CN113266419B - 一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，涉及矿山充填采场封闭技术领域，本发明提供的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙包括边柱、第一连接组件以及沿竖直方向依次排布的多根横向弧形梁，其中：横向弧形梁包括中间梁组以及通过第一连接组件与中间梁组两端连接的端梁，第一连接组件用于沿端梁的延伸方向调节并锁定端梁相对于中间梁组的位置；位于多根中间梁组同侧的至少部分端梁的自由端与边柱转动连接。本发明提供的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙可灵活适应巷道断面尺寸变化，便于安装，具有实用性强、适用范围广等优点。

Description

一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙

技术领域

本发明涉及矿山充填采场封闭技术领域，尤其是涉及一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙。

背景技术

地下矿山采用尾砂、水泥等物料制备成充填料浆，输送至井下充填采空区，在井下空区内形成充填实体，以支撑回采采场顶底板，维护围岩的稳定性，改善了井下回采过程中的力学环境，是矿山开采的重要技术方式，称之为充填采矿法。充填采矿法在提高矿山回采率、降低贫化率、控制地压、降低工业固体废料排放等方面，具有其它采矿法无法代替的优势。

采用充填采矿法的矿山，需要在回采空区填充充填料浆之前进行封闭，使充填空区底部全部封闭，充填料浆注入充填空区后，逐步填满空区。底部封闭工艺对充填过程至关重要，一方面，充填采场底部进行有效封闭，防止充填料浆跑漏是进行充填的前提，另一方面充填料浆中的大量自由水(一般在质量占比在总量的2％-20％范围)需要通过充填挡墙排出，排出的水越多，采场内料浆水化固结越充分，形成的充填体强度越高，对后续矿山回采和本身结构的安全越有利。

目前，国内外使用的充填封闭工艺主要分为钢筋混凝体刚性挡墙封闭、钢木结构+钢筋网+土工布组合式柔性封闭以及组合式钢结构封闭工艺等。其中刚性封闭具有承载能力大的技术优点，但是其造价高、施工周期长、施工作业劳动强度大、挡墙脱水效果差，综合效益低，一般在高大充填采场(空区高度一般在60m-120m范围)使用；柔性封闭挡墙具有较好的脱水效果，但是，仍然存在施工周期长、材料可重复性小的问题，另外，柔性封闭承载能力小制约了其在大尺度采场的工业应用，一般适用于进路式(空区高度一般3m-5m范围)采场充填使用；装配式钢结构充填挡墙是当前的技术发展方向，其基本原理同柔性封闭相似，具有全断面脱水特征，除此之外，装配式挡墙便于安装，作业效率高、劳动强度小，且可重复循环利用，减少了一次投入，因而成本低，装配式挡墙结构可靠性高，承载能力强适宜各种规格的充填采场封闭，但是，由于矿山井下掘进巷道断面难以形成标准尺寸规格，封闭巷道断面的超挖和欠挖使得封闭巷道断面多为一异性几何形状，且各不相同，不存在任何两个完全一致的封闭断面，而普通装配式采用的预制构件通常为定型态，某一型构件只能适宜该型断面规格，大大制约了装配式挡墙的使用，应而，在矿山实际应用较少。

因此，如何提供一种能够灵活适应巷道断面尺寸变化的可调节尺寸的地下矿山充填采场封闭骨架是本领域技术人员需解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，可灵活适应巷道断面尺寸变化，便于安装，具有实用性强、适用范围广等优点。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，包括边柱、第一连接组件以及沿竖直方向依次排布的多根横向弧形梁，其中：

所述横向弧形梁包括中间梁组以及通过所述第一连接组件与所述中间梁组两端连接的端梁，所述第一连接组件用于沿所述端梁的延伸方向调节并锁定所述端梁相对于所述中间梁组的位置；

