用于矿山井下的充填挡墙及其施工方法

摘要

本公开实施例提供一种用于矿山井下的充填挡墙及其施工方法，包括砖墙和承载槽钢，所述砖墙一侧面对采空区，所述承载槽钢设置于所述砖墙远离所述采空区的一侧，所述连接杆的一端与围岩连接，所述连接杆的另一端与所述承载槽钢连接。本公开采用红砖砌墙，有效降低了制造成本。承载槽钢对砖墙进行了加固，提高了充填挡墙的抗弯能力。同时，承载槽钢可以进行拆卸，达到一次投入，多次循环利用的目的。本公开的充填挡墙施工工序简单便捷，施工人员的安全性得到有效保障。

说明书

技术领域

本公开涉及充填采矿技术领域，尤其涉及一种用于矿山井下的充填挡墙及其施工方法。

背景技术

随着充填采矿法在金属矿山的推广应用，与之相关的充填采矿理论及技术得到了广泛的研究，其中充填挡墙的设计与施工是整个工艺的重要组成部分，对充填采场的安全起着至关重要的作用。众多研究结果表明，充填挡墙的设计不仅要在强度上承受来自充填料浆的作用力，而且要在结构上满足抵抗矿区爆破震动和充填料浆泌水的要求。其强度和结构与矿山充填工艺密切相关，直接影响着充填质量、生产能力和成本效益。

目前，在各大矿山使用的挡墙类型主要有木挡墙、新型轻质材料挡墙、空心砖挡墙、红砖挡墙、混凝土挡墙、块石挡墙等设计结构单一的挡墙。其中空心砖挡墙、红砖挡墙、混凝土挡墙、块石挡墙统称为重力式挡墙，此类挡墙承受强度大、施工方便，是目前矿山井下充填采场常用的施工方式。然而其安全性却存在不足，主要是由于挡墙抗弯能力差，容易产生局部位移变形而导致墙体倾倒或跑浆，甚至造成人身伤亡。有些矿山为了弥补安全性的不足，设置加厚挡墙，不但影响滤水效果，而且浪费人力物力，影响生产进度，大大增加了挡墙的施工成本。木挡墙、新型轻质材料挡墙均属于轻型挡墙，此类挡墙主要应用于小型采场即充填料浆压力较小的区域，其工序简单，作业安全，能大大降低劳动强度，成本低，循环时间短。但是，其应用范围受限，不能在大规模井下采矿的充填采场中应用。

因此，从安全性、经济性、便捷性等方面考虑，金属矿山井下充填挡墙的设计与施工仍需要进一步的优化与研究。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种用于矿山井下的充填挡墙及其施工方法。

基于上述目的，本公开提供了一种用于矿山井下的充填挡墙，包括砖墙、承载槽钢和连接杆，所述砖墙一侧面对采空区，所述承载槽钢设置于所述砖墙远离所述采空区的一侧；所述连接杆的一端与围岩连接，所述连接杆的另一端与所述承载槽钢连接。

进一步的，所述承载槽钢包括交叉排布的横向槽钢和竖向槽钢。

进一步的，所述横向槽钢和所述竖向槽钢横纵交错布置的中心距离为0.5-0.8m。

进一步的，所述连接杆为螺纹钢制成的锚杆，所述锚杆一端与所述围岩锚固，另一端与所述承载槽钢焊接。

进一步的，所述锚杆的锚固深度为0.4～0.5m，锚固剂为水泥砂浆。

进一步的，所述充填挡墙包括平铺于所述砖墙靠近所述采空区一侧侧面的滤布，还包括贯通所述砖墙的导水管。

进一步的，所述砖墙底端嵌入地面沟槽。

进一步的，所述砖墙的两侧面设有砂浆面。

进一步的，所述砖墙背离所述采空区的一侧底部设有石堆。

本公开还提供了一种用于矿山井下的充填挡墙的施工方法，包括：

在目标位置挖掘沟槽；

将滤布底部铺放在沟槽中，然后在滤布上方开始砌墙，在砌墙时，将导水管放入砖墙内部；在砌墙临结束前，将滤布顶端与砖墙连接为一体，并使滤布在砖墙靠近采空区的一侧平展铺开；

