專利名稱：一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下封閉墻，尤其是涉及一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉 墻。適用于各類礦山利用全尾砂對已有采空區(qū)充填時用于封閉尾砂，實(shí)現(xiàn)砂水分離，及時排 除尾砂沉降水和孔隙水。
背景技術(shù)：
分段空場法采礦所形成的采空區(qū)在豎直方向上留有很多水平巷道，對這些采空區(qū) 進(jìn)行水力充填之前，需要對這些水平巷道加以封堵，即修筑封閉擋墻。采空區(qū)全尾砂充填中，封閉墻出現(xiàn)大量漏砂現(xiàn)象時有發(fā)生，如采用清理方法，存在 很大的不安全因素。特別是隨著雨季的到來，地下水位升高，大流量泄漏發(fā)生的可能性進(jìn)一 步加大，將嚴(yán)重影響礦區(qū)的生產(chǎn)及安全。目前，高差不超過60m或用膠結(jié)材料充填采空區(qū)，其擋墻常用砌塊，現(xiàn)澆混凝土或 厚度不超過Im的鋼筋混凝土制作。為了防止礦山透水淹井事故，常在井下重要部位外側(cè)設(shè) 置應(yīng)急防水隔離系統(tǒng)，如隔水墻、防水閘門或水閘墻。其結(jié)構(gòu)型式有三種(1)楔形(凸緣 式)隔水墻；(2)矩形(摩擦式)隔水墻；(3)錨桿加固的矩形隔水墻。上述型式的擋墻或 隔水墻均不能滿足長期承受較高流體壓力的要求，也達(dá)不到砂水分離、及時排除尾砂沉降 水和孔隙水的能力。充填封閉墻的設(shè)計既要考濾封閉墻的支承能力，又要考慮其濾水條件和施工方 法?！队猩饘佟?礦山部分)2001 (4)期上公開了一種充填采場封閉墻的設(shè)計方法，它是采 用木支柱鋼筋網(wǎng)濾水墻。這種濾水墻強(qiáng)度低，不能滿足高差大、壓力高的大型采空區(qū)水砂充 填要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，而提供一種可以承受300m 以上水頭的壓力，防止水砂泄漏，既可排除尾砂沉降水，又可排出尾砂孔隙水的礦山采空區(qū) 尾砂充填的混凝土封閉墻，以提高采空區(qū)內(nèi)尾砂充填體的固結(jié)度和穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻通過 以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其墻體為一水平放置的嵌巖梨 形混凝土結(jié)構(gòu)，墻體大頭朝向采空區(qū)，墻體大頭凸出鼓形的上部與一巖體小井貫通，以利施 工接頂。墻體中設(shè)有上下兩根排水管，分別為上部排水管、下部排水管，上部排水管、下部排 水管的進(jìn)口帶有花管，其出口裝有閘閥。所述墻體的位置在采空區(qū)塌落帶以外且距離采空區(qū)的邊界不小于20m，封閉墻前 后5m范圍內(nèi)圍巖堅(jiān)固穩(wěn)定、完整性好，完整性系數(shù)不小于0. 9。所述下部排水管的進(jìn)口花管外表面包裹一層不銹鋼絲網(wǎng)。為進(jìn)一步提高封砂、濾水效果，在所述不銹鋼絲網(wǎng)外攤鋪一定厚度的砂石反濾體，砂石反濾體表面覆蓋一層土工布，土工布表面加塊石予以固定。所述不銹鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸韋0. 5-1. 5mm,以Imm為宜。所述砂石反濾體的砂石粒徑自下而上、自內(nèi)向外依此為30 80mm、5 30mm及 0. 1 5mm。砂石反濾體的這種鋪設(shè)方式既起到封砂作用，又有利于濾水。所述土工布的等效孔徑為0. 15-0. 3mm,以0. 2mm為佳。本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻采用以上技術(shù)方案后，具有以下 效果(1)可有效將尾砂封存在采空區(qū)，消除了特大型采空區(qū)的安全隱患，確保了大型深 井礦山的正常生產(chǎn)；(2)將充填體中多余的水及時排除采空區(qū)，既可排除尾砂沉降水，又可排出尾砂孔 隙水，藉以提高采空區(qū)的充填率及尾砂充填體的固結(jié)度與穩(wěn)定性；(3)可以承受300m以上水頭的壓力，承受的動水壓力大，滿足高差大、壓力高的大 型采空區(qū)水砂充填要求。