位于多根所述中间梁组同侧的至少一根所述端梁的自由端与所述边柱转动连接。

进一步地，所述中间梁组包括主弧形梁，所述第一连接组件包括第一板体、第二板体、多个第一螺杆以及多个第一螺母；

所述主弧形梁与所述端梁夹设于所述第一板体与所述第二板体之间；

各个所述第一螺杆贯穿所述第一板体以及所述第二板体并通过各个所述第一螺母一一对应锁紧。

进一步地，所述主弧形梁与所述端梁中的一者半包裹于另一者的外部。

进一步地，位于多根所述中间梁组同侧的各根所述端梁的自由端均与所述边柱转动连接；

所述边柱连接有多个主锚固件，所述主锚固件用于嵌固在巷道侧壁内。

进一步地，所述边柱上开设有调节通孔，所述主锚固件通过限位组件插装于所述调节通孔内；

所述调节通孔沿所述边柱的长度方向延伸。

进一步地，所述限位组件包括与所述主锚固件螺纹连接的两个锁紧螺母，所述边柱夹紧于两个所述锁紧螺母之间。

进一步地，所述边柱具有基座，位于多根所述中间梁组同侧的各根所述端梁的自由端均通过限位组件与所述基座铰接。

进一步地，还包括中心立杆，所述中心立杆通过第二连接组件与各根所述中间梁组连接。

进一步地，还包括位于所述中心立杆两侧的辅助立杆，所述辅助立杆通过第三连接组件同时与各根所述中间梁组以及位于各根所述中间梁组同侧的各根所述端梁连接；

所述端梁沿自身的延伸方向相对于所述中间梁组的位置以及所述辅助立杆沿自身的延伸方向相对于所述端梁的位置均通过所述第三连接组件可调。

进一步地，至少一根辅助立杆的至少一端连接有第一辅锚固件和/或中心立杆的至少一端连接有第二辅锚固件。

进一步地，还包括位于多根所述中间梁组顶部和/或底部的辅助梁组；

所述辅助梁组通过第四连接组件与所述中心立杆连接；

所述辅助梁组通过第五连接组件与各根所述辅助立杆连接。

进一步地，所述辅助梁组以及多根所述横向弧形梁朝向所述充填体的一侧依次覆盖有支撑层和透水层。

进一步地，所述支撑层和所述透水层的四周均具有搭接部，所述搭接部至少部分用于搭接至岩帮，所述搭接部的表面覆盖有密封层组。

本发明提供的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙能产生如下有益效果：

在使用上述地下矿山充填采场可调节封闭挡墙时，每根横向弧形梁中，可通过连接组件调节端梁相对于中间梁组的位置并锁紧，使得上述封闭骨架能够适应不同巷道断面尺寸。由于立柱与端梁远离中间梁组的端部转动连接，可保证横向弧形梁长度调整后边柱的安装角度不变。相对于现有技术来说，本发明提供的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙可灵活适应巷道断面尺寸变化，便于安装，具有实用性强、适用范围广等优点。

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一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙的正视图；

图2为本发明实施例提供的一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙的爆炸图；

图3为图1的A-A截面图；

图4为本发明实施例提供的边柱与端梁连接处的三维结构示意图；

图5为本发明实施例提供的边柱的局部侧视图；

图6为本发明实施例提供的主锚固件与边柱连接时的局部剖视图；

图7为图3的B-B截面图；

图8为图7的C-C截面图；

图9为图3的D-D截面图；

图10为图9的E-E截面图；

图11为本发明实施例提供的一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙底部封闭层结构示意图；

图12为本发明实施例提供的搭接部的局部三维结构示意图。

图标：1-边柱；11-调节通孔；12-基座；2-第一连接组件；21-第一板体；22-第二板体；23-第一螺杆；24-第一螺母；3-横向弧形梁；31-主弧形梁；32-端梁；4-主锚固件；41-螺纹部；42-通长部；5-限位组件；6-中心立杆；7-第二连接组件；8-辅助立杆；9-第三连接组件；91-第三板体；92-第四板体；93-第二螺杆；94-第二螺母；10-第一辅锚固件；011-第二辅锚固件；012-辅助梁组；013-第四连接组件；014-第五连接组件；015-支撑层；0151-搭接部；016-透水层；017-密封层组；0171-水泥浆；0172-虚渣。

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。

本实施例在于提供一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，如图1至图3所示，包括边柱1、第一连接组件2以及沿竖直方向依次排布的多根横向弧形梁3，其中：横向弧形梁3包括中间梁组以及通过第一连接组件2与中间梁组两端连接的端梁32，第一连接组件2用于沿端梁32的延伸方向调节并锁定端梁32相对于中间梁组的位置；位于多根中间梁组同侧的至少一根端梁32的自由端与边柱1转动连接。

