CN102155259B

CN102155259B - 一种利用掘进废石构筑充填挡墙及其构筑方法

Info

Publication number: CN102155259B
Application number: CN201110056097.4A
Authority: CN
Inventors: 王洪江; 吴爱祥; 韩斌; 焦华喆; 刘晓辉; 陈进; 严庆文; 何世林
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: CN102155259A

Abstract

本发明属于采矿领域，涉及一种井下充填过程中挡墙的构筑方法。将掘进废石通过铲运机搬运至挡墙预设处，堆砌成一道废石挡墙。利用皮带抛掷机或者喷射混凝机将碎石填充于挡墙与顶板的空隙处，然后再在挡墙外侧喷射一层厚50~100mm的混凝土，确保其密封效果。于挡墙后方3-5m处构筑一隔水墙，用于阻止充填料浆泌水渗入外部巷道，高约1-2m。该方法构筑充填挡墙速度快，成本低，滤水效果好，具有较高的强度及可靠性。以掘进废石作为原料，有利于矿山的节能减排。使采场的多余充填用水渗出采场，缩短了充填体的凝固时间，改善了充填体质量。本发明适用于采用充填采矿法开采的地下矿山。

Description

一种利用掘进废石构筑充填挡墙及其构筑方法

技术领域

本发明属于采矿领域，涉及一种矿山充填过程中的充填挡墙的构筑方法，适用于利用充填采矿法进行开采的地下矿山。

背景技术

充填采矿法是一种低贫损的采矿方法。在矿房或矿块开采过程中，随着回采工作面的推进，向采空区输送充填材料，从而达到地压管理、控制围岩崩落和地表移动的目的。随着地表浅部矿产资源的日益枯竭，矿山开采深度不断增大，充填法在地下开采的应用比例也越来越大。

在充填采矿工序中，设置隔离挡墙是采空区充填前必须完成的一项重要工作。挡墙主要起到密闭隔离作用，使整个采场与外界一切通道隔开，防止充填料外溢，避免井下泥石流事故的发生。

目前，国内外采用的挡墙形式主要有木质挡墙、砖挡墙、混凝土挡墙以及钢筋柔性挡墙。木质挡墙强度较小，容易倒塌，引起砂浆流失。砖挡墙的运输量大，劳动强度高。混凝土挡墙的成本高，养护周期长。钢筋柔性挡墙的构筑工艺复杂，且质量难以保证。这些因素极大地影响了挡墙的构筑速度与质量，使其应用受到限制。

鉴于上述挡墙构筑方法的不足，需要一种新的构筑方法，既工艺简单、成本低，又要有足够的强度和承载能力，同时还具有一定适应变形的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用掘进废石构筑充填挡墙的方法，该方法工艺简单，速度快；挡墙抵抗力大，安全性高，滤水效果好；减少了开采过程中的废物排放，节约了成本。

本发明的技术方案如下：一种利用掘进废石构筑挡墙，其特征在于，所述挡墙由废石隔墙、碎石接顶层、喷射混凝土层和隔水墙组成。

本发明的另一目的提供上述利用掘进废石构筑充填挡墙的构筑方法，具体包括以下步骤：

步骤1，在采场的底部出矿巷道处选择合适的挡墙位置，采用铲运机将粒度范围在0~300mm的掘进废石搬运至挡墙区域，利用废石砌筑为一道封闭挡墙，挡墙的纵剖面呈梯形，底部长度在8~15m，两端夹角为废石自然安息角为35°~45°；

步骤2，对挡墙与穿脉顶板间的缝隙部分，利用干喷机进行碎石喷射填充，形成一堵由碎石组成的碎石接顶层；其中，所述碎石的粒度为0~25mm；

步骤3：为确保挡墙密闭质量，最后在挡墙外侧的废石表面上喷射一层厚度为50~100mm，标号为C15~C25的混凝土，养护周期为12~36h；

步骤4，充填过程中，必定少量的充填用水会通过废石空隙、围岩裂隙或者充填体排出。为了防止泌出的充填用水污染井下作业环境，在距挡墙3~5m处，利用废石堆砌一个高度为1~2m的隔水墙。

本发明工艺简单，挡墙构筑速度快，且具有足够的强度、承载能力及一定适应变形的性能，可抵抗或部分吸收充填体变形。同时，挡墙材料大部分是以掘进的全粒级废石为原料，不需要破碎，既减少了开采过程中的废物排放，又达到了节省工程造价的目的。另外，采用废石这一新型的挡墙构筑方法，部分充填用水会通过废石孔隙排出采场，减小了充填体的水灰比，缩短了充填体的凝固时间，提高了充填体的强度。

