CN104005786B - 用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法。其步骤如下：第一步：在采空进路靠近待开采进路的实帮一侧，清理底板，搭建脚手架；第二步：将承力珊固定到脚手架上，随后，将隔离布挂贴到承力珊上；第三步：将已敷贴有承力珊和隔离布的脚手架用斜撑固定，在实帮、底板和脚手架之间，围成一个上部开口的空腔；第四步：将泡沫料浆注入上述空腔内，待泡沫料浆凝固达到一定强度后，拆除脚手架，撤除承力珊，即得现浇泡沫隔离墙。施工迅速、浇筑方便、应用性能好。

Description

用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法

技术领域

本发明属于采矿充填技术领域，具体是涉及一种可快速搭建用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法。

背景技术

目前，对于高品位、厚矿层的开采，普遍采用充填采矿法。按照充填材料的不同，可分为干式充填法、水砂充填法和胶结充填法三种类型。其中，干式充填法，即用各种运输机械将废矿石输送到采空区的充填。由于生产效率较低，现已很少采用；水砂充填法，即用泵送或自流的方式，将高含水的尾砂固液混合物输送到采空区，待滤去水分后通过尾砂的沉积实现的充填。胶结充填法，即先用胶结材料拌合尾砂形成浆体或膏体，然后以管道泵送或重力自流的方式输送到采空区，依靠胶结材料的凝固形成具有较高强度的充填体。

从施工效率和经济效益的角度看，水砂充填是最为理想的一种充填方式。但由于流体输送的限制，水砂充填物一般需要较大的水砂比，即水砂混合物必须具有较高的流动性。当这类充填料注入采空区后，在滤去水分前，基本呈流体状态，在滤去水分后，由于砂粒之间缺乏粘结力，仍将处于松散的流砂状态，因此，当采用上向水平分层进路回采时，一旦受到爆破振动，充填区已沉积的尾砂便产生液化，无法阻止其流向相邻进路，这样一来，不但影响回采进度，而且致使矿石严重贫化。为此，目前的做法是在充填水砂混合物之前，在采空巷道临近下道回采进路的一侧，预先修筑一道隔离墙，称为水砂充填隔离墙。

目前，水砂充填隔离墙的建造方式主要有两种：一是砖、砌块、毛石等砌筑或混凝土进行浇筑；二是用铁丝网、麻袋布或毛毡、木立柱等进行搭建。可以设想，采用第一种方案，不仅成本较高，而且施工效率很低。第二种方案见于《黄金学报》2000年第4期的介绍，具体方法为：在回采进路结束时，在进路实帮一侧(1)用短锚杆将网度50mm×50mm的铁丝网加以固定，(2)将麻袋片用细铁丝固定到铁丝网上，(3)在距离实帮1.0m左右处每隔1.5m-2.0m，将Φ100mm-150mm，高3.0m-3.5m的圆木，用木楔固定到进路的顶底板上，(4)用8^#铁丝将铁丝网与木立柱拉结。为防止凿岩爆破对隔离墙的破坏，在下一进路回采时，需在靠近尾砂一侧预留0.5m-1.0m的矿壁，直至回采最后，再一次找出。这种方式的特点是施工效率较高，但缺点是：(1)所有的施工材料，待充填结束后全部报废，不能回收；(2)下一进路开采时必须预留0.5m-1.0m的矿壁，不但在技术上很难实现，而且即使能够实现，在最后找出该矿壁时，仍然难以防止尾砂充填物的坍塌，因此矿石的贫化问题仍不能解决。

授权公告号CN203531957U(申请号201320731395.3)的中国专利文献公开了一种用于进路充填的速成隔离墙。该实用新型所述的隔离墙系采用锚杆和固定板，将固定在塑料网上的充填滤布固定到进路顶底板及两帮上，并用支撑木板加以支撑。然而，这种方式的隔离墙仍存在如下问题：(1)由于隔离墙的隔离作用主要依靠一层塑料网和一层充填滤布，当回采下一进路时，一旦受到爆破崩石的打击便很容易破裂，因此难以对已充填进路的流砂起到隔离作用，而这种情况在采矿石是无法避免的；(2)一旦充填结束，搭建隔离墙所用的塑料网、固定板、支撑板、锚杆等材料便会埋于尾砂中，因而难以回收再利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种可快速搭建、快速拆除的尾矿充填现浇泡沫隔离墙施工方法。