上述封闭骨架中，横向弧形梁3的跨度可调，因此其能够适应不同尺寸的巷道断面，不会因自身的尺寸问题而导致使用受限。

为保证横向弧形梁3跨度调整前后中间梁组与端梁32有效接触，中间梁组与端梁32具有相同的圆弧半径，可紧密搭接，通过第一连接组件2调整不同的搭接长度，实现横向弧形梁3的跨度调整。

其中，边柱1具有基座12，位于多根中间梁组同侧的各根端梁32的自由端均通过限位组件5与基座12铰接，其中限位组件5可以为螺母螺杆组件。如图4和图5所示，端梁32通过螺母螺杆组件与基座12铰接，端梁32的转动轴线平行于边柱1的长度方向。由于横向弧形梁3的跨度调，会引起横向弧形梁3断面方位角的变化，端梁32与基座12通过螺母螺杆组件铰接，可在水平面内允许横向弧形梁3断面方位角的变化，因而，调整横向弧形梁3的跨度变化不影响边柱1与巷道侧壁的连接，使得横向弧形梁3与横向弧形梁3在安装过程中相互独立，通用性得以加强。

具体地，基座12设置为多个，沿边柱1的长度方向，多个基座12均匀分布于边柱1上，多个基座12与多根端梁一一对应铰接。

具体地，边柱1包括柱体，基座12包括相对设置的上基座和下基座，上基座和下基座均与柱体连接，具体可以为焊接，螺母螺杆组件贯穿端梁32的自由端、上基座以及下基座，实现端梁32与基座12的铰接。

在一些实施例中，位于多根中间梁组同侧的各根端梁的自由端均与边柱1转动连接，边柱1连接有多个主锚固件4，主锚固件4用于嵌固在巷道侧壁内。

上述封闭挡墙的封闭效果主要是利用主锚固件4的抗剪能力、横向弧形梁3的抗变形能力以及充填料浆固结后的自支撑能力实现。

在上述实施例的基础上，如图5所示，边柱1上开设有调节通孔11，主锚固件4通过紧固组件插装于调节通孔11内；调节通孔11沿边柱1的长度方向延伸。

调节通孔11的设置允许主锚固件4发生一定程度的上仰或下倾，即允许主锚固件4具有一定程度上的施工偏差。

在上述实施例的基础上，紧固组件包括与主锚固件4螺纹连接的两个锁紧螺母，边柱1夹紧于两个锁紧螺母之间。由于锁紧螺母相对于主锚固件4的位置可调，因此可通过改变两锁紧螺母相对于主锚固件4的位置来调整边柱1相对于主锚固件4的位置。

具体地，如图6所示，主锚固件4包括螺纹部41以及与螺纹部41连接的通长部42，螺纹部41螺纹连接有上述两个锁紧螺母，通长部42用于嵌固在巷道侧壁内。

上述连接结构便于主锚固件4与边柱1的拆装，且可实现边柱1以及横向弧形梁3的循环利用，提高材料利用率。

中间梁组可以包括一根梁也可以包括依次连接成弧形的多根梁。当中间梁组包括多根梁时，沿弧形的延伸方向，相邻两根梁之间的位置可调可固定。

在至少一个实施例中，如图1所示，中间梁组包括一根主弧形梁31。

为便于主弧形梁31与端梁32之间的连接，如图7和图8所示，第一连接组件2包括第一板体21、第二板体22、多个第一螺杆23以及多个第一螺母24；主弧形梁31与端梁32夹设于第一板体21与第二板体22之间；各个第一螺杆23贯穿第一板体21以及第二板体22并通过各个第一螺母24一一对应锁紧。

在装配时，可拧紧各个第一螺母24使得第一板体21以及第二板体22夹紧主弧形梁31与端梁32，避免主弧形梁31相对于端梁32移动。当需要调节主弧形梁31相对于端梁32的位置时，可拧松各个第一螺母24，使得第一板体21以及第二板体22取消夹紧主弧形梁31与端梁32。

上述第一连接组件2结构简单，连接可靠，便于作业人员对上述封闭骨架的安装。

第一连接组件2可以包括两个、三个、四个、五个或六个第一螺杆23。在至少一个实施例中，如图7和图8所示，第一连接组件2包括四个第一螺杆23，每一个第一螺杆23通过一个第一螺母24锁紧。

