CN112943250B - 充填区内预留巷道的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充填区内预留巷道的方法，包括如下步骤：a、将待充填的采空区划分为充填空间区域和预留空间区域；b、在预留空间区域内构筑模袋空间占位体；c、在待充填的采空区出口位置构筑充填挡墙，该充填挡墙的断面贴合模袋空间占位体的端面或侧面布置；d、采用充填料浆浇筑充填空间区域并养护达到设计龄期；e、拆除充填挡墙；f、拆除模袋空间占位体，形成预留巷道。本发明用于巷道内预留空间时，可以减少大量的挡墙封闭工程量，能够实现地下工程和空间的再利用，降低采空区充填成本，减少掘进工程量和开采成本，降低二步资源的开采难度，显著提高矿山经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及空场嗣后充填采矿术领域，尤其涉及一种充填区内预留巷道的方法。
背景技术
地下开采的核心问题是作业空间问题，大规模开采前必须要形成采准切割工程，施工采切工程是为了创造回采空间，如何循环再利用地下空间，降低采切工程成本，关系到矿山安全、环保、高效、经济开采，是采矿科研人员急需解决的行业共性难题。
随着环保政策和采矿技术水平的发展，充填采矿法已经成为地下开采的主流，充填采矿法为地下空间的循环再利用创造了条件。国内采用充填法开采的矿山，主要以二步骤开采为主，二步资源开采时需要利用一步资源开采的工程与空间，常见的方法是，重新开挖充填体形成所需的空间与工程。充填体内开挖工程主要存在成巷困难、效率低、成本高、对地下环境破坏大的问题，另外，为了能够在充填体内开挖巷道，要求对采空区进行高强度充填，充填成本也显著增加。
为避免成巷困难的问题，巷道预留技术应运而生。然而，如金川集团有限公司在矿业研究与开发中发表的——下向进路式胶结充填采矿法中巷道预留技术实践中所描述的，现有预留巷道的方式都是先通过在空区内安设由锚杆、钢筋网、金属桁架等一系列刚性组件组成的封闭模板，待将空区充填后再拆除封闭模板形成巷道，这种方式不仅劳动强度大且施工效率较低，且拆除后的刚性组件变形严重，基本无法再重复利用，损耗成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种劳动强度小、施工效率较高、损耗可重复利用的充填区内预留巷道的方法。
本发明提供的这种充填区内预留巷道的方法，包括如下步骤：
a、将待充填的采空区划分为充填空间区域和预留空间区域；
b、在预留空间区域内构筑模袋空间占位体；
b1、在采空区一侧的巷道内铺设横截面尺寸与预留空间区域横截面相同的空间限型模袋；根据与预留空间区域间的距离，由近至远的将空间限型模袋划分为1至n段，n为大于1的正整数；再将每段划分为若干实体模块占位区和空芯囊体占位区，空芯囊体占位区位于实体模块占位区间；
b2、在1段空间限型模袋的实体模块占位区堆码实体占位模块，在1段空间限型模袋的空芯囊体占位区铺设空芯囊体并在该空芯囊体内充灌占位体，1段空间限型模袋及其内部的实体占位模块和空芯囊体一起构筑形成1段模袋空间占位体；
b3、将1段模袋空间占位体推入预留空间区域；
b4、根据逐段构筑逐段推入的施工工序，重复步骤b1至b3，直至在全部预留空间区域内填满模袋空间占位体；
c、在待充填的采空区出口位置构筑充填挡墙，该充填挡墙的断面贴合模袋空间占位体的端面或侧面布置；
d、采用充填料浆浇筑充填空间区域并养护达到设计龄期；
e、拆除充填挡墙；
f、拆除模袋空间占位体；
f1、逐段放出空芯囊体内的占位体后再移除空芯囊体；
f2、逐段移除实体占位模块，形成预留巷道。
所述空间限型模袋由土工布缝制而成。
为限制空芯囊体充入占位体后空间限型模袋的整体外形和尺寸与预留空间区域相一致，在所述空间限型模袋内设有用于撑形的钢骨架和用于限型的钢筋网，在所述空间限型模袋外预置有支护锚杆。
为防止充填过程中模袋空间占位体漂浮，在空间限型模袋下部设有环扣，在采空区预留空间区域内的底板上铺设有沿其轴向布置的滑轨，环扣连接于滑轨上。
为便于利用充填料浆加载防止充填过程中模袋空间占位体漂浮，在空间限型模袋底部设有土工布外摆。
为防止充填过程中模袋空间占位体漂浮，在空间限型模袋底部设有充水囊。
为进一步降低劳动强度和成本，加快施工速度，实体占位模块由轻质泡沫块或发泡块制成；为防止实体占位模块损坏，在实体占位模块外套有保护模袋。
在所述步骤b2中，实体占位模块与预留空间区域的直墙段间贴合布置，实体占位模块与预留空间区域的斜墙段间呈锯齿形布置，实体占位模块与预留空间区域的拱形段间呈锯齿形布置或贴合布置。
在所述步骤b1中，当所述预留空间区域的顶面为平面时，所述空芯囊体占位区呈十字形或1字形布置于实体模块占位区间。
