CN113882896A - 井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法，用于充填区域的封堵；包括骨架层、铺设于骨架层的靠近充填区域的一侧的网状层、铺设于网状层的靠近充填区域的一侧的土工布层、以及用于充填体脱水的滤水管；骨架层的底端设置有底板，骨架层与底板可拆卸连接，骨架层远离充填区域的一侧设置有用于支撑骨架层的支撑组件；滤水管具有设置于充填区域的第一端、以及依次穿过土工布层、网状层与骨架层的第二端。通过上述方式，本发明将废旧的钢材、钢筋及滤布等彼此焊接组合成挡墙，具有可重复利用、操作简单、材料成本低、安全稳定、以及应用范围广等优点，能够提高井下充填作业的速度。

Description

井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下矿山充填采矿技术领域，特别是涉及一种井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法。

背景技术

充填采矿法作为一种绿色环保且可持续发展的采矿方法，得到越来越多的应用。但是，采用这种采矿法，对于充填挡墙的稳定性有着很高的要求。充填挡墙用于将采空区与其相通的井巷隔离以防止充填料的外泄，同时充填挡墙还要承受充填料凝固之前施加的侧向静压力。目前，国内外常用的充填挡墙主要包括以下几种类型：混凝土充填挡墙、砖混结构充填墙、钢筋网挡墙、木结构挡墙以及组合挡墙等。但是，传统挡墙砌筑工程量大，抗弯能力差，容易产生局部位移而变形开裂甚至倒塌，进而导致跑浆或漏浆事故的发生。而且，这几种类型的充填挡墙都具有各自的优缺点：混凝土密闭墙的强度高、防渗性能好，但是需要拆除揭露充填体时困难；砖混结构密闭墙的强度和防渗性能中等，但需要拆除揭露充填体时较为容易；木结构密闭墙的成本低、构筑及拆除容易，但强度和防渗性能较差。

现有技术提供了一种柔性可回收挡墙及其施工方法，由靠巷道帮壁布置的外框架、内框架、以及第一锚杆构成的外部骨架层；外框架包括靠巷道顶板壁体布置的顶板钢梁、靠巷道左右壁体和底板布置的侧帮钢梁；顶板钢梁、侧帮钢梁、横钢梁和纵钢梁的两端分别对应地与第一锚杆的一端固定连接，第一锚杆的另一端分别对应地固定在巷道顶板、巷道左右壁体和巷道底板上，由此构成所述外部骨架层；以及中间挡板层和内部滤布层。这种挡墙的结构稳固、抗压能力强，但是其依托于巷道的内壁安装外框架，导致适用范围有限，实用性不强。

现有技术还提供了一种装配式可复用柔性充填挡墙，包括骨架结构、挡板以及滤布，骨架结构包括第一锚杆、第二锚杆、立柱与横钢杆。第一锚杆呈上下间隔横向分布，并锚固于巷道左壁体中和巷道右壁体中；多个第二锚杆沿竖直方向设置且其上端锚固于巷道顶壁体中；多个立柱呈竖向布置且下端插入巷道底板中，立柱的上端一一对应地与多个第二锚杆的下端可拆卸固定，位于最左端和最右端的立柱分别相应地与第一锚杆可拆卸固定；每一个横钢杆横向设置且可拆卸固定在多个立柱上；多个挡板可拆卸地铺设固定在骨架结构上形成挡板墙；滤布铺设在挡板墙的墙面上且朝向待充填侧。这种挡墙的滤水效果好、抗压强度大，但是该柔性挡墙在实际安装及拆除过程中，工序复杂且耗时较多。

因此，设计一种结构简单、方便拆装、可重复利用、应用范围广的井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法就很有必要。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种井下可重复回收的柔性充填挡墙及其施工方法，通过将废旧的钢材、钢筋及滤布等彼此焊接组合成挡墙，并采用锚杆插接的方式将挡墙与巷道的内壁连接，具有可重复利用、操作简单、材料成本低、安全稳定、以及应用范围广等优点，能够提高井下充填作业的速度。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种井下可重复回收的柔性充填挡墙，用于充填区域的封堵；包括骨架层、铺设于所述骨架层的靠近充填区域的一侧的网状层、铺设于所述网状层的靠近充填区域的一侧的土工布层、以及用于充填体脱水的滤水管；

