CN106545361B - 一种矿山井下强透水性充填挡墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山井下强透水性充填挡墙及其施工方法，所述充填挡墙包括依次设置于围岩内的废石层、透水混凝土层及透水砖层，所述废石层位于透水混凝土层底部，废石层内预埋有若干透水管，所述透水砖层位于透水混凝土层顶部，且透水砖层上部与围岩相连，所述废石层、透水混凝土层及透水砖层将围岩内部分隔成港道和采空区；所述施工方法为采用铲运机或自卸卡车将附近废石运至充填挡墙预设处，并在废石中预设透水管；将废石压实形成废石层，然后在废石层上铺设一层透水混凝土形成透水混凝土层；待透水混凝土层的混凝土固结后，错缝砌筑透水砖。本发明具有很强的透水性，可缩短充填料浆胶凝时间；充分利用井下产生的废石，减少了砖的消耗。
Description
技术领域
本发明属于矿山充填采矿技术领域，具体是涉及一种矿山井下强透水性充填挡墙及其施工方法。
背景技术
由于资源的重要性与不可再生性，国家大力倡导发展矿产资源循环经济，实现无废害开采。充填采矿法具有减少固体废弃物排放，提高矿石回收率、控制采场地压等显著优势，是一种有较大发展前景的采矿法，在世界范围内得到了越来越广泛的应用。充填挡墙是充填法极为重要的一个环节，主要作用是阻隔采空区内充填料浆溢出，并及时将浆体水分排出。为获得较高的充填质量和效率，充填挡墙必须具备较好的透水性，以使充填料浆快速凝结。同时，为降低充填成本，充填挡墙造价应较便宜，最好应用成本较低的原材料进行砌筑。
目前，国内外充填挡墙形式主要有木挡墙、砖挡墙、混凝土挡墙等。其中砖挡墙具有强度高、隔浆性好、施工方便等特点，是目前应用最为广泛的一种挡墙形式，但砖挡墙砌筑成本高，劳动强度大，影响了挡墙的砌筑速度和质量。因此，如何砌筑透水性好、成本低、机械化程度高的挡墙，是矿山急需解决的问题。同时，矿山开采产生了大量废石，如何有效综合利用，实现无废害开采，成为矿山研究的重点。
发明内容
本发明在于针对现有充填挡墙透水性差、成本高、劳动强度大等问题，提供了一种矿山井下强透水性充填挡墙及其施工方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
一种矿山井下强透水性充填挡墙，包括依次设置于围岩内的废石层、透水混凝土层及透水砖层，所述废石层位于透水混凝土层底部，所述废石层内预埋有若干透水管，所述透水砖层位于透水混凝土层顶部，且透水砖层上部与围岩相连，所述废石层、透水混凝土层及透水砖层将围岩内部分隔成港道和采空区。
所述废石层由井下开采产生的废石构成，高度大于0.8m，孔隙率为20％～40％。
所述透水混凝土层由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.3～0.5m，孔隙率为10％～20％。
所述透水砖层选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为10％～30％。
所述透水管的外径大于160mm，数量大于6根，并贯通于废石层两个侧表面。
所述透水管靠近采空区侧露出长度大于0.5m，且在透水管露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔。
所述透水管过滤水孔的孔径为5cm，且透水管过滤水孔和位于采空区一侧的管口均采用滤水布包裹。
一种矿山井下强透水性充填挡墙的施工方法，其方法步骤如下：
(1)充填废石层：采用铲运机或自卸卡车将附近废石运至充填挡墙预设处，并在废石中预设透水管；
(2)铺设透水混凝土层：将废石压实形成废石层，然后在废石层上铺设一层透水混凝土形成透水混凝土层；
(3)施工透水砖层：待透水混凝土层的混凝土固结后，错缝砌筑透水砖；
(4)自然风干3～5d，即可进行充填作业。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明所述的废石层、透水混凝土层和透水砖层均具有很强的透水性，缩短了充填料浆胶凝时间，加快了充填周期，提高了充填质量；
(2)充填挡墙底层由废石构成，大大减少了砖的消耗，降低了充填成本，并充分利用了开采产生的废石，节约了资源；
(3)充填挡墙废石层采用铲运机、自卸卡车等机械化手段运送，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的侧视结构剖面示意图；
图2是图1的A-A向视图；
图3是图1的B处放大示意图。
