一种新型复合人工境界矿柱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型复合人工境界矿柱，包括充填体、人工假顶，充填体位于人工假顶的上方，充填体为3层，每层厚度为3m，充填体的总厚度为9m，人工假顶的厚度为3m；人工假顶的底部设置有单层钢筋网，钢筋网的厚度为150mm。本新型的有益效果有：解决了矿山露天转地下开采资源和产量接替问题；本实用新型专利技术采用钢筋混凝土结构形式，整体性较好，有较高的承载能力，强度和稳定性相比天然矿柱能够提高2～3倍，对边坡起到更好的支撑作用；大大提高回采效率，减少资源品位贫化；本实用新型专利技术相比天然矿柱厚度较薄，结合地下开采的充填工艺，可以降低成本；本实用新型专利技术的防渗、防漏风性能优于天然境界矿柱。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种矿柱，尤其涉及一种新型的复合人工境界矿柱，属于露天转地采过渡期矿山开采辅助设备

技术介绍
露天矿山随着开采深度的增加，开采费用也随之增加，超过一定界限时，露天开采的方式已经不再适合，需要转入地下开采。这种先用露天方法开采矿床上部，然后过渡到地下开采的方法称之为露天转地下开采。当露天矿深部向地下开采过渡时，在一段时间内露天与地下同时在同一矿床中进行开采作业，露天与地下的开拓、运输及爆破等工序之间势必相互干扰、互相影响，同时露天与地下开拓工程、产能衔接、边坡的稳定性、排水、通风系统都是亟待解决的问题。目前，国内外通常的做法是采用境界矿柱，并且境界矿柱都是天然矿体，但是天然境界矿柱回收的损失贫化大，回收率低，通常仅有50% -60%。因此，造成了大量宝贵资源永久性浪费，给矿山带来巨大的经济损失，也丧失了可用于缓解矿山过渡期生产压力的巨大矿量。为了保证产量，充分利用资源，提出采用不扩帮延深开采技术，在向下延深开采的同时，铺设人工假顶和混凝土充填体复合结构即人工境界矿柱，将本应该留作境界矿柱的矿石，用钢筋混凝土假顶置换出来，形成地下开采的人工顶柱的，以解决矿井的产量衔接及资源浪费问题。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本技术提供了一种新型复合人工境界矿柱。为了解决以上技术问题，本技术采用的技术方案是:一种新型复合人工境界矿柱，包括充填体、人工假顶，充填体位于人工假顶的上方，充填体为3层，每层厚度为3m，充填体的总厚度为9m，人工假顶的厚度为3m ;人工假顶的底部设置有单层钢筋网，钢筋网的厚度为150mm。采用本技术后产生的有益效果为:1、提前回收境界矿柱资源，解决矿山露天转地下开采资源和产量接替问题；2、本技术采用钢筋混凝土结构形式，整体性较好，有较高的承载能力，强度和稳定性相比天然矿柱能够提高2 3倍，对边坡起到更好的支撑作用；3、大大提高回采效率，减少资源品位贫化；4、本技术相比天然矿柱厚度较薄，结合地下开采的充填工艺，可以降低成本；5、本技术的防渗、防漏风性能优于天然境界矿柱。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括上覆的充填体I和下部的人工假顶2，下部的人工假顶的厚度为3m，上覆的充填体的厚度为9m，充填体为三层，每层厚度为3米，复合人工境界矿柱的厚度共为12m。充填体采用目前露天挂帮矿体开采的充填材料，即C15素混凝土结构。人工假顶采用C20钢筋混凝土结构，人工假顶的底部设置有单层钢筋网3，钢筋网的厚度为150mm。钢筋网的结构筋为穿矿脉方向钢筋，采用Φ 20HRB335螺纹钢筋，间距为250mm ；构造筋为沿矿脉方向钢筋，采用Φ12Κ235光面钢筋，间距为500mm。本新型整体穿矿脉方向应进入上盘岩体3.0m,进入下盘岩体2.0m,沿矿脉方向应分别进入东、西端帮边坡坡脚6.0m(两个进路宽度)。钢筋混凝土人工境界矿柱结构上盘端的结构筋应锚入上盘的岩体中，其做法是在纵向结构筋的上盘端安装全长粘结式砂浆锚杆，锚杆规格为O20mm，L = 2000mm,向下倾斜15°，铺设钢筋网时与纵向结构筋搭焊连接。上盘端与上盘岩体的连结:在钢筋混凝土人工假顶与上盘岩体的界面采用植筋连接。植筋规格为Φ22_， = 3000mm,向下倾斜15°。植筋施工方法与锚杆一致，植筋外露长度为1000mm，与钢筋混凝土人工假顶浇灌为一体。回采采用上向进路胶结充填法，进路尺寸为3mX3m，回采顺序为隔二采一，由里往外依次回采，应注意上下两层进路应交错布置。