专利名称：多功能滤水充填井及其使用方法
技术领域：
本发明属于矿山胶结充填领域，涉及一种滤水充填井及其使用方法，尤其是一种充填作业时能够集滤水、一次砌井、通风、行人、紧急逃生为一体的多功能滤水充填井及其使用方法。背景发明充填作业时，由于充填料浆泌水无法及时排出，造成胶结剂与骨料离析，使充填体强度降低，增加矿山安全风险，需额外布置采矿辅助工程，导致采矿综合成本高。充填井主要作用为安置充填管道使用；逃生通道主要是发生矿难时矿工自救的重要手段。现阶段国内外矿山对于充填滤水、充填井、逃生通道普遍为单体设计，未见滤水、充填井、逃生通道综合解决发明和设施，因此如何设计，整体兼顾成为充填法开采矿山的思维瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有发明的缺点，提供一种多功能滤水充填井及其使用方法，多功能滤水充填井包括圆桶形骨架、滤水层和排水系统，其中圆桶形骨架采用横向圆钢圈和纵向拉杆整体焊接支撑方式，滤水层包裹在圆桶形骨架外，排水系统设置在圆桶形骨架底部；所述滤水层由内滤水层、中滤水层和外滤水层构成。所述滤水充填井直径1. 5m，高度与采矿进路等高。所述内滤水层使用双层焊接钢网与圆桶形骨架捆扎联接，钢网网度 IOOmmX 100mm，采用Φ6mm圆钢焊接。所述中间滤水层应用PET滤水材料包裹于内滤水层表面，联接方式为线缝合方式。所述PET滤水材料是透气量750L/m2 · S at 250Pa,断裂强度1350N/8 X 20cm,纵向拉裂强度2000KN/m，横向拉裂强度4000KN/m的滤布。所述外滤水层包裹在中间滤水层表面，材料为双层编织钢丝网，网度规格为 0. 75mm X0. 75mm，采用绑扎方式联接。所述排水系统采用桶体底部开口法兰联接排水管方式；桶体侧部垂直封堵板墙开口，开口尺寸为0100mm，厚度50_，高于巷道底板20cm 30cm。所述PET滤水材料的选取依据poiseuille定律V = ^ 式中v表示流体在介质滤层中的流速，μ为流体粘度，L为通道的平均长度，de为通道的当量直径，通过推导求出滤水体积速度、滤水材料性能、料浆性质之间关系卞+ 2Fe = It27式中
4 μ(1-ε)Ζ KzSz
ε为滤水材料透水系数，t为时间，S为料浆颗粒比表面积，P为料浆浓度，Vtl为料浆流动速度，结合公式根据现有充填系统参数选用PET滤水材料，根据采场进路尺寸，计算滤水材料最大承压值为80Pa，采用透气量750L/m2 'S at 250Pa，断裂强度1350N/8 X 20cm，纵向拉裂强度2000KN/m，横向拉裂强度4000KN/m的滤布作为中层滤水材料。
所述多功能滤水充填井的用途，所述多功能滤水充填井利用钢丝网及高效滤水层能够将充填料浆泌水等量排出，防止料浆采场内离析，利于充填体强度提高；成井完整，充填结束后，充填进路中形成规则的预制充填井；提高充填接顶率，滤水充填井能够将进路中的泌水排出，接顶率提高至95%以上；安全功能进路通风作用，滤水充填井层与层之间随开采逐段延伸并与回风巷相通，提高条进路通风能力；逃生救生作用每条进路中均有有滤水充填井，内设行人梯，作为逃生通道使用，增加进路第三逃生通道。本发明的多功能滤水充填井，应用于充填采矿法矿山充填滤水、通风、行人、砌井等。滤水充填井主要有圆桶形骨架、滤水层和排水系统三部分组成。主要特征表现为采场进路充填时，事先用钢筋做圆桶形骨架，放置于充填小井位置，圆桶形骨架外层设置三层滤水装置，内层采用钢网布置，中间层采用高效滤水材料布置，外层采用双层编织钢丝网布置， 便于过滤粗砂及保护滤布防止穿滤，待充填结束后，充填小井便一次形成。本发明的有益效果为，可以将充填料浆泌水及时排出，防止料浆离析，提高充填体强度；一次形成充填小井，防止了人员近似垂直凿岩时发生冒落的危险；为员工在井下发生突发事故时提供了便捷的逃生通道；进路通风作用，滤水充填井层与层之间随开采逐段延伸并与回风巷相通，提高条进路通风能力。
