一种沿空留巷混凝土充填墙环形气囊模板技术领域
本发明涉及一种气囊模板，具体是一种沿空留巷混凝土充填墙环形气囊模板。
背景技术
沿空留巷采用无煤柱开采方式，即仅开掘一条巷道作为上一采面的回采巷道和下
一采面的沿空留巷使用，极大地提高了煤炭回采率，节约了宝贵的煤炭资源，缓解采掘接替
紧张局面，是近些年来的煤矿回采和巷道合理布置的一场重大的技术革命。但随着我国浅
部煤炭资源逐渐枯竭，逐渐转入深部煤层开采，同时伴随矿山压力显现明显、地压力增大、
巷道变形严重、井巷工程维护困难、返修率高、返修成本增加等一系列问题，特别是老顶板
断裂致使沿空留巷巷旁充填体顶部受力不均匀，带来充填体偏压受力，轻者致充填体大变
形或滑移、严重的可使其整体失稳破坏，带来顶板冒落、瓦斯突出、采空区突水等安全隐患。
现有巷旁充填技术还面临以下问题：随着采煤机械化水平的提高，采面“三机”实
施连续开采，常用的巷旁充填工艺和施工方法为间断性作业方式，很难跟得上采煤速度，严
重影响回采效率；常用的刚性模板存在巷旁充填接顶效果差、易跑浆、无法实现饱满接顶且
砼快速承压作用；采用充填袋作为模板时，存在充填袋易挤压下坠打皱，刚浇注好的混凝土
在充填袋内易受压流动变形以至于影响砼终凝强度，可能会造成沿空留巷失败或返修成本
增加；常用的沿空留巷巷旁充填施工工艺繁琐，工人劳动强度大，往往需要架设模板和拆除
模板等工艺，不仅造成时间上的浪费，还很难实现充填和加固支护墙体快速连续化作业。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种沿空留巷混凝土充填墙环形气囊
模板，其结构简单，使用方便，无需拆除模板，具有充填接顶效果好，在灌注时不会发生混凝
土跑浆现象，能很好地使灌注后的混凝土凝结，保证其最终充填墙体的强度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种沿空留巷混凝土充填墙环形
气囊模板，包括环形气囊压力袋和单向砼灌注阀门，所述环形气囊压力袋为四周封闭结构
围成一充填腔；所述单向砼灌注阀门穿过环形气囊压力袋的一侧与充填腔贯通连接，环形
气囊压力袋上设有单向阀充气孔、排气孔Ⅰ和排气孔Ⅱ，环形气囊压力袋上设有水平侧限锚
杆预制孔，充填腔的顶部设有顶部纵向加筋带和顶部横向加筋带，充填腔的底部设有底部
横向加筋带和底部纵向加筋带。
进一步，在充填腔的顶部及底部分别设有防跑浆翼缘带；增加防跑浆翼缘带，无论
是顶底板围岩完整性好还是属易破碎顶底板，砼灌浆浆液均可依靠自身重力作用对防跑浆
翼缘带压实、压紧，防止环形气囊压力袋接顶底的边缘发生跑浆和溢浆现象，而且可以保证
砼注浆浆液与顶底板围岩直接充分接触，大大提高砼与顶底板围岩的粘结力和锯齿咬合
力、充分填充顶底板围岩裂隙和不良接触面。
进一步，所述的水平侧限锚杆预制孔为蓬松的筒状结构；采用蓬松的筒状结构不
仅保证环形气囊压力袋体内充气压后紧密闭合，完全包裹水平侧限锚杆，有效预防跑浆现
象；而且可使水平侧限锚杆与灌注混凝土直接接触，粘结力更强。
进一步，所述环形气囊压力袋的材质为本质安全型橡胶或PVC材料或高强塑料。
与现有技术相比，本发明采用环形气囊压力袋的方式，通过抗位移锚固装置和水
平侧限加固装置对环形气囊压力袋固定；抗位移锚固装置把环形气囊模板和顶底板结合成
整体，增强了混凝土充填墙体纵向抗剪切、抗滑移、抗变形作用，有效防止了充填墙体偏压
失稳破坏；水平侧限加固装置能有效限制充填墙体的横向变形，保证沿空留巷成功留设，后
期变形量小，能够抵抗多次顶板来压，提高砼墙体整体稳定性；环形气囊压力袋结构，在向
充填腔内部灌注混凝土前需充气，担负刚柔性模板支架使用，在环形气囊压力袋放气后，对
其内充填混凝土，两者共同构筑沿空留巷巷旁充填墙体，整个流程取消了架钢模板和拆钢
模板的环节，中间注浆流程无需等待，减少工人劳动强度，节省工序衔接时间，实现了连续
化快速充填作业，可紧跟工作面推进速度。
附图说明
图1是本发明中环形气囊模板的主视图；
图2是图1中A-A剖面图；
图3是本发明中环形气囊模板充气的主视图；
图4是图3中A-A剖面图；
图5是本发明中环形气囊模板内浆液注浆的主视图；
图6是图5中A-A剖面图；
图7是本发明中环形气囊模板气压排气的主视图；
图8是图7中A-A剖面图；
图9是本发明中环形气囊模板浆液注浆的主视图；
