一种井下待充填采空区内预制巷道及构筑方法与流程

文档序号:15578839发布日期:2018-09-29 06:17

本发明涉及地下矿山巷道掘进与支护技术领域,具体涉及一种井下待充填采空区内预制巷道及构筑方法。



背景技术:

随着已探明的矿产资源日趋贫化和枯竭,矿柱或残矿等二次资源的回收已成为当务之急。对于采用充填法开采的矿山,遗留的矿柱或残矿大多已被充填体包裹,回收该部分资源可能会在充填体内布置相应的采切工程,因此面临着充填体内掘进巷道的问题。同时受充填法回采工艺和充填配比影响,井下充填体被视为一种层状介质,并且层间粘聚力低,如果开挖巷道的方法不当,充填体很容易失稳而发生大面积垮落。为了克服上述问题,一些学者提出了以下的技术方案。

如通过钻爆法对井下充填体穿凿炮孔、装药爆破形成巷道断面,并辅以相应支护措施;如利用充气或充水软模壳在空区内先构筑巷道断面,再进行充填,最后取出模壳形成巷道。上述两种方法虽然可实现充填体内开挖巷道,但在实际运用过程中存在如下缺点:①充填体作为一种胶凝材料,具有强度低、遇水容易崩解等特点,因此在穿凿炮孔时会遇到卡钻、塌孔等问题。②当使用充气或充水软模壳构筑断面较大的巷道时,充气或充水软模壳承受压力较大,需要提高模壳强度,使得施工成本提高;同时该方法形成的巷道断面四周都是充填体,其自稳性能差,如果暴露时间过长,很容易发生垮落,使得巷道服役时间短,从而降低了该方法的适用性。③上述方法在施工时未考虑充填体的滤水问题,若没有滤水通道,充填体难以胶结,使得充填体强度较低。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种井下待充填采空区内预制巷道及构筑方法。

本发明通过以下技术手段解决上述问题:

一种井下待充填采空区内预制巷道,包括由钢筋混凝土浇筑而成的主体,所述主体顶部外侧设置有柔性防水材料层,主体两侧壁的外侧悬挂有金属网,金属网与主体侧壁之间设置有滤水材料层,主体两侧壁的内侧底部布置有水沟,主体两侧设置连通滤水材料层与对应水沟的滤水管。

进一步,所述柔性防水材料层由隔热泡沫板制成。

进一步,所述滤水材料层由土工布、草席或麻袋制成。

一种构筑上述巷道的方法,包括如下步骤:

S1:浇筑钢筋混凝土结构的主体;

S2:在主体顶部布置柔性防水材料;

S3:在主体两侧壁的外侧悬挂金属网,金属网上通过绑扎丝绑扎滤水材料,滤水材料位于金属网与主体侧壁之间;

S4:在主体两侧壁的内侧底部布置水沟;

S5:沿巷道走向每隔一定距离水平预埋滤水管,滤水管一端与金属网相切,另一端与水沟连通。

进一步,步骤S1中,主体侧壁的钢筋布置形式为:沿巷道走向每隔一定距离成对布置外侧竖筋和内侧竖筋,相邻外侧竖筋之间搭接外侧横筋,相邻内侧竖筋之间搭接内侧横筋,外侧横筋和内侧横筋在竖直方向交错布置;外侧竖筋与外侧横筋的交点处通过呈“Z字形”布置的短筋同内侧竖筋与内侧横筋的交点处连接,在交点处通过绑扎丝将竖筋、横筋和短筋牢固绑扎在一起;底板横筋与侧壁竖筋通过焊接形成一体。

