一种矿山高效充填挡墙及其施工方法与流程

本发明涉及矿山地下开采技术领域，尤其涉及一种矿山高效充填挡墙及其施工方法。

背景技术

随着国家能源和环保政策的调整，提出绿色开采的理念，使得充填采矿法被越来越多矿山所应用。

现公开了专利号为cn201620171859.3的一种可拆卸式充填挡墙，包括采矿进路、联巷、充填管和排气水管，其特点是由钢骨架、钢筋网和土工布构成；钢骨架由立柱和横梁、顶撑上端与横梁连接组成，顶撑下端抵靠底板，用锚杆固定；立柱、横梁设于预先挖掘的环形凹槽内，立柱背面与横梁用螺栓连接，立柱前面铁丝绑扎钢筋网；钢筋网前面细铁丝绑扎土工布；充填挡墙与环形凹槽周边用喷射混凝土封闭；在采矿进路两端口各设一堵充填挡墙，两堵充填挡墙之一安装充填管、排气水管，设置门洞、门扇。优点是构思新颖，结构简单稳定，制作安装方便，养护时间短，劳动强度低；可拆卸、重复使用，低碳环保；可快速、均匀地排出充填体的水分，提供生产效率。但是，在充填采矿法的生产过程中，充填挡墙施工的快慢直接影响井下生产的循环，目前矿山井下挡墙施工主要采用人工砌混凝土墙、空心砖挡墙以及塑料编织袋和液压支柱配套使用等方法，在这些挡墙施工过程中存在施工周期长，操作复杂，工程量大等问题，直接制约了矿山的安全、高效的生产。

专利号为cn201710569969.4的一种尾砂充填全高脱水挡墙，属于金属矿山技术领域，在刚性的混凝土墙体中部布置有全高脱水窗，两者在施工时紧密相连成一体，混凝土墙体中有横向的横梁和竖向的立柱，横梁和立柱均可由废弃钢轨或者工字钢加工而成，横梁和立柱均与锚杆焊接，锚杆通过钻孔与岩壁紧密固定。全高脱水窗由铁丝网、亚麻布、稻草帘子等滤水材料组成，合理布置，方便脱水。本发明可以解决金属矿山在尾砂充填过程中，挡墙所承受压力难以预估，且空区脱水困难的问题。施工简单、可靠性高、应用面广，并克服了传统两种挡墙所存在的弊病，为金属矿山尾砂充填提供了一种兼具刚性挡墙坚固性和柔性挡墙脱水性能的简便易行、安全可靠的全高脱水挡墙。但是，该发明的挡墙所具备的强度和坚固性可能还存在不足，不能满足某些特定环境需求，并且在既能够快速浇筑施工完毕，又能缩短施工的时间方面还有些许不足之处。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种矿山高效充填挡墙及其施工方法。高效充填挡墙的骨架部分由钢结构组成，通过喷射混凝土构成充填挡墙的主体，该挡墙具有施工时间短、工艺简单、操作便捷和坚固耐用等优点。

本发明通过以下技术方案得以实现。

一种矿山高效充填挡墙，包括骨架结构层、阻挡层和混凝土层；所述的骨架结构层包括纵筋、横筋、顶板和金属网；所述的阻挡层与骨架结构层相连；所述的混凝土层位于阻挡层的中间；所述的阻挡层采用麻袋；所述的混凝土层为喷浆体；所述的顶板上设有喷浆厚度指示棒、充填管、溢流管和滤水管；所述的喷浆厚度指示棒穿过金属网位于混凝土层内；所述的充填管和溢流管分别位于顶板的上部且相互之间有间隔；所述的滤水管位于骨架结构层的的中部。

进一步地，所述的骨架结构层材料采用圆钢。

进一步地，所述的骨架结构层内外两层的间距为0～200mm，骨架伸入围岩内包括底板的范围为0～400mm，骨架通过用木楔子或树脂锚固剂等材料固定于围岩包括底板。

进一步地，所述的骨架结构层周边挡墙与两帮以及顶、底板相交区域0～200mm范围内，增加喷浆厚度，厚度为0～100mm。

进一步地，所述喷浆厚度指示棒的长度与充填挡墙设计厚度一致。

进一步地，所述的矿山高效充填挡墙的施工方法步骤如下：对地基进行处理，搭建挡墙骨架，在骨架上铺上一层麻袋，对挡墙的内腔进行喷浆作业；

①地基处理，预制骨架结构层：施工前应检查采场顶板状况，确保顶板无碎石冒落危险后方可作业；充填挡墙必须与巷道垂直，保证挡墙受力时保持自稳，要求打眼、架筋过程中严格按照规范操作；在挡墙位置架设两层骨架，骨架伸入围岩内包括底板，并且固定；

