一种切割天井预留装置及其方法与流程

本发明属于地下矿山中深孔爆破技术领域，具体涉及一种切割天井预留装置及其方法。

背景技术：

随生产成本与收益间矛盾的日益凸显，越来越多的矿山开始采用大采场尺寸、高强度采矿的方式来保证较高的生产效率，以获得较优的成本指标。伴随着采场尺寸增大，爆破方式逐渐自浅孔向中深孔甚至分段、阶段深孔爆破发展，而中深孔爆破成功的前提条件是爆破前在特定位置形成一定规模的爆破补偿空间。爆破补偿空间的形成方式有切割天井+中深孔形成补偿空间和无切割天井形成补偿空间两种方式，前者施工切割天井的难度较大且安全系数较低，后者对爆破控制程度要求较高，可靠性较差。目前，生产中多利用切割天井+中深孔的方式形成爆破补偿空间。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种结构简单、使用方便、组装容易的切割天井预留装置。

本发明的另一个目的是为了提供一种施工难度小、施工效率高、安全系数高的切割天井预留方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种切割天井预留装置，包括首尾相接的多节预留组件且每节预留组件包括一外形呈陀螺状的预留主体，所述预留主体的顶部呈锥体状凸起、底部呈锥体状凹槽，所述预留主体的外部表面上设有与预留主体外缘线契合的外箍筋，所述预留主体的内部设有内连接筋且内连接筋的两端分别与位于预留主体锥体状凸起和锥体状凹槽处的外箍筋连接，所述预留主体锥体状凸起处的外箍筋上设有吊装环，所述预留主体侧面处的外箍筋上部和下部分别设有连接环且相邻两个预留主体的连接环之间通过s形挂钩连接。

进一步地，所述外箍筋为多根且每根外箍筋的上部和下部均设有一个连接环。

进一步地，所述预留主体的材料为轻质膨胀类材料。

一种切割天井预留方法，该方法包括以下步骤：

a、在下部巷道内利用s形挂钩将各预留组件连接，连接后组成的切割天井预留装置水平放置在下部巷道内且该切割天井预留装置的总长度等于或略大于需预留的切割天井深度；

b、自上部巷道向采空区内抛掷吊装绳索，吊装绳索的一端固定在上部巷道内，另一端自下部巷道拽出，并牢固绑扎在切割天井预留装置最顶端预留组件的吊装环上；

c、在切割天井预留装置最底端预留组件的连接环上绑扎稳定绳索，稳定绳索需对称绑扎布置，用以维持切割天井预留装置平稳吊装；

d、在上部巷道内逐渐收短吊装绳索，将水平放置在下部巷道内的切割天井预留装置自采空区内吊起，直至切割天井预留装置的最顶端预留组件在上部巷道露出且整个切割天井预留装置呈竖直状后停止吊装，将吊装绳索牢靠固定在位于上部巷道内的上部巷道固定点上，将稳定绳索牢靠固定在位于下部巷道内的下部巷道固定点上，使得切割天井预留装置紧靠矿岩体；

e、分别在上部巷道和下部巷道靠近采空区处砌筑上部巷道充填挡墙和下部巷道充填挡墙，将采空区封堵后充填采空区，待充填体凝固后，切割天井预留装置在采空区内形成一个井筒状的实体空间，形成切割天井。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明的切割天井预留装置主要包括首尾相接的多节预留组件，每节预留组件均由预留主体、吊装环、外箍筋、连接环和内连接筋组成，其中预留主体由具有一定抗压强度的轻质膨胀类材料制成，具有低密度、低强度和可压缩的性质，其在特定位置为爆破作业创造了一个爆破薄弱空间，即预留的“切割天井”，该预留的“切割天井”在后续爆破作业时作为矿岩薄弱空间进行爆破设计与施工，形成爆破所需切割槽，可以替代传统意义上的孔洞状的切割天井，为中深孔爆破作业形成切割槽创造有利条件，且在该预留施工中简化了“切割天井”形成的工艺流程，可降低施工费用和作业人员的劳动强度，施工难度小、施工效率高，具有较高的安全性。另外，本发明结构简单，在预留主体外部设有外箍筋，对预留主体起加固作用，防止预留主体开裂、破碎，在预留主体内部设有内连接筋，内连接筋与外箍筋形成鸟笼状结构，对外箍筋起补强作用，以维持预留主体的整体性。且通过s形挂钩将各预留组件连接起来，使用简单、组装方便，切割天井预留装置的长度可依需求增减。