进一步,步骤S1中,主体顶部的钢筋布置形式为:沿巷道走向每隔一定距离成对布置上侧拱形筋和下侧拱形筋,拱形筋与巷道顶部形状匹配,上侧拱形筋与外侧竖筋焊接在一起,下侧拱形筋与内侧竖筋焊接在一起,相邻上侧拱形筋之间搭接有多根沿拱形顶部周向均匀布置的上侧横筋,相邻下侧拱形筋之间搭接有多根沿拱形顶部周向均匀布置的下侧横筋,上侧拱形筋与上侧横筋的交点处通过短筋同下侧拱形筋与下侧横筋的交点处连接,在交点处通过绑扎丝将拱形筋、横筋和短筋牢固绑扎在一起,短筋延长线交于同一个圆心。

进一步,竖筋、横筋、底板横筋和拱形筋为螺纹钢,短筋为圆钢。

进一步,所述绑扎丝为镀锌铁丝。

与现有技术相比,本发明的有益效果有:

(1)与钻爆法相比,施工工艺简单,不需要在充填体内穿凿炮孔与爆破,避免了充填体的开挖,减少了充填量和炸药的使用,后期不需要支护,同时避免充填体受爆破震动的影响而发生失稳。

(2)与使用充气或充水软模壳构筑巷道相比,构筑大断面巷道成本低;同时巷道四周均为钢筋混凝土结构,其自稳性能好,巷道服役时间长。

(3)与使用充气或充水软模壳构筑巷道相比,设置了充填体滤水通道,使得充填体充分脱水,充填体容易胶结,使得充填体强度得以提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的截面示意图;

图2为本发明的立体结构示意图;

图3为待充填采空区与本申请巷道的位置关系示意图。

图中:1-拱形筋;2-横筋;3-竖筋;4-滤水管;5-水沟;6-底板横筋;7-混凝土;8-短筋;9-滤水材料;10-金属网;11-柔性防水材料;12-巷道;13-待充填采空区;14-结构流充填体;15-废石。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1-3,所述的井下待充填采空区内预制巷道,包括由钢筋混凝土浇筑而成的主体,主体由钢筋混凝土浇筑而成,其自稳性能好,大大延长了巷道的服役时长,所述主体顶部外侧设置有柔性防水材料层,所述柔性防水材料层由隔热泡沫板制成,主体两侧壁的外侧悬挂有金属网10,金属网与主体侧壁之间设置有滤水材料层,所述滤水材料层由土工布、草席或麻袋等制成,主体两侧壁的内侧底部布置有水沟5,主体两侧设置连通滤水材料层与对应水沟的滤水管4,通过滤水材料层和滤水管,构筑了充填体滤水通道,使得充填体充分脱水,充填体容易胶结,使得充填体强度得以提高。

下面详细介绍构筑上述巷道的方法,如图1和3,在待充填采空区13内构筑巷道12,然后向所述待充填,采空区13中充入结构流充填体14和废石15。构筑巷道时,具体包括如下步骤:

S1:浇筑钢筋混凝土结构的主体;

S2:在主体顶部布置柔性防水材料11;

S3:在主体两侧壁的外侧悬挂金属网10,金属网上通过绑扎丝绑扎滤水材料9,滤水材料位于金属网与主体侧壁之间;

S4:在主体两侧壁的内侧底部布置水沟5;

S5:沿巷道走向每隔一定距离水平预埋滤水管4,滤水管一端与金属网相切,另一端与水沟连通。

步骤S1中,主体侧壁的钢筋布置形式为:沿巷道走向每隔一定距离成对布置外侧竖筋3和内侧竖筋,相邻外侧竖筋之间搭接外侧横筋2,相邻内侧竖筋之间搭接内侧横筋,外侧横筋和内侧横筋在竖直方向交错布置;外侧竖筋与外侧横筋的交点处通过呈“Z字形”布置的短筋8同内侧竖筋与内侧横筋的交点处连接,在交点处通过绑扎丝将竖筋、横筋和短筋牢固绑扎在一起;底板横筋6与侧壁竖筋通过焊接形成一体。

