CN111456808A - 进路充填采场封闭骨架、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种进路充填采场封闭骨架、装置及方法，涉及采场封闭技术领域，本发明提供的进路充填采场封闭骨架包括锚固组件、钢筋网和多根钢丝绳，多根钢丝绳纵横交错搭接成钢丝绳网，锚固组件的一端与钢丝绳网连接，另一端用于嵌固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁中，钢筋网覆盖于钢丝绳网上且与锚固组件和/或钢丝绳网连接。本发明提供的进路充填采场封闭骨架可快速装卸及循环利用，有效减少了同类其他产品或设施实现相同功能所需的时间和成本，且充分利用进路充填封闭挡墙压力小的技术特点，以及充填料浆及充填体固结后的自承载能力，采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
Description
技术领域
本发明涉及采场封闭技术领域，尤其是涉及一种进路充填采场封闭骨架、装置及方法。
背景技术
充填采矿法因具有控制地压、提高矿石回收率和减少地表废弃物堆放等优点在国内外得到了广泛应用，也是实现绿色矿山的关键技术。采场封闭是井下采场充填的一项重要工序，封闭装置的稳固性影响着后续工序的进行以及矿山的安全生产。目前国内外矿山主要采用以下两种采场封闭装置，一种是以木支撑为代表的柔性封闭装置，另一种是以混凝土为代表的刚性封闭装置。
其中，木支撑柔性封闭装置从内到外由土工布、木板、立木、横撑、木斜撑搭建而成。但是其具有以下缺点：1.木材下放难度大，劳动强度高；2.木材消耗量大，难以循环使用；3.强度不足，材料耗量大，易垮塌，导致采场通道堵塞，污染井下环境。
混凝土挡墙采用混凝土浇筑墙体，挡墙厚度为30cm－50cm，混凝土强度一般为C20－C25，混凝土均锚入巷道的顶、壁、底部，混凝土封闭装置上分别预留导水孔和观察口，导水孔按照一定间距布置，一般为40－80cm，根据断面大小布置一排或多排导水孔。上述刚性封闭装置强度大，但是其具有以下缺点：1.成本高，劳动强度大，工序复杂；2.脱水效果差，需二次封堵；3.养护周期长，影响充填和生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进路充填采场封闭骨架、装置及方法，可快速装卸及循环利用，采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种进路充填采场封闭骨架，包括锚固组件、钢筋网和多根钢丝绳，多根所述钢丝绳纵横交错搭接成钢丝绳网，所述锚固组件的一端与所述钢丝绳网连接，另一端用于嵌固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁中，所述钢筋网覆盖于所述钢丝绳网上，且与所述锚固组件和/或所述钢丝绳网连接。
进一步地，所述锚固组件包括多个锚固件，多个所述锚固件沿所述钢丝绳网的周向间隔设置，每个所述钢丝绳的端部均钩挂于一个所述锚固件上，所述锚固件远离所述钢丝绳的一端用于嵌固在所述巷道顶板、所述巷道底板或所述巷道侧壁中。
进一步地，所述进路充填采场封闭骨架还包括紧固组件，所述钢丝绳的端部折叠并通过所述紧固组件锁紧后与所述锚固组件连接。
第二方面，本发明还提供一种进路充填采场封闭装置，包括上述方案所述的进路充填采场封闭骨架以及多层土工织物，多层所述土工织物逐层覆盖在所述钢筋网背离所述钢丝绳的一侧。
进一步地，所述土工织物的边缘具有连接部，所述连接部通过聚氨酯材料粘固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁上。
第三方面，本发明还提供一种进路充填采场封闭方法，包括：
布置土工织物：将多层土工织物的连接部粘固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁上；
安装锚固件：将多个锚固件的一端嵌固于所述巷道顶板、所述巷道底板以及所述巷道侧壁中，另一端预留在外部；
布设钢筋网：将钢筋网与多个锚固件绑扎固定；