本发明的技术方案是，用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其步骤如下：

第一步：在采空进路靠近待开采进路的实帮一侧，清理底板，搭建脚手架；

第二步：将承力栅固定到脚手架上，随后，将隔离布挂贴到承力栅上；

第三步：将已敷贴有承力栅和隔离布的脚手架用斜撑固定，在实帮、底板和脚手架(5)之间，围成一个上部开口的空腔；

第四步：将泡沫料浆注入上述空腔内，待泡沫料浆凝固达到一定强度后，拆除脚手架，撤除承力栅，即得现浇泡沫隔离墙。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，第一步：沿进路走向距离实帮0.4-0.8m，优选0.5-0.6m(更优选0.55m)范围内，清理底板，搭建脚手架。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，第一步：搭建脚手架时，脚手架竖向钢管的间距为0.8-1.5m，优选0.8-1.0m(更优选0.9m)，树立前先(用凿岩机)在底板上打一个0.3-0.5m(优选0.4m)的眼，然后将竖向钢管插入其中。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，第一步：搭建脚手架时，横向钢管的间距0.5-1.5m，优选0.7-0.8m(更优选0.75m)，其中，最下方的横向钢管使用两根，并且距离底板不超过10cm。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，所用隔离布选用等低值、高强材料(如麻袋布、土工布、无纺布或塑料编织布等)，幅宽应大于拟搭隔离墙高0.3m-1.0m，幅长不限。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，所用承力栅(4)采用钢筋网片、竹编网片、木板或建筑模板。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，第三步：将已敷贴有承力栅和隔离布的脚手架，用斜撑加以固定，并将承力栅底部和侧部长出隔离布的部分折叠，用钢钉或短锚杆将其固定在底板和实帮上，随后用剩余的承力栅和脚手架钢管将端头封严，在实帮、底板和脚手架之间，围成一个上部开口的空腔。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，第四步：所用泡沫料浆由尾砂85-90重量份、水泥9-14重量份、外加剂1-2重量份和水20-35重量份，外加泡沫混合搅拌制备而成。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，所用外加剂由水泥早强剂(可以选用氯盐类、硫酸盐类、硝酸盐类、三聚氰胺早强剂等)、减水剂(可以选用萘系、密胺系、聚羧酸系减水剂等)、稳泡剂(可以选用硅树脂系、脂肪醇系、酰胺系稳泡剂等)、保水剂(可以选用淀粉系、纤维素系、聚烯醇系、聚酰胺系保水剂等)等按重量比例2∶0.5∶0.2∶0.3混合而成。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，所用泡沫由发泡剂(可以选用松香皂系、皂荚系、动物蛋白系、石油磺酸盐系发泡剂等)水溶液与空气在泡沫发生机内混合而成。

前面所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，优选的方案是，所用泡沫料浆所形成的泡沫凝固体的干体积密度控制在1000±200kg/m²。

本发明的技术优势是：

1.施工迅速：一小时可搭建近30米以上的隔离墙浇灌空腔，浇灌1m³墙体只需要几分钟；

2.成墙迅速：成墙空腔浇灌满后，只要1昼夜即可凝固，并产生不低于0.2MPa的强度，既可保证脚手架及承力栅拆除后墙体自立不倒，又能承受水砂充填物的冲刷及测压。3天后强度可达1.5MPa以上，即可保证在下一进路开采时，对前一进路的水砂充填物进行有效的隔挡；

3.浇筑方便：该浇注料浆具有很好的流动性，可泵送，也可以自流至浇筑部位，一旦浇筑到位，料浆又具有很好的粘滞性，不易从狭缝处跑浆；而且本身几乎不泌水、不变形；

4.应用性能好：隔离墙本身具有很好的强度，并且不透水，能够很好地阻挡水砂充填物的冲刷与侧塌，而且具有很好的抗震性和抗冲击性，即使在爆破时也不会产生碎裂和坍塌，即使爆破时有石块崩到墙面上，也不至碎裂，从而可有效防止充填尾砂流进开采进路；

5.良好的经济效益：材料本身的成本只有50元/m³左右，大多数的施工材料可以循环使用，综合成本为70元/m³左右。由于水砂充填较胶结充填成本低得多，因此，仅从胶结充填法节省出的胶结料成本，便可足以弥补隔离墙的建造费用。另外，由于可有效解决矿石的贫化问题，可节省大量的选矿成本。此外，如果接顶材料亦选用本发明所述的现浇泡沫材料，综合成本还会继续降低。