图中：1-废石层，2-透水混凝土层，3-透水砖层，4-透水管，5-围岩，6-上分层矿体，7-下分层充填体，8-采空区，9-港道，10-透水管过滤水孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种矿山井下强透水性充填挡墙，包括依次设置于围岩5内的废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3，所述废石层1位于透水混凝土层2底部，所述废石层1内预埋有若干透水管4，所述透水砖层3位于透水混凝土层2顶部，且透水砖层3上部与围岩5相连，所述废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3将围岩5内部分隔成港道9和采空区8。踩空区8顶部为上层矿体6与围岩5相连，踩空区8底部为下层充填体7与围岩5相连，采用本技术方案，其充填挡墙具有很强的透水性，可缩短充填料浆胶凝时间，提高充填质量。同时充分利用井下产生的废石，减少了砖的消耗，大大降低充填成本。
所述废石层1由井下开采产生的废石构成，高度大于0.8m，孔隙率为20％～40％。
所述透水混凝土层2由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.3～0.5m，孔隙率为10％～20％。
所述透水砖层3选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为10％～30％。
所述透水管4的外径大于160mm，数量大于6根，并贯通于废石层1两个侧表面。
所述透水管4靠近采空区8侧露出长度大于0.5m，且在透水管4露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔10。
所述透水管过滤水孔10的孔径为5cm，且透水管过滤水孔10和位于采空区8一侧的管口均采用滤水布包裹。
下面结合附图进一步说明本发明的施工方法步骤如下：
(1)充填废石层1：采用铲运机或自卸卡车将附近废石运至充填挡墙预设处，并在废石中预设透水管4，所述透水管4采用PVC透水管；透水管4外径大于160mm，数量大于6个，贯通于废石层3的两个侧表面；透水管4靠近采空区8侧露出长度大于0.5m，透水管4露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔10，孔径为5cm，透水管过滤水孔10和该侧管口均由滤水布包裹；废石层高度大于0.8m，孔隙率为20％～40％；
(2)铺设透水混凝土层2：将废石压实形成废石层1，然后在废石层1上铺设一层透水混凝土形成透水混凝土层2；透水混凝土由井下废石、水泥与水搅拌而成；透水混凝土层高度为0.3～0.5m，孔隙率为10％～20％；
(3)施工透水砖层3：待透水混凝土层2的混凝土固结后，错缝砌筑透水砖；透水砖选用混凝土透水砖，混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为10％～30％；
4)自然风干3～5d，即可进行充填作业。
下面结合实施例对本发明进一步详细说明：
实施例1：一种矿山井下强透水性充填挡墙，包括依次设置于围岩5内的废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3，所述废石层1位于透水混凝土层2底部，所述废石层1内预埋有若干透水管4，所述透水砖层3位于透水混凝土层2顶部，且透水砖层3上部与围岩5相连，所述废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3将围岩5内部分隔成港道9和采空区8。踩空区8顶部为上层矿体6与围岩5相连，踩空区8底部为下层充填体7与围岩5相连。所述废石层1位于最底层，并由井下开采产生的废石构成，高度为0.9m，孔隙率为20％。所述透水混凝土层2位于第二层，并由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.3，孔隙率为10％。所述透水砖层3位于最上层，选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为10％。所述透水管4的外径为170mm，数量为8根，并贯通于废石层1两个侧表面。所述透水管4靠近采空区8侧露出长度为0.6m，且在透水管4露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔10。