所述骨架层的底端设置有底板，所述骨架层与所述底板可拆卸连接，所述骨架层远离充填区域的一侧设置有用于支撑所述骨架层的支撑组件；

所述骨架层包括彼此呈十字交叉状连接的若干立柱与若干横撑，所述若干立柱与若干横撑的外端均与巷道内壁插接；

所述滤水管具有设置于充填区域的第一端、以及依次穿过所述土工布层、网状层与骨架层的第二端。

进一步的，所述立柱包括沿竖直方向设置的圆钢、以及设置于所述圆钢的顶端的第一锚杆，所述圆钢的底端与设置于所述底板上的插孔插接，所述第一锚杆与所述圆钢的轴线重合；

所述横撑包括沿水平方向设置的第一工字钢、以及分设于所述第一工字钢的两端的第二锚杆，所述第二锚杆与所述第一工字钢的轴线重合，所述第二锚杆的外端与巷道围岩插接。

进一步的，所述网状层包括彼此连接成网状结构的若干钢筋，所述网状层与所述骨架层的连接方式包括但不限于为捆扎或焊接。

进一步的，所述土工布层呈复合结构设置，并包括至少一层土工布；所述土工布层的边长大于所述网状层的边长，以将所述土工布层的边角与巷道内壁连接。

进一步的，所述土工布层的边沿处沿周向设置有密封结构，以防止充填料浆渗漏。

进一步的，所述滤水管包括具有若干开孔的导水软管、以及包覆于所述导水软管的外周壁的若干层土工布；所述滤水管的第一端高于其第二端，并固定于联巷内，所述滤水管的第二端与柔性充填挡墙捆扎，并位于柔性充填挡墙的远离充填区域的一侧。

进一步的，所述支撑组件包括若干沿倾斜方向设置的第二工字钢，若干所述第二工字钢并排设置，所述第二工字钢的顶端与所述骨架层的远离充填区域的一侧抵接，其底端与所述底板连接。

进一步的，所述第二工字钢的底端设置有供第三锚杆穿过的安装孔，所述第三锚杆依次穿过所述第二工字钢与所述底板，以将所述第二工字钢与所述底板连接。

一种井下可重复回收的柔性充填挡墙的施工方法，采用所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，包括以下步骤：

S1、选择柔性充填挡墙的安装位置，并对进路墙体的下部向下清基至0.3m；

S2、将立柱沿竖直方向放置，并将其底端与底板插接，将其顶端与巷道顶壁插接；将横撑沿水平方向放置，并将其两端与巷道的左右两侧壁插接；随后，将所述立柱与所述横撑的连接处焊接；

S3、将网状层铺设于骨架层的靠近充填区域的一侧，并通过捆扎或焊接与所述骨架层连接；

S4、将土工布层铺设于所述网状层的靠近充填区域的一侧，并将土工布层的边角通过紧固件与巷道侧壁连接；随后，对土工布层的边沿处喷射水泥砂浆，以将土工布层与巷道周壁的连接处密封；

S5、将导水软管的外周壁套设土工布；随后，将导水软管的一端固定于靠近采场顶的联巷内，并将其另一端穿过柔性充填挡墙；

S6、将若干第二工字钢依次排开，并将第二工字钢的一端抵接于所述骨架层的远离充填区域的一侧的中间位置处，并将其另一端通过第三锚杆与底板连接；

S7、完成充填准备工作，并对采场进行充填。

进一步的，在步骤S7中，当采场的充填能力较大时，采用多次间歇式填充法，每次充填高度不大于1m，并在充填体初步凝结后进行下一次充填，多次充填后直至总充填体的顶端面高于柔性充填挡墙的顶端面0.3m～0.5m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙，通过将挡墙设置成层叠式结构，并包括骨架层、网状层以及土工布层。骨架层作为挡墙的支撑结构，起到承载压力的作用。网状层能够均匀承载土工布层施加的压力，起到很好的缓冲作用。土工布层对充填料浆起到很好的阻隔作用，并且能够供液体渗漏，从而辅助充填料浆脱水。三者之间安装简单，并能够在施工完成后将三者拆除后重复利用。此外，骨架层、网状层以及土工布层采用废旧的钢材、钢筋及滤布等作为材料，能够最大限度地利用废旧材料，节约了成本。

2.本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙，通过将骨架层采用锚杆插接的方式与巷道的内壁连接，能够方便拆装，并且锚杆的节段可以根据实际施工情况进行选择，整个挡墙适用性较强，具有可重复利用、操作简单、安全稳定、以及应用范围广等优点，能够提高井下充填作业的速度。

