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一种矿房采空区充填方法

阅读：969发布：2024-02-17

专利汇可以提供一种矿房采空区充填方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及矿山开采工程技术领域，具体地涉及一种矿房采空区充填方法；本发明充填体顶部2-4m的采空区采用灰砂比为1:6的砂浆充填，有效防止上水平及充填体下渗至下部充填体，起到隔水层的作用；另外，采用掘进矸石充填最后2m，然后用灰砂比为1:6的砂浆进行砂浆灌缝，由于掘进矸石粒径适中、级配良好，大大减少了胶结材料及水的用量，同时提高了滤水效果，解决了混凝土体积变形问题，提高了混凝土强度、耐久性及抗渗性；在充填体顶部设置的加固装置及其结构设置，对灌缝砂浆进行挤压，提高了充填体的排水效果，同时使砂浆快速达到充分灌缝的效果，从而进一步提高混凝土的强度，提高充填体的承受强度，实现安全采矿。，下面是一种矿房采空区充填方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种矿房采空区充填方法，其特征在于：所述方法的填充材料为全尾砂、掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆；所述方法包括：
(1)对采空区顶部和边帮进行测量；
(2)对充填体顶部4m以下采用全尾砂非胶结充填；
(3)对充填体顶部4m以上采用掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆胶结充填接顶，所述胶结材料为胶固粉：
S1、采用灰砂比为1:6的砂浆向上充填2m；
S2、采用掘进矸石充填最后2m，然后用灰砂比为1:6的砂浆进行砂浆灌缝。
2.根据权利要求1所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述步骤S2进行砂浆灌缝后，利用设置在充填体顶部的加固装置进行按压排水，提高充填体强度，通过设置在充填体顶部2m以上的充填体内的脱水机构进行充填体的脱水处理。
3.根据权利要求2所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述加固装置包括按压板和第一驱动机构；所述第一驱动机构包括与按压板一侧边缘连接的联动杆、与按压板另一侧铰接的支撑杆、与联动杆连接的伸缩油缸、与伸缩油缸平行设置的弹簧、与伸缩油缸固定连接的旋转板，所述旋转板通过第二驱动机构和第三驱动机构与充填体顶部两侧的矿房内壁连接；当按压板处于水平状态时，所述支撑杆垂直于按压板，所述弹簧与伸缩油缸的夹角为0-40度；所述支撑杆和弹簧的顶端均与旋转板底面固定设置。
4.根据权利要求3所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述联动杆一端与按压板一侧边缘固定连接或铰接，另一端与伸缩油缸的输出端固定连接或铰接。
5.根据权利要求3所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述联动杆中间向背离按压板的方向凸出。
6.根据权利要求3所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述第二驱动机构用于驱动旋转板；所述第二驱动机构包括同轴设置的第一转盘和第二转盘、及第一电机；所述第一转盘顶面与第二转盘底面固定设置；所述第一电机的输出端通过转轴与第二转盘中心位置连接；所述第二转盘一侧设有弧形结构的凹陷部；所述第一转盘上正对凹陷部的位置固定设置有立柱；所述旋转板上开设有三个与立柱匹配使用的限位槽，旋转板的边缘为与第二转盘匹配使用的弧形结构；旋转板中央位置与连接柱底部相对转动式连接；所述连接柱和第一电机分别与两个第一滑块固定连接，两个第一滑块均与第三驱动机构连接。
7.根据权利要求6所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述第三驱动机构包括第一丝杠、第二电机、两个第二滑块和两个与第一丝杠垂直设置的第二丝杠；所述两个第一滑块均与第一丝杠螺纹连接；所述第一丝杠一端通过第二滑块与其中一个第二丝杠螺纹连接，另一端与第二电机的输出端连接，电机通过第二滑块与另一个第二丝杠螺纹连接；所述第二丝杠一端与第三电机的输出端连接，另一端与连接耳相对转动式连接；所述第三电机固定设置在另一个连接耳上；所述两个连接耳与连接板一体注塑成型，且与连接板垂直设置；所述连接板上开设有螺纹孔，螺纹孔位于第二丝杠下方，通过螺栓将连接板固定在在矿房两侧内壁上。
8.根据权利要求1所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述采空区充填至距离充填体顶部4m处，同样采用所述脱水机构进行充填体脱水处理。
9.根据权利要求1-8任一所述的矿房采空区充填方法，其特征在于：所述脱水机构设置在充填体顶部2m以上的采空区中，包括若干个竖直脱水管、与竖直脱水管连通的水平脱水管，水平脱水管穿过充填挡墙延伸至联络道；所述脱水管为硬质波纹塑料管，管身开有泄水孔或泄水缝，管身包有铁丝网或钢丝网，铁丝网或钢丝网外包有滤布；水分经过滤后通过竖直脱水管和水平脱水管排出。

