一种利用可回收气囊来预留充填小井的装置的制作方法

本实用新型涉及矿山开采充填技术领域，特别是指一种利用可回收气囊来预留充填小井装置。

背景技术：

随着近年大力提倡无废采矿、绿色采矿，充填采矿法越来越成为一种主要的采矿方法。采用充填采矿法，有提高矿石回采率，降低贫化率，充分利用资源，有效控制地压等优点。由于空区可以用废石来充填，地面不需要构筑大面积的尾矿库，可改善矿区周围环境，充填采矿法越来越受到人们的重视，充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新和发展。

在充填采矿法中，构筑充填井是一个必不可少的工艺。构筑充填井的常用工艺有两种：一种是常规方式构筑充填井，另一种是在充填作业时预留充填井。常规方式构筑充填井是在回采进路充填完成后，在其下方需要构筑充填井的位置，使用炸药等进行爆破成井，这种方式需要消耗大量的炸药，而且爆破出的充填井形状极不规则，费时费力；另一种是预留充填井，即在进路回采完以后，在构筑充填小井的位置设置钢模板、木模板或者砌筑砖墙等来预留出充填小井的空间，这种空间今后就作为充填小井使用，这种方式较前一种不仅构筑充填井的效率高而且成本更低，得到更多的应用，但这种方式也有其明显的弊端。

以某矿山为例，其目前采用架设钢模板法来预留充填小井的工艺。钢模板构架的预留充填小井结构高4米，直径两米，由4个依次上下搭接的圆形结构的钢盒子组成，每一个钢盒子高1米、直径两米，而钢盒子又由4块弧形钢模板组装形成一个中空的圆柱形结构。具体施工方式为：在回采完的进路中需要构筑充填小井的位置架设圆弧形的钢模板，四个钢模板之间用螺母固定形成一个钢盒子，并自下而上依次构筑四个钢盒子，各钢盒子之间也用螺丝固定，最终形成一个直径2m，高4m的预留充填小井结构。固定完该结构之后在进路口砌筑挡墙，并进行该进路的充填。虽然二矿区进路的设计分层高度是4m，但由于爆破开采等各种因素的不精确性，回采进路的高度往往在4.0-4.5m之间，而且由于爆破顶板不平整，所以充填时会在预留充填小井结构内灌满充填料浆。

以某矿山为例，预留充填小井工艺存在问题如下：

A.由于钢盒子无法保证其密闭性，导致其在充填过程中通过预留充填小井结构的顶部、底部和弧形钢模板之间的缝隙灌入大量料浆，需要进行二次处理，影响了采矿效率；

B.灌入的料浆凝固后需要进行爆破清理，不仅会增加成本，破坏钢盒子自身的结构稳定性，而且爆破会对周围充填体的稳定性造成影响，给人员施工带来危险；

C.爆破出的凝固体混入矿石中，会造成矿石贫化；

D.目前的这种预留充填小井工艺并没有完全发挥其应有的高效以及安全且成本低的特性。

技术实现要素：

实用新型为解决以上技术难题，提供一种利用可回收气囊来预留充填小井装置。

本实用新型的技术方案是：一种利用可回收气囊来预留充填小井的装置，包括气囊、固定机构和辅助装备，其中，包括气囊、固定机构和辅助装备，其中，气囊包括囊体、卡扣、安全阀和法兰盘，法兰盘安装在气囊上部，安全阀设置在法兰盘上，法兰盘上安装安全阀，气囊充气端设置若干个卡扣；固定机构包括预留充填小井结构、吊筋，辅助装备包括吊绳、井下高压风源管、多通管、充放气阀和连接管路；预留充填小井结构安设在待充填进路预留小井的位置，吊筋将预留充填小井结构固定，吊绳下端与卡扣相连接、上端通过膨胀螺丝固定在通风巷顶板上，井下高压风源管、多通管、充放气阀通过连接管路依次连接，充放气阀的另一端通过连接管路连接到安全阀上，井下高压风源管中的高压风为气囊充气，预留小井过程中保持气囊充气状态，预留完小井后，通过充放气阀为气囊放气，放气的气囊通过吊绳拉出。