圖1為本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻縱向投影圖。圖2為本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻水平向投影圖。圖3為本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻的施工工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填 的混凝土封閉墻作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1所示的為本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻縱向投影圖。圖2所示的為本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻水平向投影圖附圖標(biāo)記為1-巖體小井；2-墻體；3-注漿管(DN25) ；4-排水管(DN100) ；5-閘閥(DN100)； 6_砂石反濾體；7-花管；8-磚墻(永久模板)；9-巷道；10-采空區(qū)。由圖1所示的本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻縱向投影圖并結(jié) 合圖2看出本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其墻體2為一水平放置的嵌巖 梨形混凝土結(jié)構(gòu)，墻體2大頭朝向采空區(qū)10，墻體2大頭凸出鼓形的上部與一巖體小井1貫 通，以利施工接頂。墻體2中設(shè)有上下兩根排水管4，分別為上部排水管、下部排水管，上部 排水管、下部排水管的進(jìn)口帶有花管7，其出口裝有間閥5。下部排水管的進(jìn)口花管外表面 包裹一層不銹鋼絲網(wǎng)，不銹鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸為Imm;在不銹鋼絲網(wǎng)外攤鋪一定厚度的砂 石反濾體6，砂石反濾體6表面覆蓋一層土工布，土工布的等效孔徑為0. 2mm, 土工布表面加 塊石予以固定。砂石反濾體6的砂石粒徑自下而上、自內(nèi)向外依此為30 80mm、5 30mm及 0. 1 5mm。由圖3所示的本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻的施工工藝流程圖并結(jié)合圖1、圖2看出，它是按照以下工藝流程施工完成(1)封閉墻墻體2定位劃帶在采空區(qū)(10)塌落帶外，離采空區(qū)(10)邊界距離不 小于20m處進(jìn)行工程地質(zhì)素描，迎水面與背水面各5. Om范圍內(nèi)圍巖完整性系數(shù)不小于0. 9。(2)環(huán)形抗滑槽及接頂?shù)膸r體小井1開挖淺孔爆破、清除槽面浮石及巖渣，并用 壓力清水沖洗干凈；由工程監(jiān)理嚴(yán)格驗(yàn)槽，詳細(xì)記錄。必要時調(diào)整位置，以確保施工質(zhì)量。(3)預(yù)埋排水管4及測試器件上下兩根排水管、墻體以內(nèi)均接濾水花管，下部設(shè) 砂石過濾體與土工布；測試器件引帶設(shè)套管保護(hù)。(4)砌磚墻8 作為墻體迎水面的永久模板，磚墻周邊與圍巖接縫處必須填滿水泥 砂漿。(5)注漿管3定位注漿管3出口分別位于環(huán)槽拱頂與拱腰最高點(diǎn)，斜型出口套一 小木盒或短竹筒，以防澆筑的混凝土堵塞注漿管。(6)活動模版安裝背水面模板宜采用逐步加高的方法架設(shè)，以利于混凝土分層 振搗。(7) C20ZC25混凝土配制水泥品種與強(qiáng)度等級、砂、石、水及配比符合設(shè)計規(guī)范；采 用強(qiáng)制性機(jī)械攪拌并現(xiàn)場制作混凝土塊，以便進(jìn)行強(qiáng)度檢測。(8)澆灌混凝土 混凝土澆灌必須連續(xù)進(jìn)行，間斷時間不得超過2個小時，混凝土 搗固采用插入式振動棒并輔以人工搗固。當(dāng)施工混凝土高度接近接頂?shù)膸r體小井時，其混 凝土由措施巷進(jìn)入巖體小井1，保證巖體小井完全注滿并搗實(shí)。(9)注漿接頂注漿接頂待混凝土墻體澆灌完畢14天后進(jìn)行，漿體水灰比0. 6 1. 0，終漿壓力為設(shè)計壓力的1. 5倍，并穩(wěn)定30分鐘。(10)混凝土養(yǎng)護(hù)28天后拆卸外模版。(11)質(zhì)量檢查墻體回彈法，試塊做抗壓強(qiáng)度測定。具體使用方法步驟1 水力充填采空區(qū)10中，待全尾砂漿體上升到某一水平及以上高度時，則打 開該水平及以下的下部排水管4末端的間閥5，觀察其出水量、含砂量及濾水效果；步驟2 當(dāng)發(fā)現(xiàn)下部排水管4水量逐漸變小，變清時，則緩慢打開上部排水管4末 端的閘閥5，同時觀察水量與水質(zhì)，當(dāng)水質(zhì)較清時，可繼續(xù)開打閥門5進(jìn)行排水；步驟3 當(dāng)上部排水管4排出的水中含砂量大于2%，其渾水時間超過30分鐘，則 關(guān)閉該該排水閘閥5;步驟4:待出水含砂量低于2%，再緩慢打開上排水閘閥5，繼續(xù)進(jìn)行排水作業(yè)。