在靠近砖墙的围岩中装入锚杆，将砖墙外侧的横向槽钢和竖向槽钢与对应的锚杆焊接；

在砖墙远离采空区的一侧底部堆存形成石堆。

从上面所述可以看出，本公开提供的一种用于矿山井下的充填挡墙及其施工方法，首先，采用成本低廉的红砖进行挡墙本体结构的砌筑，起到了料浆封堵作用的同时也在一定程度上发挥了承载受力的作用。另外，红砖砌墙的成本要远远低于钢筋混凝土的成本。其次，本发明的承载结构对挡墙本体结构进行了加固，提高了挡墙本体的抗弯能力，保证墙体不发生位移变形，同时将墙体、锚杆与围岩结合为一个稳固的整体，保证整个充填采场的安全。最后，待采空区的充填体凝固或采场充填料浆达到稳定状态后，承载结构可以进行拆卸，重新利用，达到一次投入，多次循环利用的目的，即整个挡墙本体的材料成本投入仅为红砖和锚杆，大大降低了制造成本。由于本发明的挡墙本体的施工工序简单便捷，施工人员的安全性得到有效保障。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，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为本公开实施例的充填挡墙的正视图；

图2为本公开实施例的充填挡墙的侧视图。

附图说明：1、砖墙；2、横向槽钢；3、竖向槽钢；4、连接杆；5、滤布；6、石堆；7、砂浆面；8、沟槽；9、导水管。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

以下，通过具体的实施例进一步详细说明本公开的技术方案。

参考图1和图2，本公开实施例提供了一种用于矿山井下的充填挡墙，包括砖墙1、承载槽钢和连接杆4，所述砖墙1一侧面对采空区，所述承载槽钢设置于所述砖墙1远离所述采空区的一侧；所述连接杆4的一端与围岩连接，所述连接杆4的另一端与所述承载槽钢连接。充填挡墙用来对巷道内部采空区的充填料浆进行封堵，所述砖墙1与所述巷道内的围岩表面紧密接触防止充填料浆泄露。

具体的，所述砖墙1采用工民建用的红砖，用红砖砌墙形成的砖墙1在进行料浆封堵时能够起到承载受力的作用，一方面承载充填料浆的侧向压力，另一方面承载来自巷道顶板的垂直压力。同时，红砖成本较低，相比于钢筋混凝土结构的墙体大大降低了制造成本。砖墙1与巷道中的围岩表面能够紧密结合，在进行砌墙砂浆配比时，选用标号425普通硅酸盐水泥，并加入适量的早强剂，可以使砖墙1在三天内达到一定的强度，从而进行采场的充填工作。砖墙1的墙体厚度大致分为两种，即为建筑常用的三七墙和二四墙，根据现场实际情况，将围岩较为破碎区域及巷道断面较大区域设计为三七墙，其余的区域可以设计为二四墙。

在一些实施例中，所述承载槽钢包括交叉排布的横向槽钢2和竖向槽钢3。所述横向槽钢2和所述竖向槽钢3横纵交错布置且在两两交叉位置处固定连接，所述横向槽钢2和所述竖向槽钢3的端部均通过连接杆4与所述巷道内的围岩固定连接。

在一些实施例中，所述横向槽钢2和所述竖向槽钢3横纵交错布置的中心距离为0.5-0.8m。

具体的，所述横向槽钢2和所述竖向槽钢3均为18号槽钢。槽钢长度根据巷道断面大小进行设计，间距保持在500mm左右，也可以根据现场的实际情况进行调整。承载槽钢的安装工作仅需1天，并不影响砖墙1的凝固时间，因此充填挡墙的实际施工总时间仅需4-6天。

在一些实施例中，所述连接杆4为螺纹钢制成的锚杆，所述锚杆一端与所述围岩锚固，另一端与所述承载槽钢焊接。锚杆的材质为普通螺纹杆，直径为16cm。锚杆外露长度为0.25-0.35cm，外露部分与承载槽钢焊接。

在一些实施例中，所述锚杆的锚固深度为0.4～0.5m，锚固剂为水泥砂浆。

在一些实施例中，所述充填挡墙包括平铺于所述砖墙靠近所述采空区一侧侧面的滤布5，还包括贯通所述砖墙的导水管9。所述滤布5底部铺设在所述沟槽8内，所述滤布5顶端固设在所述砖墙1顶部。