所述充放气阀包括充气阀、放气塞、阀体、和止气橡胶垫，充气时放气塞插入阀体，放气时，将放气塞拔出阀体。当然用其它种类的气阀，从现有技术中选择也可以，只要能实现关闭时充气、打开时放气就行。

所述预留充填小井结构为圆柱体型，由4个钢盒子上下搭接而成，每个钢盒子由4块弧形钢模板组成圆环，上下钢盒子之间通过固定扣固定。

所述吊绳为尼龙绳。

所述多通管为钢质圆管，多通管上设置多个出气阀门，可同时为多个气囊充气，出气阀门上装有减压阀，用来调节高压风源的大小。

本实用新型的有益效果：该装置不仅具有常规预留充填小井效率高、节约劳动力、适用性广的优势，而且由于气囊的存在，克服了传统的预留充填小井需要二次作业、工序繁琐、需要炸药爆破增加了不安全性法、综合成本高的弊病。具体优点为：A.采用气囊装填预留充填小井结构的内部，避免了预留充填小井结构内部进入料浆，不需要二次处理，可以大幅度提高采矿效率以及人工安全性；

B.由于气囊可回收，且不需要消耗炸药，可以降低采矿总成本；

C.由于工艺简单，提高了总采矿循环的总时间，提高了产能；

D.由于避免了凿岩爆破，还可以有效维护充填体以及充填小井的稳定性，有利于采场回采作业的安全。

附图说明

图1为本实用新型的利用可回收气囊来预留充填小井装置架设完毕后的结构示意图；

图2为本实用新型的气囊充气管线连接示意图；

图3为本实用新型的气囊结构主视图；

图4为本实用新型的气囊结构俯视图；

图5为本实用新型的预留充填小井结构架设示意图；

图6为本实用新型的充放气阀结构示意图；

图7为本实用新型的多通管结构示意图；

图8为本实用新型的气囊回收完毕后纵剖面图；

图中：1-预留充填小井结构；2-气囊；3-已充填进路；4-回风井；5-充填回风井；6-吊绳；7-多通管；8-充放气阀；9-井下高压风源管；10-吊筋；11-待充填进路。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图进行详细描述。

由图1、图2、图3和图4可以看出，一种利用可回收气囊来预留充填小井的装置，包括气囊、固定机构和辅助装备，其中，气囊包括囊体2-1、卡扣2-2、安全阀2-3和法兰盘2-4，法兰盘2-4安装在气囊2上部，安全阀2-3设置在法兰盘2-4上，法兰盘2-4上安装安全阀2-3，气囊2充气端设置若干个卡扣2-2；固定机构包括预留充填小井结构1、吊筋10，辅助装备包括吊绳6、井下高压风源管9、多通管7、充放气阀8和连接管路；预留充填小井结构1安设在待充填进路11预留小井的位置，吊筋10将预留充填小井结构1固定，吊绳6下端与卡扣2-2相连接、上端通过膨胀螺丝固定在通风巷4顶板上，井下高压风源管9、多通管7、充放气阀8通过连接管路依次连接，充放气阀8的另一端通过连接管路连接到安全阀2-3上，井下高压风源管9中的高压风为气囊2充气，预留小井过程中保持气囊充气状态，预留完小井后，通过充放气阀8为气囊2放气，放气的气囊2通过吊绳6拉出，完成回收。

由图6可以看出，所述充放气阀8包括充气阀8-1、放气塞8-2、阀体8-3、和止气橡胶垫8-4，充气时放气塞8-2插入阀体8-3，放气时，将放气塞8-2拔出阀体8-3。充放气阀主要完成气囊的充气作业以及放气回收作业，其中充气阀的结构与常用的轮胎充气结构类似，充气时，高压风气体通过充气阀、阀体、止气橡胶垫进入气囊；止气橡胶垫是弹性材质，高压风气体可以进入气囊，但气囊的气体无法自充气阀外泄；放气塞的作用是气囊中充气后，能够阻止气体的外泄，需要放出气囊中的气体时可以拔下放气塞。