附图说明

图1是本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙的结构示意图；

图2是本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙的侧视示意图；

图3是本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙的后视示意图；

图4是本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙的骨架层的结构示意图；

图5是本发明的井下可重复回收的柔性充填挡墙的施工方法的流程示意图；

附图中各部件的标记如下：10、骨架层；11、横撑；111、第一工字钢；112、第二锚杆；12、立柱；121、圆钢；122、第一锚杆；13、底板；20、网状层；30、土工布层；40、第二工字钢；41、第三锚杆；50、滤水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

如图1至3所示，一种井下可重复回收的柔性充填挡墙100，用于充填区域的封堵。柔性充填挡墙包括骨架层10、铺设于骨架层10的靠近充填区域的一侧的网状层20、以及铺设于网状层20的靠近充填区域的一侧的土工布层30。骨架层10作为挡墙的支撑结构，起到承载压力的作用。网状层20能够均匀承载土工布层30施加的压力，起到很好的缓冲作用。土工布层30对充填料浆起到很好的阻隔作用，并且能够供液体渗漏，从而辅助充填料浆脱水。

如此设置，通过将挡墙设置成层叠式结构，并包括骨架层10、网状层20以及土工布层30。骨架层10作为挡墙的支撑结构，起到承载压力的作用。网状层20能够均匀承载土工布层30施加的压力，起到很好的缓冲作用。土工布层30对充填料浆起到很好的阻隔作用，并且能够供液体渗漏，从而辅助充填料浆脱水。三者之间安装简单，并能够在施工完成后将三者拆除后重复利用。此外，骨架层10、网状层20以及土工布层30采用废旧的钢材、钢筋及滤布等作为材料，能够最大限度地利用废旧材料，节约了成本。

如图4所示，在一些实施例中，骨架层10包括彼此呈十字交叉状连接的若干立柱12与若干横撑11，若干立柱12与若干横撑11的外端均与巷道内壁插接，以便于快速将骨架层10拆装，且提高了整体抗压强度。特别的，骨架层10的网度为800mm×800mm。

具体来讲，立柱12包括沿竖直方向设置的圆钢121、以及设置于圆钢121的顶端的第一锚杆122。圆钢121为

的圆钢121。圆钢121的底端与设置于底板13上的插孔插接，并向下插入至0.3m的深度。优选地，底板13为巷道底部的土质层，将圆钢121的底端插入至巷道底部的土质层内，能保证立柱12的稳固性，并且方便将立柱12拆装。第一锚杆122的顶端与巷道的顶壁插接，从而将立柱12固定。第一锚杆122与巷道的连接采用倒楔法或锚固剂等方式。特别的，第一锚杆122与圆钢121的轴线重合，保证立柱12的整体强度。

横撑11包括沿水平方向设置的第一工字钢111、以及分设于第一工字钢111的两端的第二锚杆112。第一工字钢111为I20a的工字钢。第二锚杆112与第一工字钢111的轴线重合，以保证横撑11的整体强度。第二锚杆112的外端与巷道围岩插接，以将横撑11与巷道两侧固定，采用锚杆插接的方式能够快速拆装。第二锚杆112与巷道的连接采用倒楔法或锚固剂等方式。

值得注意的是，第一锚杆122与第二锚杆112的杆长均为1500mm，且锚固长度为1000mm。

如图3所示，并参阅图1，在一些实施例中，网状层20包括彼此连接成网状结构的若干钢筋。网状层20与骨架层10的连接方式包括但不限于为捆扎或焊接。钢筋采用φ6mm的钢筋，并以十字交叉的方式连接成网度为100mm×100mm的钢筋网。特别的，钢筋网采用全断面铺满的方式，在支撑土工布层30的同时，全断面辅助土工布层30给充填料浆脱水。

在一些实施例中，具体如图1至图2所示，土工布层30呈复合结构设置，并包括至少一层土工布。优选地，土工布层30设置成双层结构。土工布层30的边长大于网状层20的边长，并不少于300mm，以保证供紧固件插入后将土工布层30的边角与巷道内壁连接。紧固件优选为钢钉，能够方便拆装。

土工布层30的边沿处沿周向设置有密封结构，以防止充填料浆渗漏。密封结构采用水泥砂浆浇筑密封的方式，对土工布层30的边沿处喷射水泥砂浆，以将土工布层30与巷道周壁的连接处密封，防止土工布被卷起造成充填料浆渗漏。

