一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖及其砌筑方法与流程

本发明属于矿山井下采空区充填技术领域，具体是涉及一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖及其砌筑方法。

背景技术：

井下采空区充填挡墙主要作用是阻隔采空区充填料浆溢出，并具有良好的渗水功效，以使胶结充填体快速硬化，达到支撑采空区顶板的目的。因此，充填挡墙砌筑材料应满足的基本要求为：(1)有较高的强度，满足充填后料浆对挡墙的侧压力；(2)有较好的透水性，以减少二次充填间隔时间，提高充填效率；(3)有较低的渗浆性，能阻止充填料浆溢出，提高充填质量；(4)价格便宜，施工简便，满足井下挡墙砌筑的施工条件。

目前，矿山大多应用滤水管进行采空区充填料浆脱水，而充填挡墙砌筑材料本身不具备脱水功能，且滤水管架设麻烦，存在安全隐患。有些充填挡墙砌筑材料虽具备脱水功能，但不能有效阻止充填料浆溢出，充填质量差，且价格较为昂贵。因此如何砌筑透水性好、渗浆性低、强度高、施工速度快且成本低的挡墙，有效缩短充填料浆胶结凝固时间，提高充填效率和质量，是矿山一直研究的重点。同时，矿山开采过程中产生了大量废石，长期堆存于地表，不仅占用大片土地、破坏生态环境，而且易诱发地质和工程灾害，给矿山生产带来严重的安全与环保隐患。

技术实现要素：

本发明在于针对现有充填挡墙砌筑材料透水性差、渗浆性高、强度低、价格昂贵等不足，提供了一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖及其砌筑方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖，包括透水砖本体，所述透水砖本体隔浆层及与隔浆层相连的透水层，所述透水层内部设置有流水孔，且流水孔由隔浆层至外向下倾斜，所述隔浆层及透水层均由白云岩和水泥经混合固化而成，且白云岩和水泥的质量比为9:1～11:1。