6.节能环保：主要原材料为尾砂，施工材料绝大多数可以循环使用，资源消耗量少。料浆制备可在地面进行，一般通过自流即可进行井下浇灌，施工过程动力消耗亦少。

附图说明

图1为用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法示意图。其中，1-已凝固泡沫；2-现浇泡沫；3-隔离布；4-承力栅；5-脚手架；6-输浆管；7-浇筑枪；8-顶板；9-底板。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例1用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，步骤如下：

第一步：在采空进路靠近待开采进路的实帮一侧，沿进路走向距离实帮0.4-0.8m，最好0.5-0.6m范围内，清理底板，搭建脚手架5。脚手架竖向钢管的间距为0.8-1.5m，最好为0.8-1.0m，树立前先用凿岩机在地板上打一个0.3-0.5m的眼，然后将竖向钢管插入其中；横向钢管的间距0.5-1.5m，最好为0.7-0.8m，其中，最下方的横向钢管应使用两根，并且距离底板不超过10cm。

第二步：用挂钩，或用细铁丝，或用细绳线将承力栅4固定到脚手架5上，随后，将隔离布3挂贴到承力栅4上，并在承力栅的下方和侧部部位，使隔离布长出承力栅0.3m-1.0m。

第三步：将已敷贴有承力栅4和隔离布3的脚手架，用斜撑加以固定，并将承力栅4底部和侧部长出隔离布3的部分折叠，用钢钉或短锚杆将其固定在底板和实帮上，随后用承力栅4和脚手架钢管5将端头封严。这样便在实帮、底板和脚手架之间，围成一个上部开口的空腔。

第四步：将制备好的泡沫料浆，通过输送管6输送到待浇筑的上述空腔上部，通过浇筑枪7将泡沫料浆注入该空腔内。待泡沫料浆凝固达到一定强度后，拆除脚手架5，撤除承力栅4，即可对待充填进路进行水砂充填。

其中，隔离布3可选用麻袋布、土工布、无纺布、塑料编织布等低值、高强材料，幅宽应大于拟搭隔离墙高0.3m-1.0m，幅长不限；承力栅4可采用钢筋网片、竹编网片、木板、建筑模板等；现浇泡沫由尾砂(质量分数)85％-90％、水泥9％-14％、外加剂1％-2％、水20％-35％，先搅拌成料浆，然后用发泡机将发泡剂水溶液制备成泡沫，加入到上述料浆中搅拌均匀，成为泡沫料浆。通过控制泡沫的加入量，可使得泡沫凝固体的干体积密度保持在1000±200kg/m2。外加剂由氯盐早强剂、萘系减水剂、脂肪醇稳泡剂和纤维素醚保水剂等按重量比例2∶0.5∶0.2∶0.3混合而成。泡沫由松香皂胶发泡剂水溶液与空气在泡沫发生机内混合而成。

实施例2某黄金矿山，采用向上水平进路分层开采，单个进路的断面尺寸为宽4m，高3m。单条进入的延伸长度一般为300m-400m，每天的进深约30m。过去采用的是灰砂比＝1∶20的高水水泥胶结尾砂式胶结充填，1∶10灰砂接顶工艺，综合成本为40元/m³左右，每m进深的综合造价为480元左右。

现改用泡沫隔离墙-水砂充填法(用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法)，具体实施工艺为：

第一步：在采空进路靠近待开采进路实帮一侧，沿进路走向距离实帮平均0.6m范围内，清理底板，搭建脚手架。其中，脚手架竖向钢管的间距为1.0m，通过凿岩机凿孔，使其插入底板0.3-0.4m；横向钢管的间距为0.8m，共四道，其中，最下方的横向钢管为两根，紧贴底板敷设。

第二步：用挂钩将高2.5m，长3m的竹编网片固定到脚手架上，再将幅宽3.0m的塑料编织布挂贴到竹编网片上，并在竹编网片的下方和侧部，使塑料编织布长出竹编网片0.8m。

第三步：将已敷贴有竹编网片和塑料编织布的脚手架，用三道斜撑钢管加以固定，并用短锚杆将最下方的钢管加以固定。随后将竹编网片底部长出的塑料编织布向外折叠，先用钢钉将其与底板连接，后用尾砂压实在底板上；将竹编网片侧部长出的塑料编织布向内折叠，用钢钉固定在实帮上，随后用竹编网和脚手架钢管将端头封严。这样便在实帮、底板和脚手架之间，围成一个长30m，平均宽0.6m，高2.5m，上部开口的空腔。

