一种充填挡墙及其构筑方法技术

本发明专利技术公开了一种充填挡墙，包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。本发明专利技术设计合理、结构简单且便于使用，相对于现有技术复杂的结构、平面形状的墙体以及复杂的建造过程，本发明专利技术采用了圆弧形的墙体来作为充填挡墙，使得砂浆对充填挡墙的作用力符合静水压力的力学模型特征，并利用弧面特点，进而在巷道走向上的力相应减小，同时横截面的惯性矩比直墙的惯性矩更大，抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。

【技术实现步骤摘要】
一种充填挡墙及其构筑方法
本专利技术属于填充采矿
，具体地说，特别涉及一种充填挡墙及其构筑方法。
技术介绍
充填挡墙是充填采矿法的有机组成。充填挡墙将料浆有效封闭在密闭采空区内，是保证充填料浆在采空区内实现预定功能的重要保障。充填挡墙的稳定性对井下采空区安全、人员设备的安全和采充周期的有效调节具有重要作用。目前国内外矿山主要采用以下几类充填挡墙结构：混凝土挡墙、砖砌挡墙、木制挡墙、砂包挡墙、废石挡墙等。传统挡墙砌筑工程量大，同时抗弯能力差，容易产生局部位移变形开裂甚至倒塌，进而导致跑浆、漏浆事故发生。为避免出现墙体开裂跑浆事故，一般通过加厚挡墙，不但影响滤水效果，而且浪费人力物力，影响生产进度，增大采矿成本。用尾砂作为充填料浆时，通过对填充过程中的受力分析发现：充填挡墙所受侧向压力主要为充填料浆对挡墙的静压力及充填体自身固化凝结产生的膨胀力。根据采用尾砂作为填充料浆的现场经验,充填料浆在采空区内存在一定时间的水化硬化过程。刚充入采空区未凝结硬化的充填料表现出静态悬浊液的特征。在静止的理想液体中，既不存在切应力，也不存在拉应力，只有压应力。质点间的作用力以及质点与器壁间的相互作用，都以压应力的形式存在。根据水力学概念，将这种压应力称之为静水压力。静水压力具有两点特性：一是静水压力作为压应力，其方向必然与受力面的内法线方向相同；二是在静止液体内的任意位置处，各个方向产生的压应力大小相等，与其受力面的方位形状等无关，其内聚力C、内摩擦角值均可视为零，进而作用在充填挡墙上的作用力可理想化为流态物料的静态压力，可用静水压力理论进行分析。如图1所示，现有技术中采用的平直型墙体，墙体所受到砂浆的作用力均朝同一个方向。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种充填挡墙，包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。采用以上技术方案，本专利技术采用一堵圆弧形的挡墙作为充填挡墙，功能效果是能够对砂浆起到阻挡作用，其稳固性的理论依据是：刚刚充入采空区未凝结硬化的充填料表现出的是静态悬浊液，其力学模型可以按照静止的理想液体来建立，即不存在切应力和拉应力，只有压应力；质点间的作用力以及质点与器壁间的相互作用，都以压应力的形式存在，为静水压力。静水压力的特性是静水压力作为压应力，其方向必然与受力面的内法线方向相同，且静止液体内的任意位置处，各个方向产生的压应力大小相等，与其受力面的方位形状等无关。因此，通过实际的力学测试和分析，圆弧形充填挡墙所受压力的方向并不是直墙的平面式，而是沿径向分布，总的压力是各点压力在墙身对称线上投影的总和，故总压力相应减小；另外，墙面为圆弧形，截面惯性矩较直墙大，故抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。采用可透水的砖块来进行砌筑墙体，是为了帮助砂浆里面的水渗出，达到排水泄水的效果。进一步，为了增强排水泄水效果，在所述墙体上设置有泄水孔。进一步，为了防止砂浆排出，只让水渗出，所述泄水孔内设置有用于阻挡砂浆通过的反滤层。进一步，为了稳固地砌筑，保证墙体的稳定性，所述墙体的墙根和/或墙端形成在对应处的凹槽内。本专利技术的另一目的在于还提供了一种充填挡墙的构筑方法，包括在采场底部的出矿巷道底面和两侧壁之间，采用可透水的砖块逐层向上砌筑一圆弧形墙体，该墙体的圆弧向采空区的内部凸起，且圆弧的弧度范围≤π。进一步，在所述墙体的砌筑过程中，还包括在墙体上设置泄水孔，并在泄水孔内设置用于阻挡砂浆通过的反滤层。进一步，在墙体砌筑前，还包括在采场底部的出矿巷道底面或/和侧壁上挖设用于砌筑所述墙体的凹槽；所述墙体从出矿巷道底面上的所述凹槽起逐层向上砌筑；在侧壁挖设有凹槽时，墙体的两个墙端形成在侧壁上的所述凹槽内。有益效果：本专利技术设计合理、结构简单且便于使用，相对于现有技术复杂的结构、平面形状的墙体以及复杂的建造过程，本专利技术采用了圆弧形的墙体来作为充填挡墙，使得砂浆对充填挡墙的作用力符合静水压力的力学模型特征，并利用弧面特点，进而在巷道走向上的力相应减小，同时横截面的惯性矩比直墙的惯性矩更大，抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。