在人工假顶范围内采用钢筋混凝土结构充填，其余部分采用素混凝土充填。充填时以进路为单独的充填单元，在进路路口设置封口模板，先充填进路，最后充填巷道。充填单元间钢筋的连接(I)进路单元间构造筋的连接在进路钢筋混凝 土人工假顶铺筋时，将未充填的矿体一侧的构造筋向上弯成直角，并紧贴矿体。下一进路铺筋时，用风镐将已充填进路的弯筋剔开并整直，然后与本进路的构造筋搭焊连接。(2)沿脉巷充填体与进路单元间结构筋的连接在进路封口模板底部设钢筋预留孔。在进路钢筋混凝土人工假顶铺筋时，将纵向结构筋外露400_，并埋土保护。当沿脉巷钢筋混凝土人工假顶铺筋时，直接将纵向结构筋与进路的预留结构筋进行搭焊连接。充填单元间的混凝土界面处理进路充填单元间界面在下一进路充填之前应清理浮渣浮石，并用清水冲洗。沿脉巷与进路单元间界面在充填之前应进行凿毛处理。同时，在界面上应加设混凝土植筋。植筋的钢筋为Φ22ΗΙΦ335螺纹钢筋，长度为1500mm，间排距为0.75mX0.75m,向下倾斜15°，埋深750mm。植筋的施工方式与锚杆的施工一致。先在矿体的下盘体开挖一条沿脉巷，回采采用上向进路胶结充填法，由里往外依次回采进路单元间，即从图1人工境界矿柱剖面图中最底下一层按照进路尺寸为3mX3m的要求开始以隔二采一的方式开采，即先把所有标注为I的进路开采完毕，再开采标注为2的进路，最后开采为3的进路。开采完第一层再开采第二层，每层厚度为3米，共四层12米。应注意上下两层进路应交错布置。第一层的每个进路开采完毕后立即用C20钢筋混凝土充填，即形成3米厚的人工假顶，其他三层的每个进路开采完毕后立即用C15素混凝土充填，即形成9米厚的上覆充填体。充填时以进路为单独的充填单元，在进路路口设置封口模板，在进路封口模板底部设钢筋预留孔。钢筋网布置于人工假顶的底部，保护层厚度为150mm。钢筋网的结构筋为穿矿脉方向钢筋，采用Φ20ΗΙΦ335螺纹钢筋，间距为250mm ;构造筋为沿矿脉方向钢筋，采用Φ 12HPB235光面钢筋，间距为500mm。在进路单元间钢筋混凝土人工假顶铺筋时，将未充填的矿体一侧的构造筋向上弯成直角，并紧贴矿体。下一进路单元间铺筋时，用风镐将已充填进路的弯筋剔开并整直，然后与本进路的构造筋搭焊连接。在进路单元间钢筋混凝土人工假顶铺筋时，将纵向结构筋外露400_，并埋土保护。当沿脉巷钢筋混凝土人工假顶铺筋时，直接将纵向结构筋与进路的预留结构筋进行搭焊连接。钢筋铺设完成后充填混凝土。进路充填单元间界面在下一进路充填之前应清理浮渣浮石，并用清水冲洗。沿脉巷与进路单元间界面在充填之前应进行凿毛处理。先充填每层的进路单元间，最后充填这层的沿脉巷道。钢筋混凝土人工境界矿柱结构上盘端的结构筋应锚入上盘的岩体中，其做法是在纵向结构筋的上盘端安装全长粘结式砂浆锚杆，锚杆规格为O20HRB335，L = 2000mm,向下倾斜15°，铺设钢筋网时与纵向结构筋搭焊连接。钢筋混凝土人工境界矿柱的人工假顶与上盘岩体的界面采用植筋连接。植筋规格为Φ22ΗΙΦ335，向下倾斜15°，L = 3000mm。植筋施工方法与锚杆一致，植筋外露长度为1000mm，间排距为0.75mX0.75m,与钢筋混凝土人工假顶浇灌为一体。同时，在沿脉巷与岩体的界面上应加设混凝土植筋。植筋的钢筋为Φ22ΗΙΦ335螺纹钢筋，长度为1500mm，间排距为0.75mX0.75m,向下倾斜15°，埋深750mm。为了保证本技术和边坡的稳定性，最终复合型人工境界矿柱穿矿脉方向应进入上盘岩体3.0m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型复合人工境界矿柱，包括充填体、人工假顶，其特征在于：所述充填体位于人工假顶的上方，充填体为3层，每层厚度为3m，充填体的总厚度为9m，所述人工假顶的厚度为3m；所述人工假顶的底部设置有单层钢筋网，钢筋网的厚度为150mm。

【技术特征摘要】
1.一种新型复合人工境界矿柱，包括充填体、人工假顶，其特征在于:所述充填体位于人工假顶的上方，充填体为3层，每层厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琳琳，尤春安，刘建新，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：实用新型
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