②将金属网与麻袋一起绑扎在内侧骨架上，麻袋面朝向喷浆方向，并向覆盖整个挡墙范围的麻袋面浇上环氧树脂混料；

③取若干根钢筋均匀绑扎在两层充填骨架上，作为喷浆厚度指示棒，同时起到支撑和固定骨架的作用；在挡墙顶板预留溢流管和充填管；

④制备喷射混凝土的浆体：在喷浆液中加入化学纤维、减水剂和速凝剂，充分均匀混合待用；

⑤待挡墙上的骨架、金属网、麻袋、溢流管、充填管和喷浆厚度指示棒均安装完毕后，开始喷浆，当喷浆的厚度覆盖喷浆厚度指示棒，则喷浆结束，高效充填挡墙施工完成。

进一步地，配制环氧树脂混料的步骤为：

①准备制作环氧树脂混料所需的配料罐、脱气罐、真空容器和填料；

②将环氧树脂放入配料罐中进行加热熔融搅拌，所述的环氧树脂到达预定温度时，将填料与熔融后的环氧树脂均匀搅拌至没有大量泡沫产生后送入脱气罐内进行脱气，然后倒入一个真空容器内充分混合，并且加入消泡剂进行脱泡处理；

③将固化剂进行加热熔融处理，然后把固化剂和混料后的环氧树脂充分混合，得到环氧树脂混料。

进一步地，步骤⑤喷浆结束后，在挡墙外侧底部堆放适量废石，堆放废石高度为100mm～150mm。

进一步地，所述的环氧树脂均匀搅拌并加热至65℃时加入填料在低真空的容器中进行混合；所述的环氧树脂与填料按照1:1.2的比例混合搅拌均匀至70℃后将混料送入脱气罐内进行脱气；所述的脱气罐内压强为0.11千帕，所述的脱气时间为3小时；所述混料泵入脱气罐内的时间不超过4小时。

进一步地，所述的填料采用木棉、碎纸屑和柔性链断的物质形成的杂料。

本发明的有益效果在于：

本发明高效充填挡墙骨架可由生产废弃的圆钢和槽钢构成，充分的利用生产耗材，节约生产成本；挡墙的主体结构由喷射混凝土形成，不仅可以保证充填挡墙的强度，同时也具有施工周期短、操作简便等优势；在挡墙的施工工程中，在麻袋面涂满环氧树脂，可以使麻袋快速成型，提高喷浆质量；增加喷浆厚度指示棒可以有效的提示喷浆厚度，可以使挡墙的厚度更加均匀，保证挡墙的强度达到要求；喷射的混凝土中加入纤维、减水剂和速凝剂，可以增强混凝土的流动性，同时可以缩短混凝土的凝结时间，加快充填挡墙的成型时间。本发明具有施工周期短，工艺流程简单，操作方便，可以有效的提高充填效率，进而实现充填采矿法安全、经济、高效的生产作业。

附图说明

图1是高效充填挡墙设计图正视图。

图2是高效充填挡墙设计图侧视图。

图3是高效充填挡墙设计图俯视图。

图中：1-喷浆厚度指示棒、2-充填管、3-溢流管、4-滤水管、5-纵筋、6-横筋、7-麻袋、8-金属网、9-喷浆体。

具体实施方式

下面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1-3所示，一种矿山高效充填挡墙，包括骨架结构层、阻挡层和混凝土层；所述的骨架结构层包括纵筋5、横筋6、顶板和金属网8；所述的阻挡层与骨架结构层相连；所述的混凝土层位于阻挡层的中间；所述的阻挡层采用麻袋7；所述的混凝土层为喷浆体9；所述的顶板上设有喷浆厚度指示棒1、充填管2、溢流管3和滤水管4；所述的喷浆厚度指示棒1穿过金属网8位于混凝土层内；所述的充填管2和溢流管3分别位于顶板的上部且相互之间有间隔；所述的滤水管4位于骨架结构层的的中部。所述的骨架结构层材料采用圆钢。所述的骨架结构层内外两层的间距为0～200mm，骨架伸入围岩内包括底板的范围为0～400mm，骨架通过用木楔子或树脂锚固剂等材料固定于围岩包括底板。所述的骨架结构层周边挡墙与两帮以及顶、底板相交区域0～200mm范围内，增加喷浆厚度，厚度为0～100mm。进一步地，所述喷浆厚度指示棒1的长度与充填挡墙设计厚度一致。