附图说明图1是为现有平板形墙体的受力情况示意图。图2是本专利技术实施例一中侧视示意图。图3本专利技术实施例一中墙体受力情况示意图。图4是本专利技术实施例一中墙体的压强分布图。图5是本专利技术实施例一中墙体的弯矩分布图。图6是本专利技术实施例一中墙体示意图。图7是图6中A-A剖视示意图。图8是本专利技术实施例二的墙体示意图。图9是本专利技术实施例二的侧视示意图。图10是本专利技术实施例二中墙体受力情况示意图。图11是本专利技术实施例二中墙体的压强分布图。图12是本专利技术实施例二中墙体的弯矩分布图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：实施例一如图2、图6和图7所示的充填挡墙，具有圆弧形的墙体1，且墙体1的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，在本实施例中作为优选，墙体1的弧度为1。墙体1采用可透水的砖块砌筑而成。墙体1的墙根和/或墙端形成在对应处的凹槽内。以上墙体1在砌筑前，在采场底部的出矿巷道底面或/和侧壁上挖设用于砌筑墙体1的凹槽。以上墙体1在建造时，包括在采场底部的出矿巷道底面和两侧壁之间，采用可透水的砖块逐层向上砌筑一圆弧形的墙体1。在本实施例中，砖块选用专门的透水砖，砂浆的水分可以通过透水砖渗出。墙体1的圆弧向采空区的内部凸起，圆弧的弧度范围≤π，在本实施例中墙体的弧度为1。墙体1从出矿巷道底面上的凹槽起逐层向上砌筑；并使墙体1的两个墙端形成在侧壁上的凹槽内。墙端即为墙体横向的两个侧端位置。在本实施例中墙体1的砌筑高度为1.2米，砂浆的充填高度为0.7米，墙体1并未朝上抵拢巷道的上端。充填好后的侧向示意图如图3所示，墙体1的受力情况，压强分布和弯矩分布情况分别如图3、图4和图5所示。从图3中我们可以看出，墙体1受到的砂浆作用为均布载荷，基于力学分析的方法，各力在x方向上的分力才是实际完全作用到墙体上的力，y方向上的分力可以实现部分抵消，具体根据墙体1的弧度范围不同而不同。从实施例中我们可以看出，本专利技术相对于原先的平面式充填挡墙，结构简单，建造起来也更加简单；同时，通过力学分析，使得砂浆对充填挡墙的作用力符合静水压力的力学模型特征，在巷道走向上的作用力相应减小，同时横截面的惯性矩比直墙的惯性矩更大，抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。实施例二如图8和图9所示的充填挡墙，具有圆弧形的墙体1，且墙体1的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，在本实施例中，作为优选，墙体1的弧度为3。墙体1采用可透水的砖块砌筑而成。在墙体上设置有泄水孔1a。泄水孔1a内设置有用于阻挡砂浆通过的反滤层。墙体1的墙根和/或墙端形成在对应处的凹槽内。以上墙体1在砌筑前，在采场底部的出矿巷道底面或/和侧壁上挖设用于砌筑墙体1的凹槽。墙体1从出矿巷道底面上的凹槽起逐层向上砌筑，并使墙体1的两个墙端形成在侧壁上的凹槽内。在采场底部的出矿巷道底面和两侧壁之间，采用可透水的砖块逐层向上砌筑一圆弧形的墙体1，在本实施例中，可透水的砖块为青砖。该墙体1的圆弧向采空区的内部凸起，且圆弧的弧度范围≤π，在本实施例中墙体的弧度为3。在墙体1的砌筑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充填挡墙，其特征在于：包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。

【技术特征摘要】
1.一种充填挡墙，其特征在于：包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。2.如权利要求1所述的填充挡墙，其特征在于：在所述墙体上设置有泄水孔。3.如权利要求2所述的填充挡墙，其特征在于：所述泄水孔内设置有用于阻挡砂浆通过的反滤层。4.如权利要求1或2或3所述的充填挡墙，其特征在于：所述墙体的墙根和/或墙端形成在对应处的凹槽内。5.一种充填挡墙的构筑方法，其特征在于，包括在采场底部的出矿巷道底面和两侧壁之间，采用可透...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，杜国文，龚明洪，高云太，罗传军，
申请(专利权)人：重庆川九建设有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50