当然，第一连接组件2并不限于上述结构，第一连接组件2也可以采用销子、卡槽卡扣等结构。

在一些实施例中，主弧形梁31与端梁中的一者半包裹于另一者的外部。上述结构一方面可避免主弧形梁31与端梁发生错位，另一方面可增加主弧形梁31与端梁之间的接触面积，保证横向弧形梁3的支撑稳定性。

以图7为例进行具体说明，端梁32半包裹于主弧形梁31的外部。端梁32可以采用槽型钢，主弧形梁31可以采用方管钢。

在一些实施例中，如图1和图2所示，上述地下矿山充填采场可调节封闭挡墙还包括中心立杆6，中心立杆6通过第二连接组件7与各个中间梁组连接。

中心立杆6通过第二连接组件7在纵向上将多组中间梁组连接成一体，交错布设连接点，使得任意一根中间梁组均能和其他多根中间梁组相连接，保证封闭骨架连接稳定性。

第二连接组件7的结构可以与第一连接组件2的结构相同，当第一连接组件2包括第一板体21、第二板体22、多个第一螺杆23以及多个第一螺母24时，中心立杆6与中间梁组也通过螺母螺杆结构夹设于两个板体之间，便于中心立杆6的拆装。

当然，第二连接组件7的结构也可以与第一连接组件2的结构不同，凡是能够实现中心立杆6与中间梁组连接的结构都可以是上述第二连接组件7。

在一些实施例中，上述封闭骨架还包括位于中心立杆6两侧的辅助立杆8，辅助立杆8通过第三连接组件9同时与各根中间梁组以及位于各根中间梁组同侧的各根端梁32连接；端梁32沿自身的延伸方向相对于中间梁组的位置以及辅助立杆8沿自身的延伸方向相对于端梁32的位置均通过第三连接组件9可调。

辅助立杆8的设置不仅加强了各根中间梁组相对位置的稳定性，使得任意一根端梁32均能和同侧的其他多根端梁32相连接，保证封闭骨架具有较高的承载能力，同时还可以用于安装顶部的辅助梁组012，沿纵向辅助加密封闭骨架。

如图1所示，第三连接组件9的设置，能够调节端梁32沿自身的延伸方向相对于中间梁组的位置，即实现横向弧形梁3的跨度可调，同时能够调节辅助立杆8沿自身的延伸方向相对于端梁32的位置，即沿纵向调节辅助立杆8相对于端梁32的位置，第三连接组件9与第二连接组件7配合，使得多根横向弧形梁3、中心立杆6以及多根辅助立杆8形成一个稳固的网状骨架系统。

在至少一个实施例中，如图9和图10所示，第三连接组件9包括第三板体91、第四板体92、多个第二螺杆93以及多个第二螺母94；主弧形梁31、端梁32以及辅助立杆8夹设于第三板体91与第四板体92之间；各个第二螺杆93贯穿第三板体91以及第四板体92并通过各个第二螺母94一一对应锁紧。

在装配时，可拧紧各个第二螺母94使得第三板体91以及第四板体92夹紧主弧形梁31、端梁以及辅助立杆8，避免三者之间发生相对移动。当需要调节三者之间的位置时，可拧松各个第二螺母94，卸除夹紧力，进行位置调节。

上述第三连接组件9结构简单，连接可靠，便于作业人员对上述封闭骨架的安装。

第三连接组件9可以包括两个、三个、四个、五个或六个第二螺杆93。在至少一个实施例中，如图9和图10所示，第二螺杆93包括四个第二螺杆93，每一个第二螺杆93通过一个第二螺母94锁紧。

在一些实施例中，如图1和图2所示，至少一根辅助立杆8的至少一端连接有第一辅锚固件10和中心立杆6的至少一端连接有第二辅锚固件011。

在一些其他的实施例中，至少一根辅助立杆8的至少一端连接有第一辅锚固件10或中心立杆6的至少一端连接有第二辅锚固件011。

对于具有较高承载能力需求的采场或大断面的巷道封闭，第一辅锚固件10以及第二辅锚固件011的设置能够使得封闭骨架除了两侧边主锚固件4与巷道侧壁之间产生支撑点之外，封闭骨架的上下两端与采场顶底板之间还具有多个辅助支撑点，进一步提升封闭骨架的整体承载能力。