图10是图9中A-A剖面图；
图11是本发明的立体结构示意图；
图12是本发明中抗位移锚固装置的立体结构透示意图；
图13是本发明中抗位移锚固装置和水平侧限加固装置的立体结构示意图；
图14是本发明的施工实例平面示意图。
图中：1、抗滑移锚杆，2、充填墙体顶板锚索，3、抗滑移锚栓，4、挂模铁丝，5、水平侧
限锚杆预制孔，6、水平侧限锚杆，7、单向砼充填阀门，8、排气孔Ⅰ，9、单向阀门充气孔，10、采
空区，11、充填腔，12、沿空留巷，13、顶部纵向加筋带，14、顶部横向加筋带，15、底部横向加
筋带，16、底部纵向加筋带，17、采煤工作面，18、液压支架，19、已砌筑的充填墙体，20、排气
孔Ⅱ，21、充填墙体顶板锚杆，22、环形气囊压力袋，23、防跑浆翼缘带。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1至图14所示，本发明包括环形气囊压力袋22和单向砼灌注阀门7，所述环形
气囊压力袋22为四周封闭结构围成一充填腔11；所述单向砼灌注阀门7穿过环形气囊压力
袋22的一侧与充填腔11贯通连接，环形气囊压力袋22上设有单向阀充气孔9、排气孔Ⅰ8和排
气孔Ⅱ20，环形气囊压力袋22上设有水平侧限锚杆预制孔5，充填腔11的顶部设有顶部纵向
加筋带13和顶部横向加筋带14，充填腔11的底部设有底部横向加筋带15和底部纵向加筋带
16。
进一步，在充填腔11的顶部及底部分别设有防跑浆翼缘带23；增加防跑浆翼缘带
23，无论是顶底板围岩完整性好还是属易破碎顶底板，砼灌浆浆液均可依靠自身重力作用
对防跑浆翼缘带23压实、压紧，防止环形气囊压力袋22接顶底的边缘发生跑浆和溢浆现象，
而且可以保证砼注浆浆液与顶底板围岩直接充分接触，大大提高砼与顶底板围岩的粘结力
和锯齿咬合力、充分填充顶底板围岩裂隙和不良接触面。
进一步，所述的水平侧限锚杆预制孔5为蓬松的筒状结构；采用蓬松的筒状结构不
仅保证环形气囊压力袋22体内充气压后紧密闭合，完全包裹水平侧限锚杆6，有效预防跑浆
现象；而且可使水平侧限锚杆6与灌注混凝土直接接触，粘结力更强。
进一步，所述环形气囊压力袋22的材质为本质安全型橡胶或PVC材料或高强塑料。
工作过程为：
在巷旁混凝土墙体前方、沿着沿空留巷方向对应位置按照常规施工方法施加充填
墙体顶板锚杆21、顶板锚杆托盘、充填墙体顶板锚索、锚栓托盘、锚具及钢筋网的进行支护，
同时一并施工顶、底板的锚栓钻孔和锚栓扩孔，在顶、底板对应钻孔中锚固抗滑移锚栓3，接
着套上n型托盘，其内上紧螺母；留出沿空留巷巷旁待充填墙体的空间尺寸，若靠近采空区
10一侧矸石冒落严重或顶板稳定性较差时，在靠近采空区10一侧施作木支柱或背板皮支撑
顶板，保证待充填墙体顶板稳定；在待充填的空间位置，放置沿空留巷混凝土充填墙环形气
囊模板，铺平底部横向加筋带15和底部纵向加筋带16；在环形气囊压力袋22内，安装抗滑移
锚杆1，使其内螺纹拧紧到抗滑移锚栓3外螺纹上；在环形气囊压力袋22两侧的水平侧限锚
杆预制孔5对穿水平侧限锚杆6，在水平侧限锚杆6两端安装水平侧限锚杆锚具；采用挂模铁
丝4将环形气囊压力袋22悬吊固定到顶板锚杆或钢筋网位置，挂模铁丝4既可以直接绑扎顶
板易于悬挂点，也可采用挂钩形式直接悬挂；模板安装完成后，先关闭排气孔Ⅰ8和排气孔Ⅱ
20，然后采用打气筒或压风管对接单向阀门充气孔，向环形气囊压力袋22体内充气，保证气
囊压力袋22与顶底板完全接触以防跑浆，并保持气压稳定；完成充气后，关闭单向阀门充气
孔9，将单向砼灌注阀门7连接混凝土泵送设备，通过单向砼灌注阀门7向充填腔11内部灌注
混凝土浆液，此时顶底板的防跑浆翼缘带23依靠注浆浆液自身重力作用压实、压紧，待浆液
灌注饱满后，及时关闭单向砼灌注阀门7，拔出混凝土灌注管路，静置凝结一段时间，待混凝
土达到预设强度；完成多个沿空留巷混凝土充填墙环形气囊模板的安装与其内部充填腔11
的混凝土灌注，当充填腔11内灌注的混凝土达到预设强度后，打开排气孔Ⅰ8和排气孔Ⅱ20，
将混凝土灌注管路连接其中一个排气孔，向环形气囊压力袋22内灌注混凝土，同时其另一
个排气孔向外排气，待环形气囊压力袋22内浆液饱满后停止灌注，静置凝结一段时间待其
强度达到后，使环形气囊压力袋22内的混凝土和充填腔内的混凝土共同构筑巷旁墙体。