用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法技术

本发明专利技术公开了一种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法，包括充填管、设置在填充区内外侧之间的围堰支架、操作平台、人行爬梯和若干充填袋，围堰支架包括至少两排沿巷道截面布置的钢骨架和垂直连接于钢骨架间的水平纵杆，充填管穿过填充区顶部与充填袋连通，操作平台和人行爬梯依次连通的架设在紧邻填充区内侧布置的第二排钢骨架外，充填袋由下至上的逐层叠砌在紧邻填充区内侧布置的两钢骨架之间的水平纵杆上，在填充区内侧填充有空区胶结充填体，充填袋与空区胶结充填体同层交替布置。本发明专利技术具有安全性好、构筑效率高、劳动强度小，封闭效果好，成本低，成型快速的特点。

【技术实现步骤摘要】
用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法
本专利技术涉及地下采矿
，具体涉及一种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法。
技术介绍
充填采矿法是在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行矿块回采的采矿方法。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业安全，能有效保护地表沉陷，是深部开采时控制地压的有效措施。目前充填采矿法在金属非金属矿山中使用的越来越广泛。随着采矿技术与装备的革新，矿山开采已朝着智能化、规模化、集约化方向发展。国内外矿山普遍采用较大的采场结构参数，如阶段空场嗣后充填采矿法，矿山阶段高度可达到120m以上，开采后形成的采空区规模较大；再者，为了提高生产效率，地下矿山多采用大型化的采矿装备进行开采，井下铲运机斗容已达到10m3以上，为了满足机械设备的运行和安全要求，巷道断面要求极大，这都给空区封堵与充填带来了极大困难。充填挡墙是充填采矿法中必不可少的一个工艺环节，其作用是在待充填采场空区底部入口的巷道中构筑密闭墙以封闭采空区，以防止空区充填料浆漏浆、跑浆等问题。尾砂充填挡墙的安全可靠性对井下工作人员、设备及正常生产是极其重要的安全保障。目前国内外充填挡墙的构筑主要包括：砌碹挡墙、料石挡墙、素混凝土挡墙及钢筋混凝土挡墙。素混凝土挡墙及钢筋混凝土挡墙可以应用于大断面巷道挡墙的构筑。经过长期的工程实践证明，现有的充填挡墙往往存在以下缺点：(1)砌碹挡墙和料石挡墙都是先采用空心砖等材料砌筑，再在挡墙外表面喷浆加固，砌筑一个小断面充填挡墙一般需要8-36h，养护周期一般要求3d以上，构筑成本约为0.4-1.0万元；该方式存在施工效率低、劳动强度大、作业周期长、挡墙不牢固的弊端，挡墙垮塌及跑浆事故屡屡发生，严重者会导致井下设备报废及人员伤亡，且不能满足大断面巷道安全需求，因此基本只适用于小断面巷道封堵使用。(2)素混凝土挡墙是由不配钢筋的混凝土直接填充而成，因为没有钢筋支撑固结作用，素混凝土挡土墙都只能用于高度较小的重力式挡土墙，不能满足大断面巷道安全需求，只适用于小断面巷道使用。(3)钢筋混凝土挡墙是先用钢网、麻袋布、钢筋及模板等在挡墙设计的位置绑扎一个充填挡墙框架，将其固定在巷道顶底板及两帮预留的锚杆上。这种挡墙施工要求模板有足够的强度、刚度和稳定性，能承受新混凝土的重力侧压力及施工中可能产生的各项载荷，且模板接缝不得漏浆。浇筑混凝土后需要利用振动棒充分振捣，以保证混凝土密实，无蜂窝麻面，同时，为保证混凝土的完整性，需要对整个挡墙混凝土同时浇筑，避免因不同充填时间下料浆凝结出现的时差缝隙，保证封堵效果，使上下形成一整体端面，这对于大断面巷道施工难度大、施工时间长、施工成本高，且只有等挡墙中的料浆完全凝结固化后才能对充填区内侧进行尾砂充填，致使空区尾砂充填的时间无法进一步缩短，影响采矿工程的整体进度。该方式存在施工工艺复杂，造价成本高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种施工方便、灵活，施工时间短，结构稳定的用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法。本专利技术提供的这种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，包括充填管，还包括设置在填充区内、外侧之间的围堰支架、操作平台、人行爬梯和若干充填袋，所述围堰支架包括至少两排沿巷道截面布置的钢骨架和垂直连接于钢骨架间的水平纵杆，所述充填管穿过填充区顶部与充填袋连通，所述操作平台和人行爬梯依次连通的架设在紧邻填充区内侧布置的第二排钢骨架外，所述充填袋由下至上的逐层叠砌在紧邻填充区内侧布置的两钢骨架之间的水平纵杆上，在所述填充区内侧填充有空区胶结充填体，所述充填袋与空区胶结充填体同层交替布置。为保护充填袋不向外倾倒，在所述充填袋上缠绕有与钢骨架或巷道内壁固接的钢筋。为防止充填袋外鼓，在所述充填袋与钢骨架之间布置有辅助封板。为加快充填效率，所述充填管至少通过两个充填支管与不同的充填袋相连，各充填支管上至少设有两个管线阀门。所述充填支管采用波纹土工软管。本专利技术还公开了一种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙的构筑方法，包括如下步骤：a、在填充区顶部铺设充填管；b、在填充区内、外侧之间架设围堰支架，该围堰支架由沿巷道截面布置的钢骨架和垂直连接于钢骨架间的水平纵杆组成，所述钢骨架的排数随围堰支架高度的递增而增加，所述钢骨架至少有两排；c、在紧邻填充区内侧布置的第二排钢骨架外依次架设相互连通的操作平台和人行爬梯；d、在紧邻填充区内侧布置的两钢骨架之间最底部的水平纵杆上铺设一层充填袋，通过充填管将料浆送至该层充填袋内并逐个充满，待该层充填袋内料浆凝固后，再向填充区内侧填充与该层充填袋等高的空区胶结充填体；e、重复上述步骤d，由下至上、逐层交替的进行上一层充填袋的叠砌和上一层空区胶结充填体的填充，直至最上部的充填袋和空区胶结充填体充填并接顶，形成充填挡墙；f、充填挡墙养护达到设计强度。在步骤b中的围堰支架安装前，需清理空区底板上的碎石，遇碎石较多无法清理时，可先在松石上铺设土工布或调整围堰位置。为防止充填袋外鼓，在步骤b中的围堰支架安装完成后，在紧邻填充区内侧布置的两排钢骨架对应面上布置有由木板或竹篱制成的辅助封板。为保护充填袋不向外倾倒，在步骤d中，每隔5米，用钢筋缠绕相邻铺设的充填袋后，将钢筋的两端固接在与填充区内侧对接的钢骨架或巷道内壁上。为提高空区充填接顶率，在所述步骤d中，料浆由高铝水泥制备而成或添加有充填膨胀剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、由于充填袋为柔性膜材，在充填料浆的重力作用下，能够严密的与巷道内壁贴合，具有对不同巷道轮廓的自适应性，封闭效果好，适应性强，可广泛适用于各种封堵断面。2、由于充填袋为柔性膜材，在充填料浆的重力作用下，能够严密的与相邻充填袋贴合，填充充填袋后可直接逐层交替充填空区，由于一层空区胶结充填体产生的侧压力远远小于整体充填产生的侧压力，在每层充填袋灌浆后，不需要等其内料浆完全凝结固化即可对充填区内侧进行充填，可进一步缩短空区充填的速度，加快采矿工程的整体进度。3、待空区充填结束并养护至要求强度后，可视空区安全状况对充填袋挡墙外侧的支架及脚手板进行回收再利用，进一步降低构筑成本。4、在巷道内架设围堰支架对充填袋进行强力支撑，可有效降低充填挡墙破损泄露的情形，不会造成突发性大规模跑浆事故。5、充填管穿过填充区顶部进入到充填作业区，从高处向低处下料充填采空区，利用充填管的管道压力及充填料浆中的充填膨胀剂等实现空区全面接顶，封闭效果好。本专利技术具有安全性好、构筑效率高、劳动强度小，封闭效果好，成本低，成型快速的特点。附图说明图1为本专利技术中尾砂充填挡墙的结构示意图。图2为图1中A-A处剖视结构示意图。图3为图1中B-B处剖视结构示意图。图中示出的标记及所对应的构件名称为：1、充填管；2、围堰支架；3、操作平台；4、人行爬梯；5、充填袋；6、空区胶结充填体；7、空区顶板；8、空区底板；9、空区侧帮；10、人行平台；11、填充区内侧；12、填充区外侧；13、滤水管；14、接顶排气管；21、钢骨架；22、水平纵杆；51、钢筋；52、辅助封板；211、立杆；212、水平横杆。具体实施方式从图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，包括充填管(1)，其特征在于：还包括设置在填充区内、外侧之间的围堰支架(2)、操作平台(3)、人行爬梯(4)和若干充填袋(5)，所述围堰支架包括至少两排沿巷道截面布置的钢骨架(21)和垂直连接于钢骨架间的水平纵杆(22)，所述充填管穿过填充区顶部与充填袋连通，所述操作平台和人行爬梯依次连通的架设在紧邻填充区内侧布置的第二排钢骨架外，所述充填袋由下至上的逐层叠砌在紧邻填充区内侧布置的两钢骨架之间的水平纵杆上，在所述填充区内侧填充有空区胶结充填体(6)，所述充填袋与空区胶结充填体同层交替布置。