步骤S1中,主体顶部的钢筋布置形式为:沿巷道走向每隔一定距离成对布置上侧拱形筋1和下侧拱形筋,拱形筋1与巷道12顶部形状匹配,上侧拱形筋与外侧竖筋焊接在一起,下侧拱形筋与内侧竖筋焊接在一起,相邻上侧拱形筋之间搭接有多根沿拱形顶部周向均匀布置的上侧横筋,相邻下侧拱形筋之间搭接有多根沿拱形顶部周向均匀布置的下侧横筋,上侧拱形筋与上侧横筋的交点处通过短筋8同下侧拱形筋与下侧横筋的交点处连接,在交点处通过绑扎丝将拱形筋、横筋和短筋牢固绑扎在一起,短筋延长线交于同一个圆心。

竖筋、横筋、底板横筋和拱形筋为螺纹钢,短筋为圆钢。

所述绑扎丝为镀锌铁丝。

为使上述构筑过程更加具体,下面更加详细的说明整个构筑过程:

如图2所示,所述巷道12的主体为钢筋混凝土结构,构筑时在所述待充填采空区13的底板开挖所述巷道12的侧壁和水沟5的基础,然后侧壁竖筋3深入到基础中;通过焊接将底板横筋6与所述侧壁竖筋3焊接为一体,同时底板横筋6高于所述水沟5顶部40mm;用绑扎丝将主体侧壁的内、外两排横筋2与对应的侧壁竖筋3绑扎为一体,同时内、外两排横筋2在竖直方向上交错布置;由外侧竖筋和外侧横筋编织成外侧钢筋结构,由内侧竖筋和内侧横筋编织成内侧钢筋结构,外侧钢筋结构与内侧钢筋结构之间搭接短筋8,并用绑扎丝绑扎于三者交点处,所述短筋8呈“Z字形”布置;在水沟深度上的上部位置埋入滤水管4,所述滤水管4一端超出水沟50mm,一端与金属网相切,同时按照所述水沟5的尺寸大小用混凝土7构筑水沟;根据所述巷道12的侧壁高度立模,然后向模具中倒入所述混凝土7并用震动棒震动均匀;通过焊接将拱形筋1与对应的侧壁竖筋3焊接为一体,用绑扎丝将巷道主体顶部的两排横筋2与对应的拱形筋1绑扎为一体,巷道主体顶部的横筋沿拱形顶部周向均匀布置;上侧拱形筋与上侧横筋的交点处通过短筋8同下侧拱形筋与下侧横筋的交点处连接,在交点处通过绑扎丝将拱形筋、横筋和短筋牢固绑扎在一起,短筋延长线交于同一个圆心;根据所述巷道12的拱形顶部尺寸安放模具,然后向模具中倒入所述混凝土7并用震动棒震动均匀;在所述水沟5上部浇筑水泥板将所述水沟5盖住,然后对所述巷道12的底板铺设所述混凝土7,厚度为80mm。

如图2所示,将滤水材料9绑扎于所述金属网10上,为保证滤水效果,所述滤水材料均匀分布于所属金属网;然后待所述混凝土7养护期达到,将所述巷道12的侧壁模具拆下,在所述巷道12的侧壁外侧安装膨胀螺丝,然后将绑扎有所述滤水材料9的金属网挂在膨胀螺丝上并用绑扎丝绑扎于一体,相邻金属网的边缘挂于同一膨胀螺丝上,三者用绑扎丝绑扎于一体,所述金属网10距离所述巷道12的外侧侧壁50mm,所述滤水材料9位于所述巷道12的外侧侧壁与所述金属网之间;将述巷道12的拱顶模具拆下,并将拱形顶部清理干净,然后将涂有粘结剂的柔性防水材料(泡沫板)11贴与巷道拱墙顶部;以上步骤完成了所述巷道12的构筑,待整个巷道养护一定时间后便可向所述待充填采空区13中输送结构流充填体14和废石15,所述结构流充填体14中的水通过所述滤水管4中滤出完成胶结,便可实现矿山井下充填体内预制巷道。

最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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