所述隔浆层的厚度占透水砖本体总厚度的1/3～1/5。

所述隔浆层中的白云岩粒径为2～3mm。

所述透水层的厚度占透水砖本体总厚度的2/3～4/5。

所述透水层中的白云岩粒径为3～6mm。

所述流水孔贯通于透水层的两个侧表面，且向下倾斜角度为10°～30°。

所述流水孔的孔径为5～10cm。

一种采用上述透水砖砌筑矿山井下充填挡墙的方法，其具体方法步骤如下：

(1)标定充填挡墙砌筑位置：根据设计要求进行实地测量放线，标定充填挡墙具体砌筑位置；

(2)砌筑前沿标定位置开挖基槽至硬底层；

(3)铺设混凝土：在步骤(2)所述的硬底层铺设一层厚度为0.3～0.5m的混凝土；

(4)砌筑透水砖：待混凝土凝结，在混凝土上采用水泥砂浆错缝砌筑透水砖；

(5)待步骤(4)砌筑完成后，养护3～5d即可进行充填作业。

所述混凝土由井下废石、水泥与水搅拌而成。

本发明的有益效果在于：

采用上述透水砖砌筑的充填挡墙，其优点是：

(1)透水性好：所述透水砖的隔浆层与透水层均具有良好的透水性，通过流水孔可快速将透水层滤水排出，加快了透水效率，缩短了充填料浆胶凝时间；

(2)渗浆性低：所述透水砖的隔浆层可有效隔离充填料浆，提高了充填质量；

(3)强度高：由于在砌筑前开挖了一条基槽至硬底层，并铺设了一层混凝土，然后砌筑强度较高的透水砖，充填挡墙可抵抗充填后料浆对挡墙的压力；

(4)安全性好：由于充填挡墙砌筑材料本身具备脱水功能，人员无需进入采空区架设滤水管，不存在冒顶事故风险；

(5)成本低廉：所述透水砖与混凝土均以井下废石为原料制成，充填挡墙砌筑的原材料成本较低，且充分利用了井下产生的废石，减少土地占用，变废为宝。

附图说明

图1是本发明所述透水砖的端面结构示意图；

图2是图1的A-A向视图；

图3是图2的B-B向视图；

图4是采用本发明所述透水砖砌筑成充填挡墙的结构示意图；

图5是图4的C-C向视图。

图中：1-隔浆层，2-透水层，3-流水孔，4-透水砖本体，5-围岩，6-混凝土，7-上分层矿体，8-巷道，9-采空区，10-下分层充填体。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖，包括透水砖本体4，所述透水砖本体4隔浆层1及与隔浆层1相连的透水层2，所述透水层2内部设置有流水孔3，且流水孔3由隔浆层1至外向下倾斜，所述隔浆层1及透水层2均由白云岩和水泥经混合固化而成，且白云岩和水泥的质量比为9:1～11:1。本技术方案以矿山开采产生的白云岩废石和水泥为原料制成透水砖，用于矿山井下充填挡墙的砌筑。该充填挡墙不仅具有较高的强度、较好的透水性和较低的渗浆性，而且充分利用了矿山开采过程中产生的废石，成本低廉、制作简单、施工方便，提高了生产效率。

所述隔浆层1的厚度占透水砖本体4总厚度的1/3～1/5。

所述隔浆层1中的白云岩粒径为2～3mm。

所述透水层2的厚度占透水砖本体4总厚度的2/3～4/5。

所述透水层2中的白云岩粒径为3～6mm。

所述流水孔3贯通于透水层2的两个侧表面，且向下倾斜角度为10°～30°。

所述流水孔3的孔径为5～10cm。

一种采用上述透水砖砌筑矿山井下充填挡墙的方法，其具体方法步骤如下：

(1)标定充填挡墙砌筑位置：根据设计要求进行实地测量放线，标定充填挡墙具体砌筑位置；如图4、图5所示，在围岩5内部采用透水砖本体4砌筑隔成港道8和采空区9；所述采空区9分别通过上层矿体7和下层充填体10与围岩5相连。

(2)砌筑前沿标定位置开挖基槽至硬底层；

(3)铺设混凝土6：在步骤(2)所述的硬底层铺设一层厚度为0.3～0.5m的混凝土6，该混凝土6由井下废石、水泥与水按一定比例搅拌而成；

(4)砌筑透水砖：待混凝土凝结，在混凝土上采用水泥砂浆错缝砌筑透水砖；

(5)待步骤(4)砌筑完成后，养护3～5d即可进行充填作业。

下面结合实施例对本发明所述的透水砖进一步说明：

实施例1：一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖，包括透水砖本体4，所述透水砖本体4隔浆层1及与隔浆层1相连的透水层2，所述透水层2内部设置有流水孔3，且流水孔3由隔浆层1至外向下倾斜，所述隔浆层1及透水层2均由白云岩和水泥经混合固化而成，且白云岩和水泥的质量比为9:1；所述隔浆层1的厚度占透水砖本体4总厚度的1/3；所述隔浆层1中的白云岩粒径为2mm；所述透水层2的厚度占透水砖本体4总厚度的2/3；所述透水层2中的白云岩粒径为3mm；所述流水孔3贯通于透水层2的两个侧表面，且向下倾斜角度为10°，流水孔3的孔径为5cm。

实施例2：一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖，包括透水砖本体4，所述透水砖本体4隔浆层1及与隔浆层1相连的透水层2，所述透水层2内部设置有流水孔3，且流水孔3由隔浆层1至外向下倾斜，所述隔浆层1及透水层2均由白云岩和水泥经混合固化而成，且白云岩和水泥的质量比为10:1；所述隔浆层1的厚度占透水砖本体4总厚度的4/15；所述隔浆层1中的白云岩粒径为2.5mm；所述透水层2的厚度占透水砖本体4总厚度的11/15；所述透水层2中的白云岩粒径为4mm；所述流水孔3贯通于透水层2的两个侧表面，且向下倾斜角度为20°，流水孔3的孔径为8cm。

实施例3：一种用于矿山井下充填挡墙的透水砖，包括透水砖本体4，所述透水砖本体4隔浆层1及与隔浆层1相连的透水层2，所述透水层2内部设置有流水孔3，且流水孔3由隔浆层1至外向下倾斜，所述隔浆层1及透水层2均由白云岩和水泥经混合固化而成，且白云岩和水泥的质量比为11:1；所述隔浆层1的厚度占透水砖本体4总厚度的1/5；所述隔浆层1中的白云岩粒径为3mm；所述透水层2的厚度占透水砖本体4总厚度的4/5；所述透水层2中的白云岩粒径为6mm；所述流水孔3贯通于透水层2的两个侧表面，且向下倾斜角度为30°，流水孔3的孔径为10cm。