附图说明

图1 为本发明在分层充填充布置示意图。

图2 为本发明在分段充填充布置示意图。

图中：

1—废石挡墙；2—碎石接顶层；3—喷射混凝层；4—隔水墙；5—充填管

具体实施方式一

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

某矿山采用上向进路式充填采矿法，充填料浆的浓度为76%~82%，塌落度为220~280mm，流动性好。矿块沿走向布置，长75m，宽度为矿体厚度，中段高度60m，分段高度12m，分层高4m。矿块内进路垂直走向布置，进路断面。

图1 为本发明在分层充填充布置示意图。如图1所示，首先通过铲运机将粒度范围在0~300mm的掘进废石搬运至空区前方穿脉中，于合适位置堆砌挡墙1，挡墙纵剖面呈梯形，两端夹角在35°，长8m；

对挡墙与穿脉顶板间的缝隙部分，利用干喷机将粒度为1mm进行碎石喷射填充，形成一堵由碎石组成的碎石接顶层2；

同时，为保证密封效果，再利用喷射混凝机对挡墙外侧喷射一层混凝土3。混凝土的灰砂比控制在0.70以上；水灰比控制在0.45以下；水泥单耗量为300~350kg/m³；混凝土标号为C15~C20。喷层厚度为50mm，养护周期为12小时；

为阻止充填料泌水进入外部巷道，在挡墙后方3m处构筑一个高1m的隔水墙4。隔水墙的材料仍为全粒级掘进废石。

由于废石挡墙顶部进入待采空区，为保证充填的接顶效果，充填管出口应布置在采空区的最高点。

图2 为本发明在分段充填充布置示意图。如图2所示。首先通过铲运机将粒度范围在0~300mm掘进废石搬运至空区前方穿脉中，于合适位置堆砌挡墙1，挡墙纵剖面呈梯形，两端夹角在37°，长12m；

对挡墙与穿脉顶板间的缝隙部分，利用干喷机将粒度为25mm进行碎石喷射填充，形成一堵由碎石组成的碎石接顶层；

同时，为保证密封效果，再利用喷射混凝机对挡墙外侧喷射一层混凝土3，混凝土的灰砂比控制在0.725以上；水灰比控制在0.475以下；水泥单耗量为142.5 kg/t之间；混凝土标号为C20~C25。喷层厚度为100mm，养护周期为18h；

为阻止充填料泌水进入外部巷道，在挡墙后方4m处构筑一个高2m的隔水墙4。隔水墙的材料仍为全粒级掘进废石。

由于废石挡墙顶部进入待采空区，为保证充填的接顶效果，充填管5从上分段充填联道贯通采空区中部，由采场上部向下充填。

原来采用的是混凝土挡墙，每座挡墙需要5000~6000元。现在采用废石构筑挡墙，每座挡墙直接成本仅2500~3000元，并且减少废石外排量100m³左右，综合效益非常可观。采用废石堆砌隔墙后，充填料中多余水分被吸收滤出，采场提前1~2天进入下一个回采循环。

Claims

1. 一种利用掘进废石构筑的挡墙，其特征在于，所述挡墙由废石堆积层(1)、碎石接顶层(2)、喷射混凝土层(3)以及滤水墙(4)组成；

所述废石堆积层(1)位于挡墙的底部，是由井下掘进全粒级废石构成的，其粒度组成在0～300mm之间，废石堆积层(1)纵剖面呈梯形，底部长度在8~15m，两端夹角为35°~45°；

所述碎石接顶层(2)在废石堆积层(1)的上部，其粒度组成在0～25mm之间，是由井下掘进全粒级废石破碎而成的；

所述喷射混凝土层(3)位于碎石接顶层(2)的外侧，厚度为50~100mm，标号为C15~C25；

所述滤水墙(4)仍由掘进全粒级废石组成，距废石堆积层(1)水平距离3～5m，其高度为1～2m。

2.根据权利要求1所述利用掘进废石构筑的挡墙的构筑方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，采用井下铲运机将掘进废石搬运至挡墙的设计区域，利用废石砌筑成废石堆积层(1)；

步骤2，对挡墙与穿脉顶板间的缝隙部分，利用干喷机进行碎石喷射填充，形成一层由碎石组成的碎石接顶层(2)；

步骤3：为确保碎石接顶层（2）的密闭质量，在碎石接顶层（2）的外侧喷射一层混凝土层(3)，养护周期为12~36h；

步骤4，为了防止泥浆从挡墙泄出而污染井下环境，再堆砌一道滤水墙(4)。