说明书全文

一种矿房采空区充填方法

技术领域

[0001] 本发明涉及矿山开采工程技术领域，具体地涉及一种矿房采空区充填方法。

背景技术

[0002] 采用充填法处理采空区是矿山可持续发展的一项重要措施。随着充填采矿法在我国矿山所占的比例越来越大，尤其是尾砂充填，传统的矿房充填设计采用全尾砂非胶结充填，最后充填体顶部六米采用胶结充填接顶，胶结材料为水泥，但由于胶结充填料中骨料为全尾砂，粒度较小，无粗骨料，造成混凝土含水量大，容易在凝固过程中出现裂缝、响度较低，抗渗、耐磨及耐久性差，难以达到生产要求，且充填料浆脱水一直是采用尾砂充填采矿法不得不面对的一大难题，其脱水的速度以及效果直接影响着矿山采矿的进度和井下环境。充填体顶部硬度不够，铲车等在上容易产生压痕、打窝，为提高充填体有效脱水，调高充填体顶部硬度，实现全尾砂充填体上的安全采矿，有必要设计一种矿房采空区充填方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种矿房采空区充填方法。

[0004] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

[0005] 一种矿房采空区充填方法，所述方法的填充材料为全尾砂、掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆；所述方法包括：

[0006] (1)对采空区顶部和边帮进行测量；

[0007] (2)对充填体顶部4m以下采用全尾砂非胶结充填；

[0008] (3)对充填体顶部4m以上采用掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆胶结充填接顶，所述胶结材料为胶固粉：

[0009] S1、采用灰砂比为1:6的砂浆向上充填2m；

[0010] S2、采用掘进矸石充填最后2m，然后用灰砂比为1:6的砂浆进行砂浆灌缝。

[0011] 进一步的，所述步骤S2进行砂浆灌缝后，利用设置在充填体顶部的加固装置进行按压排水，提高充填体强度，通过设置在充填体顶部2m以上的充填体内的脱水机构进行充填体的脱水处理。

[0012] 具体的，所述加固装置包括按压板和第一驱动机构；所述第一驱动机构包括与按压板一侧边缘连接的联动杆、与按压板另一侧铰接的支撑杆、与联动杆连接的伸缩油缸、与伸缩油缸平行设置的弹簧、与伸缩油缸固定连接的旋转板，所述旋转板通过第二驱动机构和第三驱动机构与充填体顶部两侧的矿房内壁连接；当按压板处于水平状态时，所述支撑杆垂直于按压板，所述弹簧与伸缩油缸的夹角为0-40度；所述支撑杆和弹簧的顶端均与旋转板底面固定设置；伸缩油缸伸缩，通过联动杆带动按压板沿支撑杆与按压板连接处上下旋转，实现按压板对充填体的按压，使得灰砂比:1:6的砂浆对已充填的掘进矸石进行充分灌缝，进一步提高充填体强度以及耐磨性，大大增强了充填体的抗渗能力，同时避免出现裂缝现象。

[0013] 进一步的，所述第二驱动机构用于驱动旋转板；所述第二驱动机构包括同轴设置的第一转盘和第二转盘、及第一电机；所述第一转盘顶面与第二转盘底面固定设置；所述第一电机的输出端通过转轴与第二转盘中心位置连接；所述第二转盘一侧设有弧形结构的凹陷部；所述第一转盘上正对凹陷部的位置固定设置有立柱；所述旋转板上开设有三个与立柱匹配使用的限位槽，旋转板的边缘为与第二转盘匹配使用的弧形结构；旋转板中央位置与连接柱底部相对转动式连接；所述连接柱和第一电机分别与两个第一滑块固定连接，两个第一滑块均与第三驱动机构连接。

