的端部与竖向杆通过铰与铰支座铰接形成连接，铰支座的结构如图10a-图10b所示，铰支座与铰的连接如图11a-图11b所示；每个长方体为一个单体，由于本申请可以实现若干单体的连接，从而增加柔性模板展开级数，那么此时如图9所示，竖向杆的侧壁上对称布设铰支座，即可实现多个单体的铰接。当然多个单体之间的连接，可以为与直墙的直接连接，也可以为曲面墙转动连接。若干剪铰杆交错布设时，图12所示，两根剪铰杆在交叉处通过铰铰接形成剪铰杆铰点3；由于结构内均通过铰进行连接，可以实现结构的伸缩折叠，这里需要指出的是，图2中可以看出，当整个结构处于展开状态时，位于顶部的剪铰杆铰点7高度/长度均低于竖向杆。

由于各个剪绞面在折叠时，剪铰杆与竖向杆之间需要一定展开收缩自由度，因此如图13a-图13b所示，在竖向杆靠近端部位置分别开设滑道9，铰支座嵌设在滑道内，剪铰杆通过铰支座与竖向杆连接时，可沿着滑道进行滑行。

本申请的顶面、底面以四根竖向杆作为支撑杆，在顶面及底面内同样通过若干剪铰杆交错布设形成棱形状结构，但是顶面以及底面的剪铰杆根数需根据充填墙/体厚度大小确定，以满足充填墙/体在厚度方向的展开收缩状况。

骨架成型后，需要在第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面、第四剪铰面、顶面及底面的内部及外部均覆设土工布13，位于相同面两侧的土工布缝制形成六个独立膜袋，且如图17所示，在每个独立膜袋内两侧土工布之间连接吊筋绳12，吊筋绳长度用来控制后期在独立膜袋内灌入混凝土时的厚度。

在长方体结构相对的侧面上分别开设对拉孔，这里如图5所示，在第二剪绞面与第四剪绞面开设对拉孔，若干对拉钢绞线8分别穿设对应对拉孔，对拉钢绞线如图18所示，对拉钢绞线伸出方体结构的部分通过螺栓锁紧；当整个骨架结构在收缩时，对拉钢绞线处于松弛状态，不占用收纳空间，当骨架结构完全展开时，当第二剪绞面与第四剪绞面的独立膜袋注浆完成后，对拉钢绞线会处于受拉状态或者微松弛状态；六个独立膜袋沿着相邻接缝缝制形成方体结构，此方体结构为一个具有独立空间的长方体，继续将充填料充填进独立空间，整个填充墙/体完成后，对拉钢绞线会完全处于受拉状态对第二剪绞面与第四剪绞面产生一定的约束作用。上述填充是基于单个单体进行填充，当包含多个单体时，可分别为多个单体进行填充，即分仓注浆，既满足各段填充质量，又能够灵活设置设置巷旁支护体长度，为运输提供便利。

为了方便注浆，图14-图15所示，在每个独立膜袋位于外部一侧的土工布的角位置开设溢出孔11，同侧土工布靠近侧边位置开设未贯通的灌浆孔10；对于整个方型结构，图16所示，在顶面四个顶角中，位于对角线上的其中两个顶角位置开设贯通的灌浆孔，另外两个顶角位置开设溢出孔11。

最后，本申请还给出了关于上述实施例的施工方法，包括以下步骤：

第一步，准备四根竖向杆，每根竖向杆由顶端至底端分别安装若干铰支座，将剪铰杆沿着顺时针或者逆时针方向通过铰与铰支座进行铰接；

第二步，剪铰杆与剪铰杆之间通过铰交错铰接，在相邻竖向杆之间形成棱形结构；

第三步，四根竖向杆之间形成第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面以及第四剪铰面，相邻竖向杆的顶端通过柔性绳索两两连接，相邻竖向杆的底端通过柔性绳索两两连接，分别形成顶面及底面；

第四步，在顶面与底面采用第二步方法同样形成棱形结构；

第五步，在六个面的内外侧分别覆设土工布，将剪铰杆构成的剪铰骨架全部覆盖，在独立膜袋内设置吊筋绳，再将每个面内外侧土工布缝制形成密封膜袋，共制作成六个独立膜袋；

第六步，在方体结构相对的剪铰面上分别开设对拉孔，若干对拉钢绞线分别穿设对应对拉孔，对拉钢绞线伸出方体结构的部分通过螺栓锁紧；

第七步，将六个独立膜袋相邻之间沿接缝缝制形成具有独立内腔的方体结构；

第八步，将缝制完毕的方体结构进行折叠，装车运输至施工现场，用外力将其展开，调整位置与角度；

第九步，先将灌浆料由膜袋上未贯通的灌浆孔灌入，且注浆顺序为第一剪铰面、第二剪铰面、第三剪铰面、第四剪铰面至底面进行，待膜袋形成板体，即可作为填充墙体模板；

第十步，将充填料通过位于方体结构对角线上贯通的灌浆孔内充填，直至溢出孔11内溢出充填料，完成充填，此时对拉钢绞线处于受拉状态。

综上可知，本申请将编好号的剪铰杆进行拼装，铰支座与其他面剪铰杆进行铰接拼装，剪铰骨架拼接完成后，将剪铰骨架完全展开，分别在剪铰骨架面进行挂网，设置吊筋绳，接着将独立膜袋进行密封缝制，且将除顶面外其他独立膜袋拼接缝制成一个整体，将对拉钢绞线对穿预设在第二剪绞面、第四剪绞面的对拉孔，用钢片及螺栓固定，完成长方体内部构件布置后，将顶面的独立膜袋进行缝制密封形成长方体密封空间，将此长方充填体折叠后运输到施工现场，折叠充填体定位后进行展开，将浆体沿独立膜袋预设注浆孔注浆，待浆体硬化后再往独立空间长方体内充填相应充填材料，即完成相应巷旁支护；通过此方法获得的柔性模板，能够解决目前沿空留巷巷旁支护模板安装工作量大、支护效果差、密闭采空区效果差、整体性差，工厂预制构件较大，运输不便、运输成本较高等问题，实现了巷旁支护体骨架易于折叠运输，节约运输成本，增加了巷旁支护体的密封性、连续性及稳定性。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。