实施例2：一种矿山井下强透水性充填挡墙，包括依次设置于围岩5内的废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3，所述废石层1位于透水混凝土层2底部，所述废石层1内预埋有若干透水管4，所述透水砖层3位于透水混凝土层2顶部，且透水砖层3上部与围岩5相连，所述废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3将围岩5内部分隔成港道9和采空区8。踩空区8顶部为上层矿体6与围岩5相连，踩空区8底部为下层充填体7与围岩5相连。所述废石层1位于最底层，并由井下开采产生的废石构成，高度为1m，孔隙率为30％。所述透水混凝土层2位于第二层，并由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.4，孔隙率为15％。所述透水砖层3位于最上层，选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为20％。所述透水管4的外径为180mm，数量为10根，并贯通于废石层1两个侧表面。所述透水管4靠近采空区8侧露出长度为0.8m，且在透水管4露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔10。
实施例3：一种矿山井下强透水性充填挡墙，包括依次设置于围岩5内的废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3，所述废石层1位于透水混凝土层2底部，所述废石层1内预埋有若干透水管4，所述透水砖层3位于透水混凝土层2顶部，且透水砖层3上部与围岩5相连，所述废石层1、透水混凝土层2及透水砖层3将围岩5内部分隔成港道9和采空区8。踩空区8顶部为上层矿体6与围岩5相连，踩空区8底部为下层充填体7与围岩5相连。所述废石层1位于最底层，并由井下开采产生的废石构成，高度为1.2m，孔隙率为40％。所述透水混凝土层2位于第二层，并由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.5，孔隙率为20％。所述透水砖层3位于最上层，选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为30％。所述透水管4的外径为190mm，数量为12根，并贯通于废石层1两个侧表面。所述透水管4靠近采空区8侧露出长度为0.8m，且在透水管4露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔10。
Claims (5)
1.一种矿山井下强透水性充填挡墙，其特征在于：包括依次设置于围岩(5)内的废石层(1)、透水混凝土层(2)及透水砖层(3)，所述废石层(1)位于透水混凝土层(2)底部，所述废石层(1)内预埋有若干透水管(4)，所述透水砖层(3)位于透水混凝土层(2)顶部，且透水砖层(3)上部与围岩(5)相连，所述废石层(1)、透水混凝土层(2)及透水砖层(3)将围岩(5)内部分隔成港道(9)和采空区(8)；所述废石层(1)由井下开采产生的废石构成，高度大于0.8m，孔隙率为20％～40％；所述透水混凝土层(2)由井下废石、水泥与水搅拌而成，高度为0.3～0.5m，孔隙率为10％～20％；所述透水砖层(3)选用混凝土透水砖，其中混凝土透水砖由废石、水泥、水，透水剂制成，孔隙率为10％～30％。
2.如权利要求1所述的一种矿山井下强透水性充填挡墙，其特征在于：所述透水管(4)的外径大于160mm，数量大于6根，并贯通于废石层(1)两个侧表面。
3.如权利要求1所述的一种矿山井下强透水性充填挡墙，其特征在于：所述透水管(4)靠近采空区(8)侧露出长度大于0.5m，且在透水管(4)露出段沿管壁每隔10cm对称布置4个透水管过滤水孔(10)。
4.如权利要求1所述的一种矿山井下强透水性充填挡墙，其特征在于：所述透水管过滤水孔(10)的孔径为5cm，且透水管过滤水孔( 10) 和位于采空区( 8) 一侧的管口均采用滤水布包裹。
5.一种如权利要求1至4任意一项所述的矿山井下强透水性充填挡墙的施工方法，其特征在于：其方法步骤如下：
(1)充填废石层(1)：采用铲运机或自卸卡车将附近废石运至充填挡墙预设处，并在废石中预设透水管(4)；
(2)铺设透水混凝土层(2)：将废石压实形成废石层(1)，然后在废石层(1)上铺设一层透水混凝土形成透水混凝土层(2)；
(3)施工透水砖层(3)：待透水混凝土层(2)的混凝土固结后，错缝砌筑透水砖；
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