【技术特征摘要】
1.一种用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，包括充填管(1)，其特征在于：还包括设置在填充区内、外侧之间的围堰支架(2)、操作平台(3)、人行爬梯(4)和若干充填袋(5)，所述围堰支架包括至少两排沿巷道截面布置的钢骨架(21)和垂直连接于钢骨架间的水平纵杆(22)，所述充填管穿过填充区顶部与充填袋连通，所述操作平台和人行爬梯依次连通的架设在紧邻填充区内侧布置的第二排钢骨架外，所述充填袋由下至上的逐层叠砌在紧邻填充区内侧布置的两钢骨架之间的水平纵杆上，在所述填充区内侧填充有空区胶结充填体(6)，所述充填袋与空区胶结充填体同层交替布置。2.根据权利要求1所述的用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，其特征在于：在所述充填袋上缠绕有与钢骨架或巷道内壁固接的钢筋(51)。3.根据权利要求1所述的用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，其特征在于：在所述充填袋与钢骨架之间布置有辅助封板(52)。4.根据权利要求1所述的用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，其特征在于：所述充填管至少通过两个充填支管与不同的充填袋相连，各充填支管上至少设有两个管线阀门。5.根据权利要求4所述的用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙，其特征在于：所述充填支管采用波纹土工软管。6.一种如权利要求1至5任一所述用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙的构筑方法，其特征在于包括如下步骤：a、在填充区顶部铺设充填管(1)；b、在填充区内、外侧之间架设围堰支架(2)，该围堰支架由沿巷道截面布置的钢骨架(21)和垂直连接于钢骨架...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏，黄英华，柳小胜，罗佳，何环莎，吕冠颖，苏伟，郭晓强，覃敏，朱青凌，吴亚斌，朱必勇，王长军，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43