CN107524470A - 一种土工模袋及快速构建人工矿柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种土工模袋，包括模袋本体（2），所述模袋本体（2）至少一端开口，所述模袋本体（2）的一端设有进料管（4）；所述模袋本体（2）外每隔50~250mm套设有一与模袋本体（2）匹配的支撑圈（3），该支撑圈（3）通过至少一个袋袢（6）固定于模袋本体（2）的相应位置。本发明用外套加固支撑圈的土工模袋做软模具来构建井下人工矿柱，柱体一次灌注成形，施工简便、速度快，构建的人工矿柱整体性强、稳定性好；本发明快速构筑人工矿柱的方法简化了井下立模工序，提高了构筑效率，运输方便，施工简单快捷，特别适用于地下开采矿山柱体等工程施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种土工模袋及快速构建人工矿柱的方法，属于采矿工程领域。
背景技术
在开采水平或缓倾斜矿体时，为保证采场回采安全与顶板稳定一般会留设各种形式的矿柱，这部分预留矿柱约占采场矿量的25%~30%，造成了资源的大量浪费。为提高矿山的资源回采率，延长矿山服务年限，确保回采安全和实现矿产资源综合回收利用（残矿回收），采用人工矿柱置换高品位矿柱是一种有效的方法。
井下采用的人工矿柱一般为（钢筋）混凝土柱，其构建方法首先要支模板（或外砌毛石），然后在模板（或外砌毛石）内浇筑混凝土。由于井下作业空间受限，材料运输不便，当前人工矿柱构建工艺存在施工工艺复杂、劳动强度大、生产效率低、水泥消耗量大和生产成本高等缺点，不利于矿山降本增效，难以满足高效采矿的要求，制约了矿山的可持续发展。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种土工模袋及快速构建人工矿柱的方法，以在保证人工矿柱整体性和稳定性的同时，简化施工，提高劳动效率。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种土工模袋，包括模袋本体，所述模袋本体至少一端开口，所述模袋本体的一端设有进料管；所述模袋本体外每隔50~250mm套设有一与模袋本体匹配的支撑圈，该支撑圈通过至少一个袋袢固定于模袋本体的相应位置。
进一步地，模袋本体上，进料管所在的一端还设有排气管，以在通过进料管充填物料时，及时排出土工模袋内的空气，防止由于空气窜动而导致土工模袋变形，降低成型质量。
进一步地，所述模袋本体至少由2层全丙纶高强机织布制成，采用多层结构可以提高土工模袋的强度，满足构建竖向人工矿柱的载荷需求，同时，使得土工模袋具有透水不透浆的特性，充填后，充填料中的水可较快地渗透出去，减少填充料凝固所需时间。
进一步地，所述模袋本体完全伸展开后的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。
优选地，所述支撑圈为钢丝圈，其中，钢丝的直径为6~10mm，优选为8~10mm。
基于同一个发明创造，本发明还提供一种利用上述的土工模袋快速构建人工矿柱的方法，包括如下步骤：
S1、选择与待构建人工矿柱形状、尺寸匹配的如上所述的土工模袋；
S2、清理待构建人工矿柱的位置的基底，并构建基坑；
S3、将步骤S1中制得的土工模袋带进料管的一端固定于基坑正上方的矿体顶板上，将土工模袋的另一端置于基坑内，确保土工模袋处于竖直状态；将胶结充填料或碎石混凝土通过进料管灌入土工模袋中，浇筑获得人工矿柱；
S4、待人工矿柱浇筑至距离矿体顶板100~150mm时，进行接顶施工，使得人工矿柱支撑于矿体顶面下。
采用本发明的人工模袋来构建人工矿柱，由于人工模袋初始状态为堆叠或折叠状态，占用空间极小，十分轻便，适合于空间狭小的矿井中转运、操作，施工时，无需像传统模板一样受模板重量、尺寸限制；土工模袋竖直设置，这样浇筑时，土工模袋本身只需受到水平方向的作用力，竖直方向作用力极小，而土工模袋上每隔一定距离便套设有支撑圈，支撑圈的设置不仅可以使得土工模袋处于伸展状态时保持特定的形状，而且可显著提高土工模袋承受水平方向作用力的能力，将土工模袋保持在预设的形状结构下，这样充填完成时，可以获得与预设尺寸、形状一致的人工矿柱。
本发明的人工模袋主要用于快速构建人工矿柱，考虑到矿井内施工的便利性需求和充填时，人工模袋的受力情况，只需在人工模袋外套设支撑圈来加强人工模袋，即可满足构建人工矿柱过程中，人工模袋的受力强度要求，而无需设置与人工模袋长度方向平行的加强结构，这样人工模袋可方便地沿其长度方向伸长或收拢。
进一步地，步骤S1中人工矿柱的横截面为圆形或矩形。
进一步地，所述人工矿柱的28d抗压强度不小于3MPa。
进一步地，步骤S3中，所述胶结充填料的充填骨料包括尾砂、磷石膏、水淬炉渣和河砂中的一种或多种。
进一步地，步骤S4中，所述接顶施工是指在胶凝材料中加入膨胀剂，然后将混有膨胀剂的胶凝材料通过进料管灌入土工模袋内，实现接顶；其中，胶凝材料包括水泥、炉渣、粉煤灰和石膏中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）用外套加固支撑圈的土工模袋做软模具来构建井下人工矿柱，柱体一次灌注成形，施工简便、速度快，构建的人工矿柱整体性强、稳定性好；