布设钢丝绳：将多根钢丝绳纵横交错搭接成钢丝绳网，且每一根所述钢丝绳的端部均与一个所述锚固件连接。
进一步地，所述布置土工织物具体包括：
将多层所述土工织物的四周紧贴所述巷道顶板、所述巷道底板以及所述巷道侧壁并向外侧折叠形成连接部，向所述连接部喷射聚氨酯材料。
进一步地，所述安装锚固件具体包括：
所述巷道侧壁上的多个锚固件水平布置，并左右对齐，所述巷道顶板和所述巷道底板上的多个锚固件竖直布置，并上下对齐。
进一步地，每一根所述钢丝绳的端部均与一个所述锚固件连接具体包括：
将所述钢丝绳的端部折叠并使用紧固组件锁紧形成钩环结构，随后将所述钩环结构钩挂于所述锚固件上。
进一步地，所述布设钢丝绳之后，还包括：
向所述钢丝绳网与巷道之间的间隙喷射聚氨酯材料，采用铁丝将所述钢筋网与所述钢丝绳网绑扎加固。
本发明提供的进路充填采场封闭骨架及装置能产生如下有益效果：
上述进路充填采场封闭骨架在使用时，钢筋网朝向充填采场，钢丝绳网朝向巷道，锚固组件嵌固于巷道顶、底板以及巷道侧壁中，钢筋网连接于钢丝绳和/或锚固组件上，多根钢丝绳所形成的钢丝绳网与钢筋网共同作为受力支撑。待充填料浆及充填体固结具有自立强度后，可人工拆卸封闭骨架，实现钢筋网和钢丝绳的回收再利用。
相对于现有技术来说，本发明第一方面提供的进路充填采场封闭骨架可快速装卸及循环利用，有效减少同类其他产品或设施实现相同功能所需的时间和成本，且充分利用进路充填封闭挡墙压力小的技术特点，以及充填料浆及充填体固结后的自承载能力，采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
相对于现有技术来说，本发明第二方面提供的进路充填采场封闭装置具有上述进路充填采场封闭骨架以及多层土工织物，能够使得进路采场全断面均可脱水，实现了高效率脱水，间接提高了充填料浆浓度，进而提高了充填质量，保证了矿石回采的安全性。
相对于现有技术来说，本发明第三方面提供的进路充填采场封闭方法操作简单，安装劳动强度小，有效提高作业效率，并且采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的进路充填采场封闭装置安装位置示意图；
图2为本发明实施例提供的进路充填采场封闭装置的爆炸图；
图3为本发明实施例提供的进路充填采场封闭装置的正视图；
图4为本发明实施例提供的进路充填采场封闭装置的俯视图；
图5为本发明实施例提供的紧固组件与钢丝绳连接结构的正视局部截面图；
图6为本发明实施例提供的紧固组件与钢丝绳连接结构的侧视局部截面图；
图7为本发明实施例提供的喷射聚氨酯材料效果示意图；
图8为本发明实施例提供的土工布周边固定安装示意图；
图9为本发明实施例提供的进路充填采场封闭方法的流程图。
图标：1－锚固组件；11－锚固件；2－钢筋网；3－钢丝绳；4－巷道侧壁；5－紧固组件；51－连接座；52－U形件；53－锁紧件；6－土工织物；61－第一土工织物；62－第二土工织物；7－聚氨酯材料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明第一方面的实施例在于提供一种进路充填采场封闭骨架，如图1至图4所示，包括锚固组件1、钢筋网2和多根钢丝绳3，多根钢丝绳3纵横交错搭接成钢丝绳网，锚固组件1的一端与钢丝绳网连接，另一端用于嵌固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4中，钢筋网2覆盖于钢丝绳网上且与锚固组件1和/或钢丝绳网连接。
上述进路充填采场封闭骨架结构简单，摆脱了传统采用木支撑装置或者混凝土墙进行封闭的思维方式，装卸方便，且可循环利用，采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
具体地，钢筋网2可以仅与锚固组件1连接，也可以仅与钢丝绳网连接，还可以与二者共同连接。在至少一个实施例中，为了使得钢筋网2更牢固的覆盖在钢丝绳网上，钢筋网2可通过铁丝绑扎于锚固组件1和钢丝绳网上。
以下对锚固组件1的结构进行具体说明：
如图2所示，锚固组件1包括多个锚固件11，多个锚固件11沿钢丝绳网的周向间隔设置，每个钢丝绳3的端部均钩挂于一个锚固件11上，锚固件11远离钢丝绳3的一端用于嵌固在巷道顶板、巷道底板或巷道侧壁4中。
