一种充填体排水系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术公开了一种充填体排水系统及其施工方法，包括嵌入充填体内部的负泊松比脱水装置，所述负泊松比脱水装置分为水平部分和竖直部分，所述水平部分沿充填体底面水平布置，一端延伸至充填体底部，另一端从下部硐室充填挡墙引出充填采空区，所述竖直部分在充填体内部竖向布置，底部与负泊松比脱水装置水平部分接触；所述负泊松比脱水装置的水平部分和竖直部分均通过负泊松比结构块拼接。本发明专利技术显著提高了采场充填脱水的能力，缩短了充填料浆凝固周期，提升了采场生产效率，解决了当前充填技术脱水效率低、充填体凝固周期长、充填体早期强度低以及充填体内部侧压较大影响充填体稳定等工程实践问题，大幅提升了充填效率，保障了充填体的稳定性。充填体的稳定性。充填体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种充填体排水系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种充填体排水系统及其施工方法，属于矿业回采充填


技术介绍

[0002]近年来随着地下开采的快速发展和国家政策的大力支持,充填采矿法由于其低损失率、贫化率，以及作业安全、环保等优势，在矿山开采中得到越来越广泛的应用。同时，随着我国矿山开采逐渐向深部进行，充填采矿法拥有越来越好的发展前景。
[0003]在充填开采过程中，充填体凝固时间的长短，很大程度上影响了矿山的生产能力和生产效率，而采场充填脱水设施的脱水效率，是决定充填体凝固时间的重要因素。在充填料浆中，水主要表现为结合水、毛细水和重力水三种形式。根据水在充填料浆中的表现形式，采场脱水主要有溢流脱水和渗滤脱水两种方式。当前充填体脱水方式主要存在以下问题：
[0004]溢流水积于充填体表面难以处理。在充填料浆凝固过程中经充填料沉积作用后上部溢流水会积于充填体表面，当前主要采用溢流管道和溢流底孔将溢流水排出采场，但这种方式操作繁琐，需每次充填后均进行一次排水，且排水不均，效果较差。
[0005]渗滤脱水困难，脱水效率低。在采用细颗粒胶结充填尾料时，由于其自身渗透系数较低，导致通过渗透排出的水较少。且由于没有充裕的排水空间，进一步阻碍了充填体渗滤水的排出。另外，充填体内部侧压较大影响充填区稳定，在充填料浆凝固后，来自充填体内部的侧压以及来自采空区四周的侧压对充填管道的破坏较大，后期影响到充填体的稳定。
[0006]申请号为CN201710264625.2的中国专利申请公开了一种采空区充填脱水系统及其使用方法，该系统通过滤水管进行滤水，与充填体接触面积小，滤水不全面且效率较低，且充填体中的侧压不能得到释放，尽管对滤水管进行了加固，但是仍有被挤扁的可能性，影响脱水效果。
[0007]申请号为CN201710569969.4的中国专利申请公开了一种尾砂充填全高脱水挡墙，该装置采用脱水挡墙进行脱水，并在刚性的混凝土墙体中布置全高脱水窗，方便了充填料浆中水分的排出，但脱水范围较小，仅能影响脱水挡墙周边小部分区域，无法顾及整个充填过程中充填体的脱水。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决的技术问题是：针对现有矿区回采充填过程脱水效率低、预埋排水通道影响充填体强度的问题，提供一种新型的充填体排水系统及其施工方法。
[0009]本专利技术采用如下技术方案实现：
[0010]本专利技术首先公开了一种充填体排水系统，包括嵌入充填体内部的负泊松比脱水装置，所述负泊松比脱水装置分为水平部分和竖直部分，其中，所述水平部分沿充填体底面水平布置，一端延伸至充填体底部，另一端从下部硐室充填挡墙引出充填采空区，所述竖直部分在充填体内部竖向布置，底部与负泊松比脱水装置水平部分接触；
[0011]所述负泊松比脱水装置的水平部分和竖直部分均通过负泊松比结构块拼接。
[0012]进一步的，本专利技术的一种充填体排水系统中，所述负泊松比结构块的拼接面设有相互咬合的齿形结构，可以通过契合的方式连接在一起。负泊松比结构块可采用旋转矩形结构、内凹结构、穿孔板结构等负泊松比结构，材料可选用PVC、POM、PET等强度高、韧性好且成本较低的材料
[0013]进一步的，本专利技术的一种充填体排水系统中，所述负泊松比脱水装置的水平部分和竖直部分外壁均包裹设有滤水布料。
[0014]进一步的，本专利技术的一种充填体排水系统中，还包括布置在充填体顶部的排水管，将充填体顶部的溢流水进行快速排放。
[0015]本专利技术还公开了上述充填体排水系统的施工方法，具体包括如下步骤：
[0016]步骤一、在分层矿体开采结束后，平整采空区，根据采空区区域大小确定拼装负泊松比脱水装置的负泊松比结构块数量，将所有负泊松比结构块在除开拼接面以外的侧面固定包裹滤水布料；
[0017]步骤二、将负泊松比结构块按照负泊松比脱水装置的水平部分组装拼接，并移动到采空区底面设定区域水平放置，并在水平部分上安装负泊松比脱水装置的竖直部分底段；