在所述步骤b1中，当所述预留空间区域的顶面为曲面时，所述空芯囊体占位区呈T字形布置于实体模块占位区间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)空间限型模袋内植入实体占位模块，定型更好，组合体抗冲击性能好；空芯囊体充灌占位体膨胀后挤压实体占位模块，使实体占位模块紧密贴合空间限型模袋壁面，最大限度占据预留空间区域，充填料浆进入预留空间区域量小，预留空间区域充填体的清理工作量小。
(2)在空间限型模袋的阻隔作用下，空芯囊体和实体占位模块均不与预留巷道的壁面直接接触，空芯囊体和实体占位模块磨损率低，使用寿命长，可重复利用。
(3)充填挡墙的断面贴合模袋空间占位体布置，当充填挡墙拆除后，预留空间区域内的空芯囊体和实体占位模块即可移除再重复使用。
(4)采取空芯囊体和实体占位模块相组合的方式，在空芯囊体内的占位体泄除后，实体占位模块更方便移除。
本发明用于巷道内预留空间时，可以减少大量的挡墙封闭工程量，能够实现地下工程和空间的再利用，降低采空区充填成本，减少掘进工程量和开采成本，降低二步资源的开采难度，显著提高矿山经济效益。
附图说明
图1为本发明中充填区内预留巷道的施工示意图。
图2为图1中A-A处空芯囊体占位区呈十字形布置的结构示意图。
图3为图2中B处局部放大结构示意图。
图4为图2中空间限型模袋的结构示意图。
图5为图4中C处局部放大结构示意图。
图6为图4中D向局部剖视结构示意图。
图7为图1中A-A处空芯囊体占位区呈T字形布置的结构示意图。
图8为图1中A-A处空芯囊体占位区呈1字形布置的结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、充填空间区域；
2、预留空间区域；21、底板；22、滑轨；
3、巷道；
4、空间限型模袋；41、实体模块占位区；42、空芯囊体占位区；43、钢骨架；44、钢筋网；45、支护锚杆；46、环扣；47、土工布外摆；48、充水囊；
5、实体占位模块；51、保护模袋；
6、空芯囊体。
具体实施方式
从图1至图8可以看出，本发明这种充填区内预留巷道的方法，包括如下步骤：
a、将待充填的采空区划分为充填空间区域1和预留空间区域2；
b、在预留空间区域2内构筑模袋空间占位体
b1、在采空区一侧的巷道3内铺设空间限型模袋4，该空间限型模袋4的横截面形状及尺寸与预留空间区域2横截面的形状及尺寸相同；根据与预留空间区域间2的距离，由近至远的将空间限型模袋4划分为1至n段，n为大于1的正整数；再将每段空间限型模袋4划分为若干实体模块占位区41和空芯囊体占位区42，当预留空间区域2的顶面为平面时，空芯囊体占位区42呈十字形或1字形布置于实体模块占位区41间；当预留空间区域2的顶面为曲面时，空芯囊体占位区42呈T字形布置于实体模块占位区41间；
b2、在1段空间限型模袋的实体模块占位区41中堆码实体占位模块5，在1段空间限型模袋的空芯囊体占位区42中铺设空芯囊体6，在空芯囊体6内充灌空气作为占位体，1段空间限型模袋及其内部的实体占位模块5和空芯囊体6一起构筑形成1段模袋空间占位体；
b3、将1段模袋空间占位体推入预留空间区域2；
b4、根据逐段构筑逐段推入的施工工序，重复步骤b1至b3，直至在全部预留空间区域2内填满模袋空间占位体；
c、在待充填采空区的出口位置构筑充填挡墙，该充填挡墙的断面贴合模袋空间占位体的端面或侧面布置；
d、采用充填料浆浇筑充填空间区域1并养护达到设计龄期；
e、拆除充填挡墙；
f、拆除模袋空间占位体；
f1、逐段放出模袋空间占位体中空芯囊体6内的占位体后再移除空芯囊体6；
f2、逐段移除模袋空间占位体中的实体占位模块，形成预留巷道。
在本发明中，空间限型模袋4由土工布缝制而成。
从图2至图8可以看出，在本发明的空间限型模袋4内通过焊接连接有用于撑形的钢骨架43和用于限型的钢筋网44，在空间限型模袋4外预置有支护锚杆45，在钢骨架43和钢筋网44的限制作用下，当空芯囊体6充入占位体后，空间限型模袋4的整体外形形状和尺寸和设计的预留空间区域2相符。
从图2和图3可以看出，在本发明空间限型模袋4下部设有环扣46，在采空区预留空间区域2内的底板21上铺设有沿其轴向布置的滑轨22，滑轨22两端环扣46连接于滑轨22上，在环扣46与滑轨22的连接作用力下，模袋空间占位体在充填过程中不会发生漂浮现象。
从图2至图8可以看出，在本发明空间限型模袋4底部设有土工布外摆47，在充填过程中，充填料浆压在土工布外摆47上，模袋空间占位体不会发生漂浮现象。
从图8可以看出，在本发明空间限型模袋4底部设有充水囊48，在充填过程中，空间限型模袋4在水的重力下无法漂浮，从而模袋空间占位体不会发生漂浮现象。
从图2、图3、图7和图8可以看出，在本发明中，实体占位模块5由轻质泡沫块或发泡块制成，在实体占位模块5外套有保护模袋51。