锚固组件1包括有多个锚固件11能够保证钢丝绳网与巷道之间连接的牢固度，稳定牵引钢丝绳网，避免钢丝绳网与巷道之间产生大面积破损。
具体地，如图3所示，位于钢丝绳网上端的多个锚固件11与下端的多个锚固件11一一对齐，位于钢丝绳网左端的多个锚固件11与右端的多个锚固件11一一对齐。
钢丝绳网中横向延伸的钢丝绳3的两端分别与钢丝绳网左右端部两个相互对齐的锚固件11连接，纵向延伸的钢丝绳3的两端分别与钢丝绳网上下端部两个相互对齐的锚固件11连接，从而使多根钢丝绳3搭接呈栅格网状结构，其结构稳定，每个钢丝绳3均匀受力，具有更好的封闭效果。
在一些实施例中，锚固件11为螺纹钢筋，能够可靠嵌固于岩石之中，其用于钩挂钢丝绳3的端部呈U型结构，钢丝绳3可以钩挂于U型结构上，便于钢丝绳3的连接。
具体地，螺纹钢筋的直径为20mm－25mm，长度不小于80cm，位于钢丝绳网同一侧的锚固件11间距为50cm－60cm。
以下对钢筋网2的结构进行具体说明：
钢筋网中钢筋的直径应不小于8mm。若巷道断面尺寸较大，钢筋网可以包括多片子钢筋网，任意相邻的两片子钢筋网相互搭接并通过铁丝绑扎固定。
以下对钢丝绳3与锚固组件1的连接方式进行具体说明：
如图5和图6所示，进路充填采场封闭骨架还包括紧固组件5，钢丝绳3的端部折叠并通过紧固组件5锁紧后与锚固组件1连接。
紧固组件5能够保证钢丝绳3的端部始终处于折叠状态，从而形成钩环结构，钩环结构可以钩挂于锚固件11的U型结构上，不需要将钢丝绳3绑扎于锚固件11上，连接更加牢固。
具体地，如图5和图6所示，紧固组件5包括连接座51、U形件52、以及锁紧件53，U形件52贯穿连接座51与锁紧件53连接，U形件52与连接座51配合夹紧钢丝绳3的端部。
U形件52与连接座51之间形成用于夹紧钢丝绳3的通道，钢丝绳3的端部折叠并贯穿上述通道，锁紧件53与U形件52连接，从而使得U形件与连接座51配合夹紧钢丝绳3的端部。上述紧固组件5结构简单，能够有效锁紧钢丝绳3的端部，便于施工人员作业。
其中，锁紧件53包括两个螺母，U形件52两端部的外表面具有与螺母配合的外螺纹。
本发明第二方面的实施例在于提供一种进路充填采场封闭装置，本发明第二方面的实施例提供的进路充填采场封闭装置包括上述进路充填采场封闭骨架以及多层土工织物6，多层土工织物6逐层覆盖在钢筋网2背离钢丝绳网的一侧。
相对于现有技术来说，本发明第二方面的实施例提供的进路充填采场封闭装置具有上述进路充填采场封闭骨架以及多层土工织物6，能够使得进路采场全断面均可脱水，实现了高效率脱水，间接提高了充填料浆浓度，进而提高了充填质量，保证了矿石回采的安全性。
具体地，根据充填料浆的泌水情况，可以布设两层、三层等多层土工织物6。
在至少一个实施例中，多层土工织物6包括第一土工织物61和第二土工织物62，第一土工织物61和第二土工织物62依次覆盖在钢筋网2背离钢丝绳网的一侧。双层土工织物与封闭骨架相配合，使得进路采场全断面均可脱水，实现了高效率脱水，提高了充填质量，保证矿石回采的安全性。
在一些实施例中，为使得上述进路充填采场封闭装置的结构更加牢固，土工织物6的边缘具有连接部，连接部通过聚氨酯材料7粘固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4上。
具体操作时，如图8所示，将土工织物6边缘向外侧折叠，使得连接部紧贴岩壁，然后向连接部喷射少量矿用聚氨酯材料，使其粘固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4上。
土工织物6、锚固组件1及钢丝绳网安装完毕后，如图7所示，向封闭装置与巷道之间的间隙喷射矿用聚氨酯材料，使得上述进路充填采场封闭装置具有强度高、高安全系数等优点。
本发明第三方面的实施例在于提供一种进路充填采场封闭方法，如图9所示，包括：
S101布置土工织物6：将多层土工织物6的连接部粘固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4上；
S201安装锚固件11：将多个锚固件11的一端嵌固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4中，另一端预留在外部；