在一些实施例中，巷道地面上设有沟槽8，所述砖墙1底端嵌入地面沟槽8。由于充填挡墙底部受充填料浆带来的压力较大，所以在砌筑砖墙1的时候在墙体底部开挖沟槽8，确保砖墙1与巷道地面紧密连接，能够更好的承受充填料浆带来的侧向压力，降低砖墙1倾倒或变形的风险。所述沟槽8深度为0.15-0.25m，具体的沟槽8宽度可视砖墙1的厚度进行适应性的调整，本实施例中沟槽8宽度设定为0.3m。

在一些实施例中，所述砖墙1的两侧面设有砂浆面7，所述砂浆面7厚度为20mm。

具体的，在砌筑砖墙1的同时在砖墙两侧涂覆砂浆，砂浆配比选用标号425普通硅酸盐水泥，并在其中加入适量的早强剂。砂浆面7可以防止墙体内部及周边缝隙渗水，同时提高砖墙1的整体强度。根据实际情况，如砖墙1砌筑处的围岩较为破碎，可以对周边巷道进行喷浆处理，喷浆厚度控制在50mm以内。砖墙1的砌筑及涂覆砂浆工作所需施工时间仅需1-2天，待砖墙凝固并投入使用仅需3-4天。

在一些实施例中，所述砖墙1背离所述采空区的一侧底部设有石堆6。通常情况下，井下的掘进废石较多，因此可以将多余的掘进石堆放在砖墙1侧面的底部用以支撑压力最大的区域，这样可以减少承载槽钢在底部的安装数量，同时降低了废石运输成本和承载槽钢的成本投入。

本公开实施例还提供了一种用于矿山井下的充填挡墙的施工方法，具体包括以下几个步骤：

S1、在目标位置挖掘沟槽。

选择巷道内的围岩稳固的位置作为所述充填挡墙的施工位置。采场的出矿进路在供矿后期往往由于采动压力的影响，其稳定性会遭到破坏，所以应与采空区保持一定的安全距离，选在围岩状况良好，无断层与裂隙发育带，巷道轮廓较为平整的区域，同时降低施工危险系数。另外，挡墙本体处的巷道断面应尽量小，断面过大会造成施工不便，且会增加施工成本。

S2、将滤布5底部铺放在沟槽8中，然后在滤布5上方开始砌墙，在砌墙时，将导水管9放入砖墙1内部；在砌墙临结束前，将滤布5顶端与砖墙2连接为一体，并使滤布5在砖墙2靠近采空区的一侧平展铺开。砌墙时，在所述砖墙1两侧面同时涂覆砂浆形成砂浆面7。本实施例中，沟槽8深度为0.15-0.25m，沟槽8宽度为0.3m，以确保砖墙1与巷道地面连为一体。

S3、在靠近砖墙1的围岩中装入锚杆，将砖墙外侧的横向槽钢2和竖向槽钢3与对应的锚杆焊接。所述横向槽钢2和所述竖向槽钢3横纵交错布置，在紧挨砖墙1的围岩中施工锚杆孔，然后依次将横向槽钢2和所述竖向槽钢3的端部分别与锚杆的一端进行焊接，锚杆的锚固剂为水泥砂浆，锚固深度为0.4-0.5m，锚杆与承载槽钢焊接的长度为0.25-0.35m。

S4、在砖墙1远离采空区的一侧底部堆存形成石堆6。

将所述充填挡墙附近的废石进行转运堆存形成石堆6，石堆6设置在所述砖墙1背离所述巷道内的采空区的一侧下部。石堆6对充填挡墙下部进行保护和支撑。

最后待采场充填料浆稳定后，将承载槽钢进行拆卸，形成回收再利用，有效降低投入成本。在充填过程中及充填工作结束后，要密切观察充填挡墙的稳定性。如承载槽钢发生了受力变形，则不进行拆卸，继续发挥槽钢的承载及稳固挡墙的作用，如槽钢及墙体均无发生任何变形，为了最大程度地降低充填挡墙的施工成本，可以将此类型的充填挡墙槽钢进行拆卸。拆卸后的槽钢可以再次利用制作另一个充填采场的充填挡墙，也可以用于井下不稳固区域的巷道支护，从而达到“一次投入，多次循环利用”的目的。

本公开实施例的充填挡墙的施工方法使得充填挡墙的施工更加方便快捷、效率更高、成本更低，安全性得到显著提高。充填采场的采空区得到有效封堵，采场稳定性改善效果明显。通过该充填挡墙的研发和应用，可以有效提高井下采场的充填效率，保证采空区的充填工作顺利进行，为矿山企业节约充填采矿成本。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。