按上述方法反復(fù)進(jìn)行排水。隨充填量不斷增加，排水逐漸向上部水平轉(zhuǎn)移。當(dāng)上 部排水管4只能排出泥漿時，應(yīng)將其閘閥5關(guān)閉；下部排水管4排水停止，則用壓水反洗濾 層進(jìn)行疏通，以便將采空區(qū)10內(nèi)沉砂中孔隙水完全排出。本發(fā)明一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻在某地下礦山全尾砂充填的大 型采空區(qū)共設(shè)置了 42道封閉墻，根據(jù)高差與流體壓力大小按設(shè)計荷載0. 86 9. 45MPa，墻 體2厚度2. 0 8. Om ；整個采空區(qū)共容納980X 104m3尾砂漿量，排出水量586X 104m3，使采 空區(qū)蓄積了沉積尾砂(干量)665X 104t (合412X104m3)。應(yīng)用表明，這種新的井下混凝土 封閉墻承受的動水壓力大，安全可靠，未發(fā)生任何破壞與泄漏事故，確保了某礦大型采空區(qū) 充填治理工程的圓滿成功。
權(quán)利要求
一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于其墻體(2)為一水平放置的嵌巖梨形混凝土結(jié)構(gòu)，墻體(2)大頭朝向采空區(qū)(10)，墻體(2)大頭凸出鼓形的上部與一巖體小井(1)貫通，墻體(2)中設(shè)有上下兩根排水管(4)，分別為上部排水管、下部排水管，上部排水管、下部排水管的進(jìn)口帶有花管(7)，其出口裝有閘閥(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于所述 墻體⑵的位置在采空區(qū)(10)塌落帶以外且距離采空區(qū)(10)的邊界不小于20m，封閉墻前 后5m范圍內(nèi)圍巖完整性系數(shù)不小于0. 9。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于 所述下部排水管的進(jìn)口花管(7)外表面包裹一層不銹鋼絲網(wǎng)，所述不銹鋼絲網(wǎng)外攤鋪一定 厚度的砂石反濾體(6)，砂石反濾體(6)表面覆蓋一層土工布。
4.如權(quán)利要求3所述的一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于所述 不銹鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸0. 5-1. 5mm，所述土工布的等效孔徑為0. 15-0. 3mm。
5.如權(quán)利要求4所述的一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于所述 砂石反濾體(6)的砂石粒徑自下而上、自內(nèi)向外依此為30 80mm、5 30mm及0. 1 5mm。
6.如權(quán)利要求4所述的一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其特征在于所述 不銹鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸1. 0_，所述土工布的等效孔徑為0. 2_。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦山采空區(qū)尾砂充填的混凝土封閉墻，其墻體(2)為一水平放置的嵌巖梨形混凝土結(jié)構(gòu)，墻體(2)大頭朝向采空區(qū)(10)，墻體(2)大頭凸出鼓形的上部與一巖體小井(1)貫通，墻體(2)中設(shè)有上下兩根排水管(4)，分別為上部排水管、下部排水管，上部排水管、下部排水管的進(jìn)口帶有花管(7)，其出口裝有閘閥(5)。在下部排水管的進(jìn)口花管(7)外表面包裹一層不銹鋼絲網(wǎng)，所述不銹鋼絲網(wǎng)外攤鋪一定厚度的砂石反濾體(6)，砂石反濾體(6)表面覆蓋一層土工布。本發(fā)明可以承受300m以上水頭的壓力，防止水砂泄漏，既可排除尾砂沉降水，又可排出尾砂孔隙水，以提高采空區(qū)內(nèi)尾砂充填體的固結(jié)度和穩(wěn)定性。
文檔編號E21F15/04GK101881181SQ20101020914
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者匡玉生, 孫浩, 張傳信, 李冬青, 胡新付, 胡永泉, 趙繼銀 申請人:華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司