第四步：用尾砂(质量分数)88％、水泥10％、外加剂1％、水30％，先搅拌成料浆，然后用发泡机将发泡剂水溶液制备成泡沫，加入到上述料浆中搅拌均匀，成为泡沫料浆。所用外加剂由氯盐早强剂、萘系减水剂、脂肪醇稳泡剂和纤维素醚保水剂等按重量比例2∶0.5∶0.2∶0.3混合而成。泡沫由松香皂胶发泡剂水溶液与空气在泡沫发生机内混合而成。

先搅拌成料浆，然后用发泡机将发泡剂水溶液制备成泡沫，加入到上述料浆中搅拌均匀，成为泡沫料浆。通过控制泡沫的加入量，可使得泡沫凝固体的干体积密度保持在1000±200kg/m²。

第五步：将制备好的泡沫料浆，通过输送管道输送到待浇筑的上述空腔上部，利用浇筑枪将泡沫料浆注入该空腔内。浇筑完毕24小时后，拆除脚手架，撤除竹编网片，开始对进路进行水砂充填。水砂充填后的接顶工艺仍采用原方案。

技术效果为：浇筑泡沫料浆时，未出现跑浆、漏浆现象；浇筑24小时后，拆除脚手架与竹编网片后，隔离墙未出现变形、坍塌、开裂现象；水砂充填至2.5m高度后，泡沫隔离墙未出现冲刷减薄、压瘪、开裂、透水等异常现象；3天后在开采隔离墙相邻进路时，隔离墙未出现倾覆、崩塌、碎裂、漏砂、渗水等现象。取样检验：拆模时泡沫材料的抗压强度为0.4MPa，抗折强度为0.17MPa；3天后剥离出来的泡沫材料之抗压强度为1.5MPa，抗折强度为0.64MPa。

经济效果为：

隔离墙：30m(长)×0.6m(宽)×2.5m(高)×70(综合造价，元/m³)＝3150元；

水砂充填：30m(长)×3.4m(宽)×2.5m(高)×2.5(综合成本，元/m³)＝637.5元；

接顶：30m(长)×4.0(宽)×0.5m(高)×50(综合造价，元/m³)＝3000元；

总造价：6787.5元，折合每m进路充填成本为：226.25元。

较之原有的胶结充填工艺，每m进路约节省成本480-226.5＝253.75元。亦即，采用本专利方法充填巷道，比用传统的胶结充填方法，可以节约成本至少1/2。

Claims (9)

1.用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，步骤如下：

第一步：在采空进路靠近待开采进路的实帮一侧，清理底板(9)，搭建脚手架(5)；

第二步：将承力栅(4)固定到脚手架(5)上，随后，将隔离布(3)挂贴到承力栅(4)上；

第三步：将已敷贴有承力栅(4)和隔离布(3)的脚手架，用斜撑加以固定，并将承力栅(4)底部和侧部长出隔离布(3)的部分折叠，用钢钉或短锚杆将其固定在底板(9)和实帮上，随后用剩余的承力栅(4)和脚手架(5)钢管将端头封严，在实帮、底板和脚手架之间，围成一个上部开口的空腔；

第四步：将泡沫料浆注入上述空腔内，待泡沫料浆凝固达到一定强度后，拆除脚手架(5)，撤除承力栅(4)，即得现浇泡沫隔离墙。

2.根据权利要求1所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，第一步：沿进路走向距离实帮0.4-0.8m范围内，清理底板，搭建脚手架(5)。

3.根据权利要求1或2所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，第一步：搭建脚手架(5)时，脚手架竖向钢管的间距为0.8-1.5m，树立前先在底板上打一个深0.3-0.5m的眼，然后将竖向钢管插入其中。

4.根据权利要求1或2所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，第一步：搭建脚手架(5)时，横向钢管的间距0.5-1.5m，其中，最下方的横向钢管使用两根，并且距离底板不超过10cm。

5.根据权利要求1或2所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，所用隔离布(3)选用麻袋布、土工布、无纺布或塑料编织布，幅宽应大于拟搭隔离墙高0.3m-1.0m，幅长不限。

6.根据权利要求1或2所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，所用承力栅(4)采用钢筋网片、竹编网片、木板或建筑模板。

7.根据权利要求1或2所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，第四步：所用泡沫料浆由尾砂85-90重量份、水泥9-14重量份、外加剂1-2重量份和水20-35重量份，外加泡沫混合搅拌制备而成。

8.根据权利要求7所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，所用外加剂由水泥早强剂、减水剂、稳泡剂、保水剂按重量比例2∶0.5∶0.2∶0.3混合而成。

9.根据权利要求7所述的用于尾砂充填采矿的现浇泡沫隔离墙施工方法，其特征是，所用泡沫由发泡剂水溶液与空气在泡沫发生机内混合而成。