附图说明

图1为本发明切割天井预留装置的结构示意图；

图2为本发明预留组件的结构示意图；

图3为本发明预留组件的主视图；

图4为本发明s形挂钩的结构示意图；

图5为本发明切割天井预留装置施工示意图。

本发明附图标记含义如下：1、上部巷道；2、上部巷道固定点；3、上部巷道充填挡墙；4、吊装绳索；5、采空区；6、切割天井预留装置；7、下部巷道充填挡墙；8、稳定绳索；9、下部巷道固定点；10、下部巷道；11、矿岩体；12、预留主体；13、吊装环；14、外箍筋；15、连接环；16、内连接筋；17、s形挂钩；18、预留组件；19、充填体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，一种切割天井预留装置，包括首尾相接的多节预留组件18且每节预留组件18包括一外形呈陀螺状的预留主体12，预留主体12的顶部呈锥体状凸起、底部呈锥体状凹槽，相邻预留主体12顶部的锥体状凸起与底部的锥体状凹槽可彼此嵌套契合，预留主体12的材料为具有一定抗压强度的轻质膨胀类材料，如塑料、泡沫等，预留主体12的外形尺寸可根据施工作业需求具体设计，预留主体12的外部表面上均匀设有与预留主体12外缘线契合的多根外箍筋14，外箍筋14由圆钢、扁钢等线形材料或塑料质线形材料构成，呈发散状均匀布置在预留主体12外缘，对预留主体12起加固作用，防止预留主体12开裂、破碎，预留主体12的内部设有内连接筋16且内连接筋16的两端分别与位于预留主体12锥体状凸起和锥体状凹槽处的外箍筋14连接，预留主体12锥体状凸起处的外箍筋14上设有吊装环13，提供悬吊点，预留主体12侧面处的外箍筋14上部和下部分别设有连接环15且相邻两个预留主体12的连接环15之间通过s形挂钩17连接，s形挂钩17由钢筋弯曲而成。

如图5所示，利用上述切割天井预留装置以预留方式形成切割天井时，包括以下步骤：

a、在下部巷道10内利用s形挂钩17将各预留组件18连接，连接后组成的切割天井预留装置6水平放置在下部巷道10内且该切割天井预留装置6的总长度等于或略大于需预留的切割天井深度。

b、自上部巷道1向采空区5内抛掷吊装绳索4，吊装绳索4的一端固定在上部巷道1内，另一端自下部巷道10拽出，并牢固绑扎在切割天井预留装置6最顶端预留组件18的吊装环13上。

c、在切割天井预留装置6最底端预留组件18的连接环15上绑扎稳定绳索8，稳定绳索8需对称绑扎布置，用以维持切割天井预留装置6平稳吊装。

d、在上部巷道1内逐渐收短吊装绳索4，将水平放置在下部巷道10内的切割天井预留装置6自采空区5内吊起，直至切割天井预留装置6的最顶端预留组件18在上部巷道1露出且整个切割天井预留装置6呈竖直状后停止吊装，将吊装绳索4牢靠固定在位于上部巷道1内的上部巷道固定点2上，将稳定绳索8牢靠固定在位于下部巷道10内的下部巷道固定点9上，使得切割天井预留装置6紧靠矿岩体11。

e、分别在上部巷道1和下部巷道10靠近采空区5处砌筑上部巷道充填挡墙3和下部巷道充填挡墙7，将采空区5封堵后充填采空区5，待充填体19凝固后，切割天井预留装置6在采空区5内的特定位置形成一个井筒状的实体空间，即由切割天井预留装置6形成了非孔洞状的抽象的“切割天井”。