在本发明中，实体占位模块5可以是具有一定体积的多面体型固体。
从图2可以看出，在本发明中，实体占位模块5由多个标准形状的立方体组成，在步骤b2中，当实体占位模块5的立方体用于形成预留巷道的直墙段时，立方体与预留空间区域2的直墙段间贴合布置。
从图7可以看出，在本发明中，实体占位模块5由多个标准形状的立方体和一面为弧形的多面体组成，在步骤b2中，当实体占位模块5的立方体用于形成预留巷道的直墙段时，立方体与预留空间区域2的直墙段间贴合布置；当一面为弧形的多面体用于形成预留巷道的拱形段，多面体的弧形面与预留空间区域的拱形段贴合布置。
在本发明中，实体占位模块5由多个标准形状的立方体组成，在步骤b2中，当实体占位模块5的立方体用于形成预留巷道的斜墙段和拱形区时，立方体与预留空间区域2之间呈锯齿形布置。
在本发明中，实体占位模块5外形尺寸应便于井下运输、安装和拆除，实体占位模块5外形尺寸：长度≤6m、宽度≤2m、高度≤2m。
在本发明中，空芯囊体6的形状为立方体。空芯囊体6外形尺寸应便于井下运输、安装和拆除，空芯囊体6外形尺寸：长度≤100m、0.05m≤宽度≤10m、0.05m≤高度≤10m。
在本发明中，空芯囊体6的囊体壁由不透气不透水的薄膜材料构成。
在本发明中，空间限型模袋4的长度为单段或预留空间区域2的全长。当空间限型模袋4的长度为单段时，相邻空间限型模袋4推入预留空间区域2后必须相接；当空间限型模袋4的长度为预留空间区域2的全长时，空间限型模袋4内的实体占位模块5和空芯囊体6应填充紧密。
Claims (9)
1.一种充填区内预留巷道的方法，其特征在于包括如下步骤：
a、将待充填的采空区划分为充填空间区域和预留空间区域；
b、在预留空间区域内构筑模袋空间占位体；
b1、在采空区一侧的巷道内铺设横截面尺寸与预留空间区域横截面相同的空间限型模袋，在所述空间限型模袋内设有用于撑形的钢骨架和用于限型的钢筋网，在所述空间限型模袋外预置有支护锚杆，根据空间限型模袋与预留空间区域间的距离，由近至远的将空间限型模袋划分为1至n段，n为大于1的正整数；再将每段划分为若干实体模块占位区和空芯囊体占位区，空芯囊体占位区位于实体模块占位区间；
b2、在1段空间限型模袋的实体模块占位区堆码实体占位模块，在1段空间限型模袋的空芯囊体占位区铺设空芯囊体并在该空芯囊体内充灌占位体，1段空间限型模袋及其内部的实体占位模块和空芯囊体一起构筑形成1段模袋空间占位体；
b3、将1段模袋空间占位体推入预留空间区域；
b4、根据逐段构筑逐段推入的施工工序，重复步骤b1至b3，直至在全部预留空间区域内填满模袋空间占位体；
c、在待充填的采空区出口位置构筑充填挡墙，该充填挡墙的断面贴合模袋空间占位体的端面或侧面布置；
d、采用充填料浆浇筑充填空间区域并养护达到设计龄期；
e、拆除充填挡墙；
f、拆除模袋空间占位体；
f1、逐段放出空芯囊体内的占位体后再移除空芯囊体；
f2、逐段移除实体占位模块，形成预留巷道。
2.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：所述空间限型模袋由土工布缝制而成。
3.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在空间限型模袋下部设有环扣，在采空区预留空间区域内的底板上铺设有沿其轴向布置的滑轨，环扣连接于滑轨上。
4.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在空间限型模袋底部设有土工布外摆。
5.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在空间限型模袋底部设有充水囊。
6.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：实体占位模块由轻质泡沫块或发泡块制成，在实体占位模块外套有保护模袋。
7.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在所述步骤b2中，实体占位模块与预留空间区域的直墙段间贴合布置，实体占位模块与预留空间区域的斜墙段间呈锯齿形布置，实体占位模块与预留空间区域的拱形段间呈锯齿形布置或贴合布置。
8.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在所述步骤b1中，当所述预留空间区域的顶面为平面时，所述空芯囊体占位区呈十字形或1字形布置于实体模块占位区间。
9.根据权利要求1所述的充填区内预留巷道的方法，其特征在于：在所述步骤b1中，当所述预留空间区域的顶面为曲面时，所述空芯囊体占位区呈T字形布置于实体模块占位区间。
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