S301布设钢筋网2：将钢筋网2与多个锚固件11绑扎固定；
S401布设钢丝绳3：将多根钢丝绳3纵横交错搭接成钢丝绳网，且每一根钢丝绳3的端部均与一个锚固件11连接。
相对于现有技术来说，本发明第三方面的实施例提供的进路充填采场封闭方法操作简单，安装劳动强度小，有效提高作业效率，并且采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭。
其中，布置土工织物6具体包括：将多层土工织物6的四周紧贴巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4，并使多层土工织物6向外侧折叠形成连接部，向连接部喷射聚氨酯材料。
上述操作方式简单易行，能够保证土工织物6与巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4牢固连接。
其中，安装锚固件11具体包括：巷道侧壁4上的多个锚固件11水平布置，并左右一一对齐，巷道顶板和巷道底板上的多个锚固件11竖直布置，并上下一一对齐，多个钢丝绳3与锚固件11连接后能够形成格栅状绳网，各个钢丝绳3的受力更加均匀。
安装锚固件11的主要工序包括定位、钻孔、安装和调整至设计尺寸，锚固件11的U型端部预留在巷道岩壁外，其余部分嵌固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4中。
安装时，位于钢丝绳网同一侧的锚固件11间距为50cm－60cm。
其中，每一根钢丝绳3的端部均与一个锚固件11连接具体包括：将钢丝绳3的端部折叠并使用紧固组件5锁紧形成钩环结构，随后将钩环结构钩挂于锚固件11上。
上述步骤一方面便于施工人员的操作，不需要将钢丝绳3系挂于锚固件11上，另一方面其连接牢固，不易发生脱扣现象。
其中，为了提高上述进路充填采场封闭装置的安全系数，布设钢丝绳3之后，还包括：S501向钢丝绳网与巷道之间的间隙喷射聚氨酯材料7，采用铁丝将钢筋网2与钢丝绳网绑扎加固，提高上述进路充填采场封闭装置的强度。
以下对上述进路充填采场封闭方法进行详细的说明：
1.根据采场断面选定钢丝绳3的长度、钢筋网2的规格，选定拟安装位置；
2.对拟安装封闭装置的位置清帮，测量、定位，为土工织物6布设与锚固件11安装做准备；
3.根据充填料浆泌水情况布设2－3层土工织物6，土工织物6需满足滤水性能要求，如土工滤布。将多层土工织物6紧贴巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4并向外侧折叠形成连接部，然后向连接部喷射少量矿用聚氨酯材料，使其粘固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4上；
4.将锚固件11的U型端部预留在巷道岩壁外，其余部分嵌固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁4中。巷道侧壁4上的多个锚固件11水平布置，并左右对齐，巷道顶板和巷道底板上的多个锚固件11竖直布置，并上下对齐。锚固件11采用螺纹钢，直径为20mm－25mm，长度不小于80cm，位于钢丝绳网同一侧的锚固件11间距为50cm－60cm；
5.钢筋网2规格优先选用D型，钢筋直径不小于8mm，若断面尺寸较大，需要多张片状钢筋网组合布设，相邻的两片钢筋网用铁丝绑扎牢固，每两片钢筋网充填间距不小于20cm，随后将片状钢筋网2与巷道接触部位使用铁丝与锚固件11绑扎固定；
6.将钢丝绳3的端部折叠并使用紧固组件5锁紧形成钩环结构，随后将钩环结构钩挂于锚固件11上，钢丝绳直径不小于20mm。
7.向钢丝绳网与巷道之间的间隙喷射聚氨酯材料7，采用铁丝将钢筋网2与钢丝绳网绑扎加固；
8.充填料浆及充填体固结具有自立强度后，即具备拆卸条件，人工清除封闭装置四周的矿用聚氨酯材料7，将紧固组件5松开，剪断绑扎钢丝绳3及片状钢筋网2的铁丝，即可完成钢丝绳3及片状钢筋网2的回收。
综上所述，本发明提供的进路充填采场封闭骨架、装置及方法具有以下优点：