[0014] 进一步的，所述第三驱动机构包括第一丝杠、第二电机、两个第二滑块和两个与第一丝杠垂直设置的第二丝杠；所述两个第一滑块均与第一丝杠螺纹连接；所述第一丝杠一端通过第二滑块与其中一个第二丝杠螺纹连接，另一端与第二电机的输出端连接，电机通过第二滑块与另一个第二丝杠螺纹连接；所述第二丝杠一端与第三电机的输出端连接，另一端与连接耳相对转动式连接；所述第三电机固定设置在另一个连接耳上；所述两个连接耳与连接板一体注塑成型，且与连接板垂直设置；所述连接板上开设有螺纹孔，螺纹孔位于第二丝杠下方，通过螺栓将连接板固定在在矿房两侧内壁上，此时螺栓还能够对第二丝杠具有一定的支撑作用。

[0015] 具体的，所述脱水机构设置在充填体顶部2m以上的采空区中，包括若干个竖直脱水管、与竖直脱水管连通的水平脱水管，水平脱水管穿过充填挡墙延伸至联络道；所述脱水管为硬质波纹塑料管，管身开有泄水孔或泄水缝，管身包有铁丝网或钢丝网，铁丝网或钢丝网外包有滤布；水分经过滤后通过竖直脱水管和水平脱水管排出。

[0016] 本发明的技术效果：

[0017] 与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：本发明充填体顶部2-4m的采空区采用灰砂比为1:6的砂浆充填，有效防止上水平及充填体下渗至下部充填体，起到隔水层的作用；另外，采用掘进矸石充填最后2m，然后用灰砂比为1:6的砂浆进行砂浆灌缝，由于掘进矸石粒径适中、级配良好，大大减少了胶结材料及水的用量，同时提高了滤水效果，解决了混凝土体积变形问题，提高了混凝土强度、耐久性及抗渗性；在充填体顶部设置的加固装置及其结构设置，对灌缝砂浆进行挤压，提高了充填体的排水效果，同时使砂浆快速达到充分灌缝的效果，从而进一步提高混凝土的强度，提高充填体的承受强度，实现安全采矿。附图说明

[0018] 图1为本发明的充填矿房纵断面示意图；

[0019] 图2为本发明的加固装置结构放大图；

[0020] 图3为本发明的图2的部分结构放大图；

[0021] 图4为本发明的第一圆盘、第二圆盘结构放大图；

[0022] 图5为本发明的旋转板结构放大图；

[0023] 其中，矿房1、天井2、天井硐室3、充填挡墙4、联络道5、加固装置6、脱水机构7、按压板61、联动杆62、支撑杆63、伸缩油缸64、弹簧65、旋转板66、第一转盘67、第二转盘68、第一电机69、转轴610、凹陷部611、立柱612、限位槽613、连接柱614、第一滑块615、第一丝杠616、第二电机617、第二滑块618、第二丝杠619、第三电机620、连接耳621、连接板622、螺纹孔623、竖直脱水管71、水平脱水管72。

具体实施方式

[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0027] 实施例一

[0028] 如图1-5所示，本实施例的矿房结构参数：矿房沿矿体走向布置，矿房与矿柱宽度均为40m，长度与矿体厚度均为60m，阶段高度70m，分3个分段，分段高为23m、23m、24m，采场底部结构为堑沟出矿结构；

[0029] 一种矿房采空区充填方法，所述方法的填充材料为全尾砂、掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆；所述方法包括：

[0030] (1)对采空区顶部和边帮进行测量；

[0031] (2)对充填体顶部4m以下采用全尾砂非胶结充填；

[0032] (3)对充填体顶部4m以上采用掘进矸石、灰砂比为1:6的砂浆胶结充填接顶，所述胶结材料为胶固粉：

[0033] S1、采用灰砂比为1:6的砂浆向上充填2m；

[0034] S2、采用掘进矸石充填最后2m，然后用灰砂比为1:6的砂浆进行砂浆灌缝。

[0035] 进一步的，所述步骤S2进行砂浆灌缝后，利用设置在充填体顶部的加固装置6进行按压排水，提高充填体强度，通过设置在充填体顶部2m以上的充填体内的脱水机构7进行充填体的脱水处理。