所述的矿山高效充填挡墙的施工方法步骤如下：对地基进行处理，搭建挡墙骨架，在骨架上铺上一层麻袋，对挡墙的内腔进行喷浆作业；

①地基处理，预制骨架结构层：施工前应检查采场顶板状况，确保顶板无碎石冒落危险后方可作业；充填挡墙必须与巷道垂直，保证挡墙受力时保持自稳，要求打眼、架筋过程中严格按照规范操作；在挡墙位置架设两层骨架，骨架伸入围岩内包括底板，并且固定；

②将金属网8与麻袋7一起绑扎在内侧骨架上，麻袋7面朝向喷浆方向，并向覆盖整个挡墙范围的麻袋面浇上环氧树脂混料；

③取若干根钢筋均匀绑扎在两层充填骨架上，作为喷浆厚度指示棒1，同时起到支撑和固定骨架的作用；在挡墙顶板预留溢流管3和充填管2；

④制备喷射混凝土的浆体：在喷浆液中加入化学纤维、减水剂和速凝剂，充分均匀混合待用；

⑤待挡墙上的骨架、金属网8、麻袋7、溢流管3、充填管2和喷浆厚度指示棒1均安装完毕后，开始喷浆，当喷浆的厚度覆盖喷浆厚度指示棒1，则喷浆结束，高效充填挡墙施工完成。

配制环氧树脂混料的步骤为：

①准备制作环氧树脂混料所需的配料罐、脱气罐、真空容器和填料；

②将环氧树脂放入配料罐中进行加热熔融搅拌，所述的环氧树脂到达预定温度时，将填料与熔融后的环氧树脂均匀搅拌至没有大量泡沫产生后送入脱气罐内进行脱气，然后倒入一个真空容器内充分混合，并且加入消泡剂进行脱泡处理；

③将固化剂进行加热熔融处理，然后把固化剂和混料后的环氧树脂充分混合，得到环氧树脂混料。

步骤⑤喷浆结束后，在挡墙外侧底部堆放适量废石，堆放废石高度为100mm～150mm。

所述的环氧树脂均匀搅拌并加热至65℃时加入填料在低真空的容器中进行混合；所述的环氧树脂与填料按照1:1.2的比例混合搅拌均匀至70℃后将混料送入脱气罐内进行脱气；所述的脱气罐内压强为0.11千帕，所述的脱气时间为3小时；所述混料泵入脱气罐内的时间不超过4小时。所述的填料采用木棉、碎纸屑和柔性链断的物质形成的杂料。

本发明中所提到的环氧树脂混料需要提前三小时制备出来，待挡墙骨架上的麻袋安装好之后，随即将环氧树脂混料浇到麻袋上即可。

以挡墙尺寸宽×高为(450mm×500mm)，挡墙厚度250mm为例进行举例说明:

(1)高效充填挡墙骨架由纵筋5、横筋6两层钢筋构成，间距为200mm，两层钢筋相错100mm，钢筋伸入围岩内(包括底板)，并且用木楔子或树脂锚固剂稳固。

(2)先将麻袋7绑扎在金属网8上，确保绑扎质量，两张麻袋7搭接长度不小于200mm，保证喷浆时麻袋7不会与金属网8脱离。

(3)将金属网8与麻袋7一起绑扎在内侧钢筋上，麻袋7面朝向喷浆方向，并覆盖整个板墙范围，随后浇上环氧树脂混料。

(4)截取长度为250mm钢筋绑扎在两层骨架上，作为喷浆厚度指示棒1，起支撑固定两层钢筋的作用和指示喷浆厚度的作用；数量约4或5根不等，均匀布置在挡墙中。

(5)在挡墙顶板各预留一个溢流管3和充填管2，挡墙底板以上500mm和3000mm处各布置一条滤水管44，喷浆前先架好充填管2和溢流管3。

(6)当高效充填挡墙构件全部安装完毕，并达到设计要求后，即可开始喷浆，当喷浆体9厚度覆盖喷浆厚度指示棒1，则喷浆结束，高效充填挡墙施工完成。