在一些实施例中，具体如图2至图3所示，柔性充填挡墙上设置有滤水管50，滤水管50具有设置于充填区域的第一端、以及依次穿过土工布层30、网状层20与骨架层10的第二端。滤水管50采用预埋充填的方式，能够对充填体进行脱水处理。

具体来讲，滤水管50包括具有若干开孔的导水软管、以及包覆于导水软管的外周壁的若干层土工布。导水软管采用φ80～100mm的管材。滤水管50的第一端高于其第二端，并固定于联巷内。滤水管50的第二端与柔性充填挡墙捆扎，并位于柔性充填挡墙的远离充填区域的一侧。

在一些实施例中，具体如图2至图3所示，骨架层10的远离充填区域的一侧设置有用于支撑骨架层10的支撑组件，加强了骨架层10的稳定性和抗压强度，保证充填过程的施工安全。

具体来讲，支撑组件包括若干沿倾斜方向设置的第二工字钢40。若干第二工字钢40并排设置，并设置五根。五根第二工字钢40分别与各个立柱12对应，以将立柱12支撑。第二工字钢40的高度为3.2m左右。第二工字钢40的顶端与骨架层10的远离充填区域的一侧抵接，其底端与底板13锚接。第二工字钢40的底端设置有供第三锚杆41穿过的安装孔，第三锚杆41依次穿过第二工字钢40与底板13，以将第二工字钢40与底板13连接。

如图5所示，一种井下可重复回收的柔性充填挡墙的施工方法，采用井下可重复回收的柔性充填挡墙，包括以下步骤：

S1、选择柔性充填挡墙的安装位置，并对进路墙体的下部向下清基至0.3m。

柔性充填挡墙的安装位置，一般选择在巷道的一端，或靠近采场进路的一侧。此外，安装所处的采场进路应选择较为平整且岩性较好的地方。

S2、将立柱12沿竖直方向放置，并将其底端与底板13插接，将其顶端与巷道顶壁插接；将横撑11沿水平方向放置，并将其两端与巷道的左右两侧壁插接；随后，将立柱12与横撑11的连接处焊接，以构成网度为800mm×800mm的支撑骨架。

立柱12采用φ30mm的圆钢121与第一锚杆122同轴焊接而成，且第一锚杆122位于圆钢121的顶端。横撑11采用I20a的第一工字钢111与第二锚杆112同轴焊接而成，且第二锚杆112分设于第一工字钢111的两端。

S3、将网状层20铺设于骨架层10的靠近充填区域的一侧，并通过捆扎或焊接与骨架层10连接。

网状层20采用φ6mm的钢筋，钢筋以十字交叉的方式连接成网度为100mm×100mm的钢筋网。

S4、将土工布层30铺设于网状层20的靠近充填区域的一侧，并将土工布层30的边角通过钢钉与巷道侧壁连接。随后，对土工布层30的边沿处喷射水泥砂浆，以将土工布层30与巷道周壁的连接处密封。

S5、将导水软管的外周壁套设1～2层土工布。随后，将导水软管的一端固定于靠近采场顶的联巷内，并将其另一端穿过柔性充填挡墙。导水软管的穿过柔性充填挡墙的部分与柔性充填挡墙通过铁丝连接。

S6、将若干第二工字钢40依次排开，并将第二工字钢40的一端分别对应抵接于骨架层10的立柱12处，并将其另一端通过第三锚杆41与底板13连接。第二工字钢40倾斜设置，且其高度为3.2m。

S7、完成充填准备工作，并对采场进行充填。

当采场的充填能力较大时，为了减少充填料浆对充填挡墙的压力，应当采用多次间歇式填充法，以控制充填体的沉缩量。实际施工时，每次充填高度不大于1m，并在充填体初步凝结后进行下一次充填(初步凝结的判断标准为充填体表面有无液体)，间隔时间一般为24小时。多次充填后直至总充填体的顶端面高于柔性充填挡墙的顶端面0.3m～0.5m。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述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；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种井下可重复回收的柔性充填挡墙，用于充填区域的封堵；其特征在于，包括骨架层(10)、铺设于所述骨架层(10)的靠近充填区域的一侧的网状层(20)、铺设于所述网状层(20)的靠近充填区域的一侧的土工布层(30)、以及用于充填体脱水的滤水管(50)；