由图5可以看出，所述预留充填小井结构1为圆柱体型，由4个钢盒子上下搭接而成，每个钢盒子由4块弧形钢模板1-2组成圆环，上下钢盒子之间通过固定扣1-3固定。预留充填小井结构高4m，直径两米时，每一个钢盒子高1m、直径2m。预留充填小井结构的作用是：A.固定、保护气囊。可防止气囊在充填过程中被料浆挤压破坏并且能够将气囊牢牢固定在预留充填小井的位置；B.支护井壁。充填小井兼做通风井，对矿山正常开采不可或缺，长时间处于高地应力的环境中，井壁会被挤压变形，甚至被完全破坏，预留充填小井结构正好可以起到支护井壁的作用。

所述吊绳6为尼龙绳，气囊重量不是太大，用尼龙绳足以承受其重量，且尼龙绳软，方便缠绕。气囊由高分子材料制作而成，是一种可以收缩、膨胀的模体，具有很高的抗压强度、弹性和气密性，充入压缩空气后，气囊即伸展膨胀达到其截面设计要求。充入气体膨胀后的单个气囊的尺寸可根据需要制作。单个气囊膨胀后的截面尺寸以能够满足预留充填小井结构（或达到钢盒子内径）的尺寸即可。单个气囊的轴向长度，以能够超过将要预留充填小井的进路高度为条件，以方便搬运、架设为核心，可采取重量较低的高分子材料来制作。气囊的作用是：利用气囊充气膨胀后所占用的空间来阻隔充填料浆进入预留充填小井结构中，一次预留小井成型，不需要对预留小井进行二次处理，避免了传统预留小井工艺的弊端；同时该方法大大提高了预留充填小井的效率，提高了采矿的整体效率，提高了现场施工的安全性，降低了工人劳动强度以及采矿成本。

由图7可以看出，所述多通管7为钢质圆管7-1，多通管7上设置多个出气阀门7-3，可同时为多个气囊2充气，出气阀门7-3上装有减压阀7-2，用来调节高压风源的大小。在采场进路中，有时需要预留多个充填小井，为了提高预留充填小井的效率，在这种多通管上设置多个出气阀门，可同时为多个气囊充气，大大减少气囊充气的时间。多通管连接高压风源与气囊的充放气阀，高压风源的风压很大，为了避免高压对气囊的破坏同时又不影响气囊充气效率，特在出气阀门上设置减压阀，以此来调节充入气囊的风压大小。

应用该装置具体步骤为：

A.连接气囊充气管线：多通管7与井下高压风源管9连接，然后将连接管一端固定到出气阀门7-3上，另一端固定到充放气阀8上，充放气阀8的另一端固定到安装在气囊2的安全阀2-3上，气囊2充气管线连接完成；

B.固定气囊并充气：在待充填进路11预留充填小井的位置架设预留充填小井结构1，并用吊筋10固定预留充填小井结构1，以防止其在充填料浆的巨大压力作用下产生位移和偏离预定位置，使用吊绳6将气囊2垂直吊挂在预留充填小井结构1内刚好接触底板的位置，打开高压风阀门，为气囊2充气，待气囊2胀大到囊壁紧贴到预留充填小井结构1内壁上停止充气；

C.回收气囊：待预留充填小井的进路充填完成且充填体凝固后，打开充放气阀8为气囊2放气，放完气后通过吊绳6将气囊2拉出，完成回收，以重复利用。

由于前述气囊的存在，预留充填小井结构不会在充填进路时灌入料浆，从而能够极大的提高预留充填小井效率以及采矿工作的安全性，减少炸药用量，降低凿岩、爆破成本，降低了工人劳动强度。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。