1.上述进路充填采场封闭骨架可根据巷道高度/宽度的特点灵活变化，通用性强，材料运输方便，可快速装卸及循环利用，有效减少同类其他产品或设施实现相同功能所需的时间和成本；
2.多根钢丝绳所形成的钢丝绳网与钢筋网共同作为受力支撑，充分利用进路充填封闭挡墙压力小的技术特点，以及充填料浆固结后的自承载能力，采用较低的成本即可实现进路充填采场的封闭；
3.进路充填采场封闭骨架配合多层土工织物使用，使得进路采场全断面均可脱水，实现了高效率脱水，间接提高了充填料浆浓度，进而提高了充填质量，保证了矿石回采的安全性；
4.采用矿用聚氨酯材料封堵封闭装置与进路巷道周边的间隙，具有效率高、强度高、安全系数高的优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种进路充填采场封闭骨架，其特征在于，包括锚固组件(1)、钢筋网(2)和多根钢丝绳(3)，多根所述钢丝绳(3)纵横交错搭接成钢丝绳网，所述锚固组件(1)的一端与所述钢丝绳网连接，另一端用于嵌固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁(4)中，所述钢筋网(2)覆盖于所述钢丝绳网上，且与所述锚固组件(1)和/或所述钢丝绳网连接。
2.根据权利要求1所述的进路充填采场封闭骨架，其特征在于，所述锚固组件(1)包括多个锚固件(11)，多个所述锚固件(11)沿所述钢丝绳网的周向间隔设置，每个所述钢丝绳(3)的端部均钩挂于一个所述锚固件(11)上，所述锚固件(11)远离所述钢丝绳(3)的一端用于嵌固在所述巷道顶板、所述巷道底板或所述巷道侧壁(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的进路充填采场封闭骨架，其特征在于，所述进路充填采场封闭骨架还包括紧固组件(5)，所述钢丝绳(3)的端部折叠并通过所述紧固组件(5)锁紧后与所述锚固组件(1)连接。
4.一种进路充填采场封闭装置，其特征在于，包括如权利要求1－3任一项所述的进路充填采场封闭骨架以及多层土工织物(6)，多层所述土工织物(6)逐层覆盖在所述钢筋网(2)背离所述钢丝绳(3)的一侧。
5.根据权利要求4所述的进路充填采场封闭装置，其特征在于，所述土工织物(6)的边缘具有连接部，所述连接部通过聚氨酯材料(7)粘固于巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁(4)上。
6.一种进路充填采场封闭方法，其特征在于，包括：
布置土工织物(6)：将多层土工织物(6)的连接部粘固在巷道顶板、巷道底板以及巷道侧壁(4)上；
安装锚固件(11)：将多个锚固件(11)的一端嵌固于所述巷道顶板、所述巷道底板以及所述巷道侧壁(4)中，另一端预留在外部；
布设钢筋网(2)：将钢筋网(2)与多个锚固件(11)绑扎固定；
布设钢丝绳(3)：将多根钢丝绳(3)纵横交错搭接成钢丝绳网，且每一根所述钢丝绳(3)的端部均与一个所述锚固件(11)连接。
7.根据权利要求6所述的进路充填采场封闭方法，其特征在于，所述布置土工织物(6)具体包括：
将多层所述土工织物(6)的四周紧贴所述巷道顶板、所述巷道底板以及所述巷道侧壁(4)并向外侧折叠形成连接部，向所述连接部喷射聚氨酯材料。
8.根据权利要求6所述的进路充填采场封闭方法，其特征在于，所述安装锚固件(11)具体包括：
所述巷道侧壁(4)上的多个锚固件(11)水平布置，并左右对齐，所述巷道顶板和所述巷道底板上的多个锚固件(11)竖直布置，并上下对齐。
9.根据权利要求6所述的进路充填采场封闭方法，其特征在于，每一根所述钢丝绳(3)的端部均与一个所述锚固件(11)连接具体包括：
将所述钢丝绳(3)的端部折叠并使用紧固组件(5)锁紧形成钩环结构，随后将所述钩环结构钩挂于所述锚固件(11)上。
10.根据权利要求6所述的进路充填采场封闭方法，其特征在于，所述布设钢丝绳(3)之后，还包括：
向所述钢丝绳网与巷道之间的间隙喷射聚氨酯材料(7)，采用铁丝将所述钢筋网(2)与所述钢丝绳网绑扎加固。
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