以图1为例进行具体说明，辅助立杆8的顶端连接有用于嵌固在采场顶板内的第一辅锚固件10，中心立杆6的底端连接有用于嵌固在采场底板内的第二辅锚固件011。

第一辅锚固件10和第二辅锚固件011可沿纵向延伸。

为便于上述封闭骨架的拆卸，中心立杆6与辅助立杆8中的一者的顶端与第一辅锚固件10可拆卸连接，另一者的底端与第二辅锚固件011可拆卸连接。具体可以采用螺纹连接、销连接等。

在一些实施例中，上述封闭骨架还包括位于多根中间梁组顶部和/或底部的辅助梁组012；辅助梁组012通过第四连接组件013与中心立杆6连接；辅助梁组012通过第五连接组件014与各根辅助立杆8连接。

辅助梁组012可以仅设置在多根中间梁组的顶部，也可以仅设置在多根中间梁组的底部，也可以同时设置在多根中间梁组的顶部以及底部。

辅助梁组012的跨度小于横向弧形梁3，其能够沿纵向辅助加密封闭骨架，以适应矿山巷道断面尺寸在纵向上的变化，尤其是拱形断面顶部尺寸的变化。

辅助梁组012可以包括一根梁也可以包括依次连接成弧形的多根梁。当辅助梁组012包括多根梁时，沿弧形的延伸方向，相邻两根梁之间的位置可调可固定。

在至少一个实施例中，如图1所示，辅助梁组012位于多根中间梁组的顶部，辅助梁组012包括一根辅弧形梁。

第四连接组件013的结构可以与第一连接组件2的结构相同，当第一连接组件2包括第一板体21、第二板体22、多个第一螺杆23以及多个第一螺母24时，辅助梁组012与中心立杆6也通过螺母螺杆结构夹设于两个板体之间，便于中心立杆6的拆装。

当然，第四连接组件013的结构也可以与第一连接组件2的结构不同，凡是能够实现辅助梁组012与中心立杆6连接的结构都可以是上述第四连接组件013。

同理，第五连接组件014的结构也可以与第一连接组件2的结构相同或不同，为节省篇幅，在此不再详细赘述。

在一些实施例中，如图2所示，辅助梁组012以及多根横向弧形梁3朝向充填体的一侧依次覆盖有支撑层015和透水层016。

其中支撑层015为二级受力部件，起到二次支撑的作用，透水层016能够阻挡充填料浆中固体颗粒的外排而允许自由水的排出，起到脱水作用。

具体地，支撑层015可以由多块钢筋网片、塑料网片或其他强度适当的网片状材料搭接而成。

支撑层015具有附着部以及位于附着部四周的搭接部0151，支撑层015的附着部均匀绑扎在边柱1、横向弧形梁3、中心立杆6、辅助立杆8以及辅助梁组012所组成的骨架之上，形成二级受力部件。支撑层015的搭接部0151自附着部弯折并搭接至岩帮，以形成封闭层骨架，防止充填料浆跑漏。

在封闭作业完毕后，支撑层015的附着部可二次回收，循环利用。

具体地，透水层016可以采用土工滤布，主要起封闭、脱水作用，其技术要求与尾砂性质相适应，通过适当的绑扎方式如金属扎丝、塑料扎带等，绑扎于支撑层015上；也可以通过采用钢丝网、钢筋网、金属板以及塑料板等方式固定在支撑层015上。

透水层016同样具有附着部以及位于附着部四周的搭接部，即透水层016的面积大于封闭断面，透水层016的搭接部完全覆盖、包裹支撑层015的搭接部，形成包裹结构。使用过程中，通过密封层组017将上述包裹结构紧密的与岩帮密封成一体，以防止砂浆跑漏。

其中，密封层组017包括水泥浆或其它胶结剂。

在至少一个实施例中，密封层组017包括虚渣0172以及覆盖于虚渣0172上的水泥浆0171，石渣覆盖于透水层016上。

以下结合实际操作情况进行具体说明：

某矿山高大采场，封闭断面宽×高：4.2m×3.5m，且为非标准三星拱形巷道断面，封闭采场尺寸长×宽×高：40m×15m×60m，巷道围岩坚硬，较完整。

1)骨架部分及其安装：

(1)主锚固件4采用螺纹锚杆，螺纹部分长30cm，规格均为φ32mm×1.5m，配套螺母M32；

(2)边柱1采用10#槽钢制作而成，其上调节通孔11规格为φ34×100mm，均布间距500mm，上基座与下基座间距64mm，厚度10mm，上基座与下基座上具有用于插装螺母螺杆组件的通孔，孔规格φ30mm，各个基座12均布间距500mm，与调节通孔11交错等距布置。

