水固混合料浆加载预压脱水固结方法技术

本发明专利技术公开了一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法，包括以下步骤：a、在待充填区域构筑排水设施；b、对待充填区域进行围挡以构成封闭区域；c、在封闭区域内布设用于朝向封闭区域内的水固混合料浆方向加载预压的预压组件；d、采用水固混合料浆填充封闭区域；e、启动预压组件朝向水固混合料浆施加压力荷载，并实时监测水固混合料浆固结参数；f、逐步提高预压组件的加载压力，直至固结参数达到设计要求，停止加载。加载预压能促进水固混合料浆的脱水固结进程，缩短固结周期。预压作用能提高固结体的密实度和强度；能实现无胶结或者胶结剂低耗量水固混合料浆固结，降低固结成本。适用于矿山尾废处理和土工工程等水固混合料浆的脱水固结。

【技术实现步骤摘要】
水固混合料浆加载预压脱水固结方法
本专利技术涉及矿山采矿工程和土工工程
，特别地，涉及一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法。
技术介绍
国内有色金属矿山和黄金矿山的选矿尾砂，粒度多在1mm以下，部分矿山尾矿含5μm以下的泥达到30～50％。而全尾砂充填采用全粒级的尾砂充填于井下，当尾砂含泥量大时，水泥胶结性能差，胶结困难，部分矿山不得不采用分级尾砂进行充填，但溢流的细粒级尾砂排放于尾矿库，不能筑坝，尾矿库堆坝工艺将发生改变，需要改建，部分矿山铤而走险，为矿山埋下重大安全隐患。采用水力充填时，若不能使充入采场的水与充填料迅速分离而脱出，充填料浆长期呈液态，可能压垮密闭墙，造成跑浆；另一方面充填料浆长期不固化，不能达到相邻采场回采要求的充填体设计强度，影响回采作业循环周期。解决上述问题一般通过如下两种方式：一种方式，是大幅提高水泥用量，其是最直接有效的方式，但是随之是成本提高，对充填采矿效益影响显著。另一种方式，是解决充填料浆的排水固结问题，一般采用滤水墙、滤水窗、滤水井、滤水筒、滤水管等各种脱水构筑物，使水以重力形式由脱水构筑物中自由脱出；采用电渗，机械，负压等外载荷作用脱出。但存在如下问题：(1)采用脱水构筑物利用自然水头压差脱水时，脱水速度慢，构筑物材料消耗高，而且随着脱水工作的继续，滤水材料慢慢被细泥堵死，脱水效果会越来越差；(2)采用动电脱水存在产生有害气体、漏电、脱水效果受充填材料颗粒导电率及电荷等因素影响等问题；(3)采用在空区附近脱水浓缩而后将高浓度尾矿浆用机械或高压风运送进入采空区的方法，存在输送成本高，充填效率低，尾砂利用率低，脱出的大量的水还要专设系统泵出地表等问题；(4)负压强制脱水技术，由于空区通道多和断面大，密闭空间形成难度大，实施难度大，能耗高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法，以解决现有空区充填方法，存在水固混合料浆不脱水、脱水速度慢、固结周期长、难固结和固结成本高的技术问题。本专利技术提供一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法，包括以下步骤：a、在待充填区域构筑排水设施；b、对待充填区域进行围挡以构成封闭区域；c、在封闭区域内布设用于朝向封闭区域内的水固混合料浆方向加载预压的预压组件；d、采用水固混合料浆填充封闭区域；e、启动预压组件朝向水固混合料浆施加压力荷载，并实时监测水固混合料浆固结参数；f、逐步提高预压组件的加载压力，直至固结参数达到设计要求，停止加载。进一步地，步骤b，具体为：待充填区域具有周边开放面时，对开放面构筑围挡挡墙，构筑的围挡挡墙不透固体物料，或者构筑的围挡挡墙的固体物料透过率小于5％；或者待充填区域具有周边开放面时，对开放面构筑用于阻隔固体物料和透水排水的透水围挡，透水围挡的外侧面留有用于排水和施工操作的预留空间；或者在充填区域布置封闭的柔性充填袋，充填袋的袋体作为封闭围挡；或者利用已固结充填料浆与待采矿体围合形成封闭区域。进一步地，步骤c中的预压组件的预压件的布置方式为：根据水固混合料浆的预压加载面的面积，在预压加载面上布设至少一个预压件以覆盖预压加载面；根据水固混合料浆的压缩固结特性和预压件在加载面法向方向的有效行程，在预压加载面的法向方向上布设至少一层预压件。进一步地，步骤c中的预压组件采用囊体式柔性膨胀加载预压装置；囊体式柔性膨胀加载预压装置为气囊式囊体加载预压固结装置，所采用的气囊为橡胶气囊，橡胶气囊内灌装的充填物为集中制备的高压风、移动式空压机充灌气体或可管道输送的流体；或者囊体式柔性膨胀加载预压装置为布袋式囊体加压预压固结装置，所采用的布袋为土工布加工而成，土工布布袋内灌装的充填物为水固混合料浆。进一步地，步骤c中的预压组件采用囊体式柔性膨胀加载预压装置；囊体式柔性膨胀加载预压装置为气囊式囊体加载预压固结装置，所采用的气囊为橡胶气囊，气囊囊体的外形为矩形或楔形；使得预压结束后，加载作用的加载面为直立面或倾斜面，面倾角根据固结体的稳定性确定。进一步地，根据加载面的面积，在充填于待充填区域内的水固混合料浆的预压加载面上平行布设一个气囊或多个气囊以覆盖预压加载面；根据水固混合料浆的压缩固结特性和气囊径向的有效行程，在垂直于预压加载面的方向上布设一层气囊或多层气囊。进一步地，气囊朝向预压加载的一面布设有用于保护气囊并防止气囊破裂的护板或者覆膜。进一步地，采用多级加载的方式向囊体式柔性膨胀加载预压装置的囊体内灌装填充物，囊体膨胀向水固混合料浆施加压力荷载，通过调节囊体内的填充度控制加载值。进一步地，步骤c中的预压组件采用刚性加载预压装置；刚性加载预压装置为冲压设备，冲压设备固定在待充填的封闭区域的一侧，冲压设备的冲头朝向填充水固混合料的待充填区域布设；或者刚性加载预压装置为推压设备，推压设备固定在待充填的封闭区域的一侧，推压设备的推板朝向填充水固混合料的待充填区域布设，推压设备采用气缸或液压推杆连接并驱动推板。进一步地，预压组件采用多级加载的方式，逐级向水固混合料浆施加压力荷载。进一步地，预压组件采用线型连续加载的方式向水固混合料浆施加压力荷载，加载速率根据水固混合料浆的固结特性和固结参数确定。进一步地，步骤c中预压组件布设的位置为待充填封闭区域的周边壁面上；或者预压组件布设的位置为待充填区域的内部腔体中。进一步地，步骤d中的水固混合料浆采用不含胶结剂充填料浆的水和固体构成的混合物；或者步骤d中的水固混合料浆采用含胶结充填料浆的水和固体的混合物。进一步地，步骤d中的水固混合料浆采用全尾砂充填料浆。进一步地，步骤f中的固结参数包括孔隙水压力、饱和度、固结度、压缩量或固结强度中的至少一个。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术水固混合料浆加载预压脱水固结方法，通过对待充填区域的水固混合料浆实施加载预压，能够提高水固混合料浆内的孔隙水压力，促进水固混合料浆的脱水固结进程，有利于缩短固结周期，提高生产效率。通过在待充填区域内布设排水设施，以便于水固混合料浆在预压组件施加的预压力状态下渗出的水快速排出充填区域，达到充填后的水固混合料浆迅速脱水固结的目的。预压作用能够提高固结体的密实度和强度；能够实现无胶结或者胶结剂低耗量水固混合料浆固结，降低固结成本。对空区内的水固混合料浆固结程度进行实时监测，确保水固混合料浆所含水分及时和充分排出，确保水固混合料浆的固结参数达到设计要求，从而实现水固混合料浆快速固结并使水固混合料浆固结强度达到设计要求的目的。适用于矿山尾废处理和土工工程等水固混合料浆的脱水固结。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的管道脱水充填料浆一侧加载预压固结方法的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的靠近待采矿体布设围挡并通过围挡面脱水和加载预压固结方法的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的管道脱水已固结充填料浆一侧加载预压固结方法的结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的靠近待采矿体布设围挡并通过围挡面脱水已固结充填料浆一侧加载预压固结方法的结构示意图；图5是本专利技术优选实施例的管道脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在待充填区域构筑排水设施；b、对待充填区域进行围挡以构成封闭区域；c、在封闭区域内布设用于朝向封闭区域内的水固混合料浆方向加载预压的预压组件；d、采用水固混合料浆填充封闭区域；e、启动预压组件朝向水固混合料浆施加压力荷载，并实时监测水固混合料浆固结参数；f、逐步提高预压组件的加载压力，直至固结参数达到设计要求，停止加载。