所述骨架层(10)的底端设置有底板(13)，所述骨架层(10)与所述底板(13)可拆卸连接，所述骨架层(10)远离充填区域的一侧设置有用于支撑所述骨架层(10)的支撑组件；

所述骨架层(10)包括彼此呈十字交叉状连接的若干立柱(12)与若干横撑(11)，所述若干立柱(12)与若干横撑(11)的外端均与巷道内壁插接；

所述滤水管(50)具有设置于充填区域的第一端、以及依次穿过所述土工布层(30)、网状层(20)与骨架层(10)的第二端。

2.根据权利要求1所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述立柱(12)包括沿竖直方向设置的圆钢(121)、以及设置于所述圆钢(121)的顶端的第一锚杆(122)，所述圆钢(121)的底端与设置于所述底板(13)上的插孔插接，所述第一锚杆(122)与所述圆钢(121)的轴线重合；

所述横撑(11)包括沿水平方向设置的第一工字钢(111)、以及分设于所述第一工字钢(111)的两端的第二锚杆(112)，所述第二锚杆(112)与所述第一工字钢(111)的轴线重合，所述第二锚杆(112)的外端与巷道围岩插接。

3.根据权利要求1所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述网状层(20)包括彼此连接成网状结构的若干钢筋，所述网状层(20)与所述骨架层(10)的连接方式包括但不限于为捆扎或焊接。

4.根据权利要求1所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述土工布层(30)呈复合结构设置，并包括至少一层土工布；所述土工布层(30)的边长大于所述网状层(20)的边长，以将所述土工布层(30)的边角与巷道内壁连接。

5.根据权利要求4所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述土工布层(30)的边沿处沿周向设置有密封结构，以防止充填料浆渗漏。

6.根据权利要求1所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述滤水管(50)包括具有若干开孔的导水软管、以及包覆于所述导水软管的外周壁的若干层土工布；所述滤水管(50)的第一端高于其第二端，并固定于联巷内，所述滤水管(50)的第二端与柔性充填挡墙捆扎，并位于柔性充填挡墙的远离充填区域的一侧。

7.根据权利要求1所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述支撑组件包括若干沿倾斜方向设置的第二工字钢(40)，若干所述第二工字钢(40)并排设置，所述第二工字钢(40)的顶端与所述骨架层(10)的远离充填区域的一侧抵接，其底端与所述底板(13)连接。

8.根据权利要求7所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，所述第二工字钢(40)的底端设置有供第三锚杆(41)穿过的安装孔，所述第三锚杆(41)依次穿过所述第二工字钢(40)与所述底板(13)，以将所述第二工字钢(40)与所述底板(13)连接。

9.一种井下可重复回收的柔性充填挡墙的施工方法，采用根据权利要求1至8任意一项所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择柔性充填挡墙的安装位置，并对进路墙体的下部向下清基至0.3m；

S2、将立柱(12)沿竖直方向放置，并将其底端与底板(13)插接，将其顶端与巷道顶壁插接；将横撑(11)沿水平方向放置，并将其两端与巷道的左右两侧壁插接；随后，将所述立柱(12)与所述横撑(11)的连接处焊接；

S3、将网状层(20)铺设于骨架层(10)的靠近充填区域的一侧，并通过捆扎或焊接与所述骨架层(10)连接；

S4、将土工布层(30)铺设于所述网状层(20)的靠近充填区域的一侧，并将土工布层(30)的边角通过紧固件与巷道侧壁连接；随后，对土工布层(30)的边沿处喷射水泥砂浆，以将土工布层(30)与巷道周壁的连接处密封；

S5、将导水软管的外周壁套设土工布；随后，将导水软管的一端固定于靠近采场顶的联巷内，并将其另一端穿过柔性充填挡墙；

S6、将若干第二工字钢(40)依次排开，并将第二工字钢(40)的一端抵接于所述骨架层(10)的远离充填区域的一侧的中间位置处，并将其另一端通过第三锚杆(41)与底板(13)连接；

S7、完成充填准备工作，并对采场进行充填。

10.根据权利要求9所述的井下可重复回收的柔性充填挡墙的施工方法，其特征在于，在步骤S7中，当采场的充填能力较大时，采用多次间歇式填充法，每次充填高度不大于1m，并在充填体初步凝结后进行下一次充填，多次充填后直至总充填体的顶端面高于柔性充填挡墙的顶端面0.3m～0.5m。

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