(3)横向弧形梁3由一段主弧形梁31和两段端梁32组成，主弧形梁31弧长2.4m，半径3.0m，由8#槽钢弯制而成，断面开口位于内弧；端梁32弧长1.2m，半径3.0m，由方钢管弯制而成，方钢管规格80mm×60mm×6mm，断面长边位于弧平面。

(4)中心立杆6以及辅助立杆8采用φ48mm×4.5无缝钢管，中心立杆6采用一根，长3.0m，辅助立杆8采用两根，长2.8m。

(5)第一板体21以及第二板体22采用Q235板材加工制作，板厚10mm，第一螺杆23规格为M12×140mm，强度等级为8.8级,第一螺母24规格为M12；第二连接组件7、第四连接组件013以及第五连接组件014的结构与第一连接组件2相同，第三连接组件9与第一连接组件2的不同之处在于，第二螺杆93规格为M12×190mm，强度等级为8.8级。

(6)第一辅锚固件10采用两根，第二辅锚固件011采用一根，第一辅锚固件10以及第二辅锚固件011均为螺纹锚杆。具体地，第二辅锚固件011采用φ32mm螺纹钢，长度0.8m，第一辅锚固件10采用φ32mm螺纹钢，带垫片电焊防脱落，长度0.8m，外露长度均100mm。

(7)辅助梁组012采用一根辅弧形梁，与主弧形梁31同型。

骨架安装方法为：

(1)主锚固件4安装：确定安装位置后，定位划线，采用φ34mm钎杆施工锚杆孔，锚杆孔深0.5m-0.8m不等，视边帮超欠挖情况定，保持各个主锚固件4的螺纹段外露，锚杆孔的施工要确保在一条直线上，为此，先施工顶部锚杆孔，预挂边柱1，调直边柱1，通过边柱1上的调节通孔11定位施工其他锚杆孔，如图6所示。

(2)边柱1安装：在锚杆孔上安装内侧螺母预定位，调节通孔11穿过各个主锚固件4的螺纹段，旋转内侧锁紧螺母，调直边柱1，使其靠岩帮处于垂直状态，安装外侧锁紧螺母，并紧固，使得边柱1与主锚固件4紧密连接，如图4-图6所示。

(3)横向弧形梁3安装：

a)与边柱1连接：

两侧边柱1安装完成后，通过基座12安装端梁32，具体为，端梁32端部的连接孔正对基座12，螺母螺杆组件中的螺杆穿过基座12和连接孔，并通过螺母螺杆组件中的螺栓紧固，使端梁32与边柱1连接，此时，端梁32可绕基座12旋转，内径朝向封闭门外侧；

b)主弧形梁31的安装：

两侧端梁32均安装后，安装主弧形梁31，将主弧形梁31安置于端梁32之上，对称调节好位置，并通过第一连接组件2在端梁32与主弧形梁31搭接处进行搭接组装。搭接长度超过40cm，每一段搭接处通过两组第一连接组件2组装。此时，通过第一连接组件2的连接作用，两段端梁32与一段主弧形梁31组合成一根横跨左右边柱1的完整弧形受力单元，即横向弧形梁3，如图2所示。重复上述安装步骤，在左右边柱1上完成全部横向弧形梁3的安装工作，此时，全部横向弧形梁3和两根边柱1装配成一体。

(4)中心立杆6以及辅助立杆8的安装：

先安装中心立杆6，中心立杆6位于横向弧形梁3正中，紧贴主弧形梁31，将所有横向弧形梁3调平，通过第二连接组件7在纵向上与每一根主弧形梁31连接，形成框架；在主弧形梁31与端梁32的搭接处预安装辅助立杆8，并确定辅助立杆8底部位置。施工第一辅锚固件10和第二辅锚固件011，第一辅锚固件10和第二辅锚固件011外露10cm，将中心立杆6的底端与外露第二辅锚固件011插装，将辅助立杆8的顶端与外露第一辅锚固件10插装，通过第三连接组件9将辅助立杆10与横向弧形梁3连接在一起，如图7-图10所示。