2）该种快速构筑人工矿柱的方法简化了井下立模工序，提高了构筑效率，运输方便，施工简单快捷，特别适用于地下开采矿山柱体等工程施工；
3）由于土工模袋具有一定的透水性，在胶结充填料（或碎石混凝土）灌入以后，多余的水分通过织物空隙渗出，可以迅速降低水灰比，加快胶结充填料（或碎石混凝土）的凝固速度，增加胶结充填料（或碎石混凝土）的抗压强度，从而降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的一种人工矿柱的主视图。
图2为图1的A-A剖视示意图（圆柱形人工矿柱）。
图3为图1的A-A剖视示意图（矩形人工矿柱）。
图4是图1中Ⅰ部分的放大图（即袋袢部位的结构示意图）。
图中：1-人工矿柱，2-模袋本体，3-支撑圈，4-进料管，5-排气管，6-袋袢。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
图1为本发明的一种人工矿柱的主视图。如图1所示，本实施方式的的人工矿柱1，其高度为0.8~5m；如图2所示，人工矿柱1可为圆柱，其底面直径为1~5m；作为本发明的另一种实施方式，如图3所示，人工矿柱1亦可为矩形柱，其截面尺寸为1~5×1~5m。
本发明的快速构建人工矿柱的方法，在地下开采矿山置换矿柱和回收残余矿柱阶段进行，包括如下步骤：
1）预制土工模袋
如图1所示，土工模袋为一种土工织物，其基本结构为两层全丙纶高强机织布制作，基本特征是透水不透浆。根据人工矿柱1的形状、尺寸和高度预先缝制，并在土工模袋预留进料管4（通过卡箍与外部管道连接）和排气管5。为保证成型效果，在土工模袋外沿立面每隔一定距离均匀加箍支撑圈3，其直径6~10mm，间距100~200mm，每个支撑圈3配置一个紧线钳。支撑圈3穿过袋袢6与土工模袋2固定在一起。袋袢6立面间距同支撑圈3，平面间距为400~600mm。支撑圈3可在人工矿柱1达到强度要求后进行回收利用。
2）清理基底
在需构建人工矿柱的位置清理基底，并形成坚实的基坑，清出老底，不留杂质。
3）构建人工矿柱
如图1所示，将土工模袋的底部、顶部分别与顶板、地板固定好，确保土工模袋处于竖直状态。人工矿柱1的材质为胶结充填料，直接通过矿山的充填管道通过进料管4灌入土工模袋的模袋本体2中；人工矿柱1的材质亦可为碎石混凝土，由井下搅泵喷一体机在井下制备好后，再通过进料管4灌入模袋本体2中；形成人工矿柱1的工艺特点是自下而上的、连续快速的。
优选地，胶结充填料或碎石混凝土的灰砂比根据实验结果来确定，但需保证人工矿柱1的28d抗压强度应不小于3MPa。
4）接顶施工
当该人工矿柱浇筑至距矿体顶板100~150mm时，在胶凝材料中加入膨胀剂以确保人工矿柱的接顶质量。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种土工模袋，包括模袋本体（2），所述模袋本体（2）至少一端开口，其特征在于，所述模袋本体（2）的一端设有进料管（4）；所述模袋本体（2）外每隔50~250mm套设有一与模袋本体（2）匹配的支撑圈（3），该支撑圈（3）通过至少一个袋袢（6）固定于模袋本体（2）的相应位置。
2.根据权利要求1所述的土工模袋，其特征在于，模袋本体（2）上，进料管（4）所在的一端还设有排气管（5）。
3.根据权利要求1所述的土工模袋，其特征在于，所述模袋本体（2）至少由2层全丙纶高强机织布制成。
4.根据权利要求1~3任一项所述的土工模袋，其特征在于，所述模袋本体（2）完全伸展开后的形状为圆形、椭圆形、多边形中的一种。
5.根据权利要求1~3任一项所述的土工模袋，其特征在于，所述支撑圈（3）为钢丝圈，其中，钢丝的直径为6~10mm。
6.一种利用权利要求1~5任一项所述的土工模袋快速构建人工矿柱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选择与待构建人工矿柱的形状、尺寸匹配的如权利要求1~5任一项所述的土工模袋；
S2、清理待构建人工矿柱的位置的基底，并构建基坑；
S3、将步骤S1中制得的土工模袋带进料管（4）的一端固定于基坑正上方的矿体顶板上，将土工模袋的另一端置于基坑内，确保土工模袋处于竖直状态；将胶结充填料或碎石混凝土通过进料管（4）灌入土工模袋中，浇筑获得人工矿柱；
S4、待人工矿柱浇筑至距离矿体顶板100~150mm时，进行接顶施工，使得人工矿柱（1）支撑于矿体顶面下。
7.根据权利要求6所述的快速构建人工矿柱的方法，其特征在于，步骤S1中人工矿柱的横截面为圆形或矩形。
8.根据权利要求6所述的快速构建人工矿柱的方法，其特征在于，所述人工矿柱（1）的28d抗压强度不小于3MPa。
9.根据权利要求6所述的快速构建人工矿柱的方法，其特征在于，步骤S3中，所述胶结充填料的充填骨料包括尾砂、磷石膏、水淬炉渣和河砂中的一种或多种。
10.根据权利要求6所述的快速构建人工矿柱的方法，其特征在于，步骤S4中，所述接顶施工是指在胶凝材料中加入膨胀剂，然后将混有膨胀剂的胶凝材料通过进料管（4）灌入土工模袋内，实现接顶；其中，胶凝材料包括水泥、炉渣、粉煤灰和石膏中的一种或多种。
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