图1为本发明的多功能滤水充填井制备过程图；图2为本发明的多功能滤水充填井结构示意图；图3为图2的Z-Z面剖视图。其中1为多功能滤水充填井直径；2为多功能滤水充填井高度；3为排水口距底部距离；4为排水口直径；5为法拉；6为双层编制钢丝网；7为高效滤水布；8为钢网；9为充填管道；10为充填料浆；11为待充填空区；12为多功能充填滤水井；13为通过过滤层进入多功能滤水充填井中的水；14为排水管；15为外部固定挂钩。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述参见图1-3，本发明将滤水、充填井、逃生通道整体结合，主要考虑滤水充填井抗压强度、滤水效率、排水方式等。滤水充填井直径1.5m，高度与采矿进路等高。滤水充填井主要有圆桶形骨架、滤水层和排水系统三部分，滤水层分内、中、外三层，包裹于圆桶形骨架外。
滤水充填井圆桶形骨架采用横向圆钢圈和纵向拉杆整体焊接支撑方式，纵横向圆桶形骨架间距均为0.5m，材料为Φ12πιπι圆钢。桶体上下截面端圆桶形骨架为开放式，采用中间滤水层绑扎覆盖。 内滤水层使用双层焊接钢网与圆桶形骨架捆扎联接，基本作用是加强圆桶形骨架强度同时支撑滤布防止滤布承压破损，钢网网度IOOmmX 100mm，采用Φ6πιπι圆钢焊接， 为矿山通用支护材料。中间滤水层应用PET滤水材料包裹于内滤水层表面，联接方式为
线缝合方式。滤水层材料的选取依据poiseuille定律
权利要求
1.一种多功能滤水充填井，其特征在于包括圆桶形骨架、滤水层和排水系统，其中圆桶形骨架采用横向圆钢圈和纵向拉杆整体焊接支撑方式，滤水层包裹在圆桶形骨架外，排水系统设置在圆桶形骨架底部；所述滤水层由内滤水层、中滤水层和外滤水层构成。
2.如权利要求1所述多功能滤水充填井，其特征在于所述滤水充填井直径1.5m，高度与采矿进路等高。
3.如权利要求1所述多功能滤水充填井，其特征在于所述内滤水层使用双层焊接钢网与圆桶形骨架捆扎联接，钢网网度IOOmmX 100mm，采用Φ6mm圆钢焊接。
4.如权利要求1所述多功能滤水充填井，其特征在于所述中间滤水层应用PET滤水材料包裹于内滤水层表面，联接方式为线缝合方式。
5.如权利要求4所述多功能滤水充填井，其特征在于所述PET滤水材料是透气量 750L/m2 · S at 250Pa,断裂强度1350N/8 X 20cm,纵向拉裂强度2000KN/m,横向拉裂强度 4000KN/m的滤布。
6.如权利要求1所述多功能滤水充填井，其特征在于所述外滤水层包裹在中间滤水层表面，材料为双层编织钢丝网，网度规格为0. 75mmX0. 75mm，采用绑扎方式联接。
7.如权利要求1所述多功能滤水充填井，其特征在于所述排水系统采用桶体底部开口法兰联接排水管方式；桶体侧部垂直封堵板墙开口，开口尺寸为0100mm，厚度50mm，高于巷道底板20cm 30cm。
8.如权利要求4所述多功能滤水充填井，其特征在于所述PET滤水材料的选取依据poiseuille定律
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述多功能滤水充填井的用途，其特征在于所述多功能滤水充填井利用钢丝网及高效滤水层能够将充填料浆泌水等量排出，防止料浆采场内离析，利于充填体强度提高；成井完整，充填结束后，充填进路中形成规则的预制充填井； 提高充填接顶率，滤水充填井能够将进路中的泌水排出，接顶率提高至95%以上；安全功能进路通风作用，滤水充填井层与层之间随开采逐段延伸并与回风巷相通，提高条进路通风能力；逃生救生作用每条进路中均有有滤水充填井，内设行人梯，作为逃生通道使用， 增加进路第三逃生通道。
全文摘要
本发明公开了一种多功能滤水充填井及其使用方法，包括圆桶形骨架、滤水层和排水系统，其中圆桶形骨架采用横向圆钢圈和纵向拉杆整体焊接支撑方式，滤水层包裹在圆桶形骨架外，排水系统设置于圆桶形骨架底部；所述滤水层由内滤水层、中滤水层和外滤水层构成。本发明的有益效果为，可以将充填料浆泌水及时排出，防止料浆离析，提高充填体强度；一次形成充填小井，防止了人员近似垂直凿岩时发生冒落的危险；为员工在井下发生突发事故时提供了便捷的逃生通道；采矿进路通风，滤水充填井层与层之间随开采逐段延伸并与回风巷相通，提高采矿进路通风能力。
文档编号E21F15/00GK102562151SQ20121000949
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者冯金庆, 周旭, 孔令君, 廖美权, 李炜, 杨陆海, 林强, 白朝选 申请人:陕西煎茶岭镍业有限公司