(5)辅弧形梁的安装：

上述步骤完成后，拱顶处横向弧形梁3距顶约1.0m，需要安装辅弧形梁，本实施例中，辅弧形梁与主弧形梁31同规格，其安装方法为，辅弧形梁紧靠中心立杆6以及辅助立杆8并调整位置，并采用第四连接组件013将辅弧形梁与中心立杆6连接，采用第五连接组件014将辅弧形梁与辅助立杆8连接，如图1-图2所示。

(6)需要指出的特殊安装：

(a)拱顶处安装辅弧形梁。因矿山巷道采用拱形断面，在拱顶区域宽度收缩，需要安装辅弧形梁，使得全断面纵向上的弧形钢梁分布均匀，有利于支撑层015的铺设，改善局部承载能力，防止局部大变形发生，一般仅需要一根。

(b)第一辅锚固件10以及第二辅锚固件011的安装。各个辅锚固件用于强化封闭骨架的整体抗倾覆、抗变形能力，可提高骨架的承载能力。对于需要较大承载能力的充填挡墙封闭需要设置第一辅锚固件10以及第二辅锚固件011，第一辅锚固件10以及第二辅锚固件011的使用数量和位置结合受力大小综合确定，本实例中，对底部安装了第二辅锚固件011一根，顶部安装了第一辅锚固件10两根，如图1所示，视受力条件的需要，可在中心立杆6的两端全部或部分使用第二辅锚固件011，在辅助立杆8的两端全部或部分使用第一辅锚固件10。

2)支撑层015的安装：

支撑层015为封闭装置的二次受力单元，在力学上主要起传导荷载作用，在结构上作为内层滤水织物的附着基础，安装于骨架的内侧。支撑层015为网片状钢丝或其他强度适当的网片状结构，本实施例中，采用8#钢筋网片，孔网规格8cm×8cm，网片规格1.2m×2.0m，支撑层015包括附着部和搭接部。附着部采用金属丝均匀绑扎骨架之上，每片之间搭接长度10cm-20cm，在底部第二和第三道横向弧形梁3之间，留空500×800mm范围不铺设钢筋网，作为行人窗口，待全部工序完成后，于骨架外侧单独封闭；搭接部0151由前述规格钢筋网裁剪成0.4×0.6m规格小网片，沿长边对中折叠，呈弯折状，一端绑扎在骨架上，一端紧靠岩帮，如图11至12所示，其目的在于，形成封闭层，防止跑漏。需要指出的，所指规格、尺寸仅仅代表本实施例给出的一种可行方式。

3)透水层016铺设与密封：

(1)透水层016铺设：

透水层016是封闭挡墙的主要封闭部件，直接承受内侧充填料浆的作用，起封闭脱水作用，安装于支撑层015内侧。本实施例采用土工布作为滤水织物，规格国标400g/m2，幅宽2.0m，裁剪为多块，从上往下铺设，不同分块搭接长度20cm-40cm，边帮靠岩帮位置，反折包裹支撑层015的贴岩帮部分，并尽可能填实支撑层015与岩帮之间的孔隙，土工布紧贴钢筋网铺设。本实施例采用内侧压条，沿筋巷道一圈布设压条，压条采用支撑层015同规格钢筋网，压片规格0.4cm×0.4-1.0m不等，土工布内外侧压条通过铁丝可靠绑扎，其他部位间或采用压条、铁丝绑扎等方式。

(2)岩帮密封：

两帮和顶部采用水泥浆0171填缝，将包括钢筋网的土工布、钢筋网等全部封闭于水泥浆0171之下；底部采用虚渣0172反压一层，后铺水泥浆0171，从上至下分层结构为水泥浆0171、虚渣0172、土工布、钢筋网、底板，钢筋网外折长度不少于20cm、土工布完全铺盖钢筋网、虚渣0172完全铺盖土工布、水泥浆0171完全铺盖虚渣0172，如图11所示。

(3)人行窗孔封闭：

因铺设钢筋网、土工布与密封等工序在封闭内侧施工，因此，需留设行人孔，行人孔的封闭在封闭外侧实施，本实施例中，在内侧预先制作0.6×1.2cm(面积规格大于断面尺寸)钢筋网片，其上包裹土工布，并绑扎牢靠，形成封闭行人孔的“窗体”，在窗体沿边设置多处金属丝绑扎点，内侧各项工作检查完毕、材料人员全部测出内侧后，于外侧进行封闭，将窗体对正窗洞，绑扎金属丝传过窗洞附近的钢丝网，于外侧将其牢固的绑扎与钢丝网或骨架之上，完成封闭。至此，完成全部安装工作内容。