【技术特征摘要】
1.一种水固混合料浆加载预压脱水固结方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在待充填区域构筑排水设施；b、对待充填区域进行围挡以构成封闭区域；c、在封闭区域内布设用于朝向封闭区域内的水固混合料浆方向加载预压的预压组件；d、采用水固混合料浆填充封闭区域；e、启动预压组件朝向水固混合料浆施加压力荷载，并实时监测水固混合料浆固结参数；f、逐步提高预压组件的加载压力，直至固结参数达到设计要求，停止加载。2.根据权利要求1所述的水固混合料浆加载预压脱水固结方法，其特征在于，所述步骤b，具体为：待充填区域具有周边开放面时，对开放面构筑围挡挡墙，构筑的围挡挡墙不透固体物料，或者构筑的围挡挡墙的固体物料透过率小于5％；或者待充填区域具有周边开放面时，对开放面构筑用于阻隔固体物料和透水排水的透水围挡，透水围挡的外侧面留有用于排水和施工操作的预留空间；或者在充填区域布置封闭的柔性充填袋，充填袋的袋体作为封闭围挡；或者利用已固结充填料浆与待采矿体围合形成封闭区域。3.根据权利要求1所述的水固混合料浆加载预压脱水固结方法，其特征在于，所述步骤c中的预压组件的预压件的布置方式为：根据水固混合料浆的预压加载面的面积，在预压加载面上布设至少一个预压件以覆盖预压加载面；根据水固混合料浆的压缩固结特性和预压件在加载面法向方向的有效行程，在预压加载面的法向方向上布设至少一层预压件。4.根据权利要求1所述的水固混合料浆加载预压脱水固结方法，其特征在于，所述步骤c中的预压组件采用囊体式柔性膨胀加载预压装置；囊体式柔性膨胀加载预压装置为气囊式囊体加载预压固结装置，所采用的气囊为橡胶气囊，橡胶气囊内灌装的充填物为集中制备的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖伟，
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