[0036] 具体的，所述加固装置6包括按压板61和第一驱动机构；所述第一驱动机构包括与按压板61一侧边缘连接的联动杆62、与按压板61另一侧铰接的支撑杆63、与联动杆62连接的伸缩油缸64、与伸缩油缸64平行设置的弹簧65、与伸缩油缸64固定连接的旋转板66，所述旋转板66通过第二驱动机构和第三驱动机构与充填体顶部两侧的矿房内壁连接；当按压板61处于水平状态时，所述支撑杆63垂直于按压板61，所述弹簧65与伸缩油缸64的夹角为0-
40度；所述支撑杆63和弹簧65的顶端均与旋转板66底面固定设置；优选的，所述联动杆62一端与按压板61一侧边缘固定连接或铰接，另一端与伸缩油缸64的输出端固定连接或铰接；
更优选的，所述联动杆62中间向背离按压板61的方向凸出，以增加联动杆62的支撑强度；伸缩油缸64伸缩，通过联动杆62带动按压板61沿支撑杆63与按压板61连接处上下旋转，实现按压板61对充填体的按压，使得灰砂比为1:6的砂浆对已充填的掘进矸石进行充分灌缝，进一步提高充填体强度以及耐磨性，大大增强了充填体的抗渗能力，同时避免出现裂缝现象。

[0037] 进一步的，所述第二驱动机构用于驱动旋转板66；所述第二驱动机构包括同轴设置的第一转盘67和第二转盘68、及第一电机69；所述第一转盘67顶面与第二转盘68底面固定设置；所述第一电机69的输出端通过转轴610与第二转盘68中心位置连接；所述第二转盘68一侧设有弧形结构的凹陷部611；所述第一转盘67上正对凹陷部611的位置固定设置有立柱612；所述旋转板66上开设有三个与立柱612匹配使用的限位槽613，旋转板66的边缘为与第二转盘68匹配使用的弧形结构；旋转板66中央位置与连接柱614底部相对转动式连接；所述连接柱614和第一电机69分别与两个第一滑块615固定连接，两个第一滑块615均与第三驱动机构连接。上述结构的工作原理为：第一电机69通过转轴610带动两个转盘转动，第一转盘67上的立柱612进入限位槽613内带动旋转盘66转动，随着第二转盘68的旋转，立柱612从限位槽613出来后，第二转盘68继续转动，此时旋转板66停止转动直至立柱612再次进入下一个限位槽613内，该过程通过设置第一电机69的正反转时间，使得立柱612在三个限位槽613内循环作用，通过设置第一电机69的转速控制旋转板66相邻两次转动的时间间隔，结合伸缩油缸64的伸缩时间，从而控制按压板61在同一位置的按压次数，并实现按压板61的旋转式按压。

[0038] 进一步的，所述第三驱动机构包括第一丝杠616、第二电机617、两个第二滑块618和两个与第一丝杠616垂直设置的第二丝杠619；所述两个第一滑块615均与第一丝杠616螺纹连接；所述第一丝杠616一端通过第二滑块618与其中一个第二丝杠619螺纹连接，另一端与第二电机617的输出端连接，电机617通过第二滑块618与另一个第二丝杠619螺纹连接；所述第二丝杠619一端与第三电机620的输出端连接，另一端与连接耳621相对转动式连接；
所述第三电机620固定设置在另一个连接耳621上；所述两个连接耳621与连接板622一体注塑成型，且与连接板622垂直设置；所述连接板622上开设有螺纹孔623，螺纹孔623位于第二丝杠619下方，通过螺栓将连接板622固定在在矿房两侧内壁上，此时螺栓还能够对第二丝杠619具有一定的支撑作用。上述结构的工作原理为：所述第一丝杠616带动第二驱动机构及旋转板66左右同步移动，第二丝杠619带动第一丝杠616前后移动，实现了对充填体顶部不同位置的按压，同时，按压板1的设置，使按压板1移动的同时能够将砂浆推至水平，有助于向下按压，使砂浆达到充分灌缝的效果。

[0039] 具体的，所述脱水机构7设置在充填体顶部2m以上的采空区中，包括若干个竖直脱水管71、与竖直脱水管71连通的水平脱水管72，水平脱水管72穿过充填挡墙4延伸至联络道5；所述脱水管为硬质波纹塑料管，管身开有泄水孔或泄水缝，管身包有铁丝网或钢丝网，铁丝网或钢丝网外包有滤布；水分经过滤后通过竖直脱水管71和水平脱水管72排出。

[0040] 优选的，所述采空区充填至距离充填体顶部4m处，同样采用所述脱水机构进行充填体脱水处理。

[0041] 本实施例所述矿房采空区充填方法及加固装置不仅适用于-340--270m水平个矿房，还能够适用于-270--200m、-200--130m、-60-10m个水平的矿房，适用范围广，加固装置安装灵活便捷，应用环境良好。

[0042] 综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

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