[0018]步骤三、砌筑采空区下部硐室充填挡墙，封闭采空区底部，将已铺设的负泊松比脱水装置水平部分端部从采空区下部硐室充填挡墙引出；
[0019]步骤四、通过采空区上部硐室向采空区底部进行注浆充填，根据采空区内的注浆高度，通过无人机吊装负泊松比结构块对负泊松比脱水装置竖直部分进行分段拼装，保持采空区内实时注浆高度低于负泊松比脱水装置竖直部分的实时拼装高度，直至采空区内注浆高度接近采空区上部穿脉平巷底面；
[0020]步骤五、在采空区的顶面顶柱悬挂安装排水管，砌筑采空区上部硐室充填挡墙，将采空区顶部封闭；
[0021]步骤六：对采空区顶部剩余空间继续充填接顶，充填体内部水分通过负泊松比脱水装置排出采空区，充填体表面积水通过排水管排出采空区。
[0022]进一步的，在本专利技术的上述充填体排水系统的施工方法中，所述负泊松比结构块分为两种齿形结构进行拼接，两种齿形结构在负泊松比结构块的拼接侧面区域互补分布，使拼接后的负泊松比结构块拼装位置所在截面与负泊松比结构块本体截面保持一致。
[0023]进一步的，在本专利技术的上述充填体排水系统的施工方法中，所述步骤一中，将滤水布料通过捆绑连接件捆扎固定在负泊松比结构块的侧面。
[0024]进一步的，在本专利技术的上述充填体排水系统的施工方法中，所述步骤二中，初步安装的负泊松比脱水装置竖直部分底段高度大于矿山单日充填高度。
[0025]进一步的，在本专利技术的上述充填体排水系统的施工方法中，所述步骤四中，所述无人机带有摄像头模块，通过无人机上摄像头实时观察并校准采空区内实时注浆高度相对负泊松比脱水装置竖直部分实时拼装高度的位置。
[0026]进一步的，在本专利技术的上述充填体排水系统的施工方法中，所述步骤四中，采空区内注浆高度低于负泊松比脱水装置竖直部分拼装高度30～50cm。
[0027]本专利技术的充填体排水系统在采空区充填时，一方面通过高强度滤水布料对充填料
浆的过滤作用，充填料浆中的水通过高强度滤水布料在水压力效应的作用下排出到负泊松比脱水装置中，通过负泊松比脱水装置水平部分从下部穿脉巷道引出排放，充填体内部均匀布置多组负泊松比脱水装置，加速了充填料浆的凝固，缩短了充填周期；另一方面由于负泊松比脱水装置采用负泊松比结构块拼装，负泊松比结构在受到来自充填体固结膨胀产生的侧向压力时，会发生部分形变，使得负泊松比脱水装置在环向体积和轴向体积均减小，密度变大，强度提升，释放了一定的充填体内部压力，并对成型后的充填体进行支撑和加固，保证了充填体内部的稳定性。
[0028]本专利技术的充填体排水系统在施工过程中利用无人机吊装负泊松比结构块进行负泊松比脱水装置的拼接，特别是在负泊松比脱水装置的竖直部分，采用分段充填、分段拼装的方式，保证了负泊松比脱水装置竖直部分在充填体注浆过程中的稳定性，避免预先拼装的负泊松比结构块被注浆冲垮，采用无人机操作，充填体埋设施工过程安全性更高。
[0029]综上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充填体排水系统，其特征在于：包括嵌入充填体内部的负泊松比脱水装置，所述负泊松比脱水装置分为水平部分和竖直部分，其中，所述水平部分沿充填体底面水平布置，一端延伸至充填体底部，另一端从下部硐室充填挡墙引出充填采空区，所述竖直部分在充填体内部竖向布置，底部与负泊松比脱水装置水平部分接触；所述负泊松比脱水装置的水平部分和竖直部分均通过负泊松比结构块拼接。2.根据权利要求1所述的一种充填体排水系统，所述负泊松比结构块的拼接面设有相互咬合的齿形结构。3.根据权利要求2所述的一种充填体排水系统，所述负泊松比脱水装置的水平部分和竖直部分外壁均包裹设有滤水布料。4.根据权利要求1所述的一种充填体排水系统，还包括布置在充填体顶部的排水管。5.权利要求1
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4的充填体排水系统的施工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、在分层矿体开采结束后，平整采空区，根据采空区区域大小确定拼装负泊松比脱水装置的负泊松比结构块数量，将所有负泊松比结构块在除开拼接面以外的侧面固定包裹滤水布料；步骤二、将负泊松比结构块按照负泊松比脱水装置的水平部分组装拼接，并移动到采空区底面设定区域水平放置，并在水平部分上安装负泊松比脱水装置的竖直部分底段；步骤三、砌筑采空区下部硐室充填挡墙，封闭采空区底部，将已铺设的负泊松比脱水装置水平部分端部从采空区下部硐室充填挡墙引出；步骤四、通过采...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱泓杰，邱贤阳，沈文博，陈新，钟芳权，郭裕民，何祥锐，史秀志，
申请(专利权)人：江西耀升钨业股份有限公司茅坪钨钼矿，
类型：发明
国别省市：