阅读说明：本技术 一种便于实时观测充填进度的可拆卸挡墙及其应用方法 (Detachable retaining wall convenient for observing filling progress in real time and application method thereof ) 是由 刘畅 卫明 吴福和 吕冠颖 苏广宇 张文 王红武 王剑南 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种实时观测充填进度的可拆卸挡墙及其应用方法,在与待充填采空区连接的凿岩巷道内施工一圈安装限位槽,在巷道底板上施工纵、横排水沟,在安装限位槽中安装由空心柱和高强度挡板拼接成的挡墙,主要通过挡墙高强度挡板上的滤水孔排出充填时的积水,需要实时观察充填进度时,通过改变挡墙空心柱上的滤水通道来关闭纵横排水沟的排水功能,使采空区内的充填积水只能从空心柱上的滤水孔排出,可直接观察滤水位置,从而实现对充填进度的实时观测,保证充分接顶等充填质量,使原本看不见、摸不着的采空区充填工作变得可控。挡墙在充填结束后可拆卸重复利用,人员设备可直接进入充填体内进行二次施工,避免了构筑实体挡墙产生的施工障碍。(The invention discloses a detachable retaining wall for observing filling progress in real time and an application method thereof.A circle of mounting limit grooves are constructed in a rock drilling roadway connected with a goaf to be filled, longitudinal and transverse drainage ditches are constructed on a roadway bottom plate, a retaining wall formed by splicing a hollow column and a high-strength baffle is mounted in the mounting limit grooves, accumulated water during filling is discharged mainly through water filtering holes in the high-strength baffle of the retaining wall, and when the filling progress needs to be observed in real time, the drainage function of a longitudinal drainage ditch and a transverse drainage ditch is closed by changing a water filtering channel on the hollow column of the retaining wall, so that the accumulated water during filling in the goaf can be discharged only from the water filtering holes in the hollow column, the water filtering position can be directly observed, thereby realizing the real-time observation of the filling progress, ensuring the filling quality of full roof connection and the like, and enabling the goaf filling work which is invisible and unto. The retaining wall can be detached and reused after filling is finished, personnel and equipment can directly enter the filling body to carry out secondary construction, and construction obstacles generated by constructing a solid retaining wall are avoided.)

一种便于实时观测充填进度的可拆卸挡墙及其应用方法

技术领域

本发明属于矿山采空区充填领域，具体涉及一种实时观测充填进度的可拆卸挡墙及其应用方法。

背景技术

采空区是矿山开采面临的一大威胁，采空区的处理方法较多，从消除危险源的角度来看，充填法效果最好，技术应用最为成熟。

采用充填法处理采空区，充填质量的好坏，直接关系到采空区围岩的稳定性，关系到下一步开采安全。对充填质量的检验，必须要对充填体进行取样，最终通过试验的方法获取评价质量的相关参数。

但常规的充填挡墙为钢筋混凝土实体挡墙，在采空区充填之前即已完全封闭，不可打开拆卸，这无疑给取样工作造成了极大困难，特别是当充填完成之后，需对充填体进行二次施工时(如充填体内掘进巷道)，钢筋混凝土实体挡墙则成为施工的一道障碍，阻碍人员设备进入充填体内进行施工。

此外，采用常规的充填挡墙，不利于观测充填进度。因为钢筋混凝土挡墙为实体密闭挡墙，采空区充填位于封闭空间内进行，充填进度无法实时观测。当对采空区实施分阶段充填时，这一劣势则更为明显，特别是当充填体接近采空区顶板位置时，需要充分掌握充填进度，对采空区实施接顶充填，此时因为钢筋混凝土挡墙的阻挡，施工人员无从知晓采空区内接顶情况，从而大大增加了接顶难度，甚至造成大面积空顶现象，给下一步邻近采场开采造成安全隐患。

目前充填采空区的排水一般是在实体充填挡墙中间位置预留一个排水管，采空区内积水通过此排水管向采空区外排出，排水速度慢且无法判断采空区内充填状况。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种既能实时观测充填进度又可拆卸重复利用的挡墙，使挡墙在充填过程中阻挡充填体外溢，充填完成后即可拆卸消除障碍，为充填取样和二次施工创造便利条件。