综上所述，本发明提供的一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙具有以下优点：

1、采用装配式组合构件，可以在一定范围内调节横向弧形梁3宽度，灵活适应封闭巷道断面尺寸变化；

2、构件的安装以螺栓连接方式为主，拆卸容易，劳动作业强度低，主要部件拆卸后可以重复使用，可大幅度降低封闭充填采场的综合成本；

3、主要受力单元为弧形结构，整体布置紧凑，受力合理；

4、断面采用脱水织物封闭，可实现全断面脱水，提高采场充填质量。

5、该骨架具有成本低、效率高、承载能力大、普适性广等技术特点。

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 (8)

1.一种地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，包括边柱(1)、第一连接组件(2)以及沿竖直方向依次排布的多根横向弧形梁(3)，其中：

所述横向弧形梁(3)包括中间梁组以及通过所述第一连接组件(2)与所述中间梁组两端连接的端梁(32)，所述第一连接组件(2)用于沿所述端梁(32)的延伸方向调节并锁定所述端梁(32)相对于所述中间梁组的位置；

位于多根所述中间梁组同侧的至少一根所述端梁(32)的自由端与所述边柱(1)转动连接；

所述中间梁组与所述端梁(32)具有相同的圆弧半径，所述中间梁组包括主弧形梁(31)，所述主弧形梁(31)与所述端梁(32)中的一者半包裹于另一者的外部；

位于多根所述中间梁组同侧的各根所述端梁(32)的自由端均与所述边柱(1)转动连接；

所述边柱(1)连接有多个主锚固件(4)，所述主锚固件(4)用于嵌固在巷道侧壁内，所述主锚固件(4)与所述端梁(32)沿所述边柱(1)的延伸方向交错布置于所述边柱(1)的两侧；

还包括中心立杆(6)，所述中心立杆(6)通过第二连接组件(7)与各根所述中间梁组连接；

还包括位于所述中心立杆(6)两侧的辅助立杆(8)，所述辅助立杆(8)通过第三连接组件(9)同时与各根所述中间梁组以及位于各根所述中间梁组同侧的各根所述端梁(32)连接；

所述辅助立杆(8)的顶端连接有第一辅锚固件(10)，所述中心立杆(6)的底端连接有第二辅锚固件(011)；

还包括位于多根所述中间梁组顶部和/或底部的辅助梁组(012)；

所述辅助梁组(012)通过第四连接组件(013)与所述中心立杆(6)连接；

所述辅助梁组(012)通过第五连接组件(014)与各根所述辅助立杆(8)连接。

2.根据权利要求1所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述第一连接组件(2)包括第一板体(21)、第二板体(22)、多个第一螺杆(23)以及多个第一螺母(24)；

所述主弧形梁(31)与所述端梁(32)夹设于所述第一板体(21)与所述第二板体(22)之间；

各个所述第一螺杆(23)贯穿所述第一板体(21)以及所述第二板体(22)并通过各个所述第一螺母(24)一一对应锁紧。

3.根据权利要求1所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述边柱(1)上开设有调节通孔(11)，所述主锚固件(4)通过限位组件(5)插装于所述调节通孔(11)内；

所述调节通孔(11)沿所述边柱(1)的长度方向延伸。

4.根据权利要求3所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述限位组件(5)包括与所述主锚固件(4)螺纹连接的两个锁紧螺母，所述边柱(1)夹紧于两个所述锁紧螺母之间。

5.根据权利要求1所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述边柱(1)具有基座(12)，位于多根所述中间梁组同侧的各根所述端梁(32)的自由端均通过限位组件与所述基座(12)铰接。

6.根据权利要求1所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述端梁(32)沿自身的延伸方向相对于所述中间梁组的位置以及所述辅助立杆(8)沿自身的延伸方向相对于所述端梁(32)的位置均通过所述第三连接组件(9)可调。

7.根据权利要求1所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述辅助梁组(012)以及多根所述横向弧形梁(3)朝向充填体的一侧依次覆盖有支撑层(015)和透水层(016)。

8.根据权利要求7所述的地下矿山充填采场可调节封闭挡墙，其特征在于，所述支撑层(015)和所述透水层(016)的四周均具有搭接部，所述搭接部至少部分用于搭接至岩帮，所述搭接部的表面覆盖有密封层组(017)。