本发明提供的这种便于实时观测充填进度的可拆卸挡墙，包括空心柱和高强度挡板，空心柱包括等长套置的内圆柱和外圆柱，空心柱朝向采空区倾斜布置；外圆柱的两端分别插入凿岩巷道的顶板和底板中固定，内圆柱可相对外圆柱转动；外圆柱的侧壁周向均分为四个区域，只在其中两个相对区域设置滤水孔，外圆柱固定时以这两个区域作为近采空区侧和远采空区侧；内圆柱的侧壁周向均分为四个区域，且侧壁沿轴向分成两个区段，上区段对应巷道高度，下区段为在巷道底板上的下插入段，上区段设置作与外圆柱相同的滤水孔布置，下区段选择另外两个相对区域设置滤水孔；外圆柱的一个有滤水孔区域的中部设置横向槽，内圆柱的相应位置处设置操作手柄，通过操作手柄使内圆柱可沿横向槽相对外圆柱转动一个区域；空心柱的底部设置一个排水缺口，且内圆柱上的该排水缺口位于其中一个没有设置滤水孔的区域；高强度挡板有多块，每块高强度挡板为有内腔的矩形板，其底部和近采空区侧设置有滤水孔；空心柱的左右两侧分别拼接有多块高强度挡板，它们的上下侧分别插入凿岩巷道顶板和顶板上的横向限位槽中，近凿岩巷道侧帮的高强度挡板插入侧帮上的纵向限位槽中。

上述技术方案的一种实施方式中，所述空心柱的直径大于所述高强度挡板的厚度。

本发明的目的之二在于提供一种上述挡墙的在凿岩巷道中的安装施工及应用方法，该方法包括以下步骤：

一、限位槽及排水沟施工

(1)在待充填采空区的上部凿岩巷道的顶板上施工上横向限位槽，在凿岩巷道两侧帮分别施工与横向限位槽连通的纵向限位槽，上横向限位槽和纵向限位槽均朝采空区倾斜；

(2)在凿岩巷道的底板上对应纵向限位槽的下端之间施工横向排水沟；

(3)在凿岩巷道底板上施工与横向排水沟中间位置处连通的纵向排水沟；

(4)在横向排水沟的正上侧施工下横向限位槽，下横向限位槽的宽度大于横向排水沟的宽度，上、下横向限位槽和左右纵向限位槽用于安装高强度挡板；

(5)分别在上横向限位槽和下横向限位槽的中间位置处施工上插槽和下插槽，分别用于固定空心柱外圆柱的上端和下端，下插槽的底面与纵向排水沟的底面平齐；

二、挡墙安装

(1)将空心柱的上、下端分别插入上插槽和下插槽中固定，空心柱的外圆柱上的两个滤水孔区域分别位于近采空区侧和远采空区侧，空心柱底部的排水缺口与纵向排水沟对正；

(2)将高强度挡板以滤水孔侧朝向采空区安装于上、下横向限位槽及纵向限位槽中拼接形成朝向采空区倾斜的挡墙；

三、空心柱滤水调控

充填过程中，使外圆柱和内圆柱上对应巷道高度段的滤水孔设置区域错位关闭该段空心柱的滤水通道，而插入横向排水沟中的下插入段上的滤水通道打开，充填积水从高强度挡板上的滤水孔排至横向排水沟，然后从空心柱处进入纵向排水沟排出；

当需要实时观测充填进度时，通过操作手柄使内圆柱转动一个区域，使外圆柱和内圆柱上对应巷道高度段的滤水孔设置区域对正打开该段空心柱的滤水通道，而插入横向排水沟中的下插入段上的滤水通道关闭，此时，横向排水沟和纵向排水沟的排水功能被关闭，采空区内的积水只能通过空心柱对应巷道高度段上的滤水通道溢出，此时观察空心柱上滤水孔排水的最高位置即可确定采空区内的充填进度；

四、挡墙拆卸

充填结束充填体固结后，拆卸高强度挡板和空心柱，工作人员和设备可直接对采空区内的充填体进行取样或者二次施工，拆卸后的挡墙可重复利用。

本发明在与待充填采空区连接的凿岩巷道内施工一圈安装限位槽，在巷道底板上施工纵、横排水沟，在安装限位槽中安装由空心柱和高强度挡板拼接成的挡墙，主要通过挡墙高强度挡板上的滤水孔排出充填时的积水，在需要实时观察充填进度时，关闭纵横排水沟的排水功能，使采空区内的充填积水只能从空心柱上的滤水孔排出，这样即可通过挡墙空心柱上滤水孔的最高排水孔位来准确的判断充填进度，从而保证充分接顶等充填质量，可克服现有技术由于充填质量不合格而导致邻近采场下一步开采时出现安全隐患。另外，挡墙的四周安装于巷道壁的安装限位槽中，且为拼接式结构，在充填结束后可拆卸重复利用，解决了现有技术充填挡墙不可打开、难以回收的问题。同时，挡墙拆卸后不留痕迹，人员设备可直接进入充填体内进行二次施工，避免了构筑实体挡墙产生的施工障碍。更重要的是通过改变挡墙空心柱上的滤水通道，可直接观察滤水位置，从而实现对充填进度的实时观测，使原本看不见、摸不着的采空区充填工作变得可察、可调、可控，大大减小了充填管理难度，降低了充填成本，对矿山科学调度充填工作，灵活调整采充计划、促进采充平衡具有重大现实意义。

附图说明

图1为本发明一个实施例沿凿岩巷道长度方向的一个剖面示意图。

图2为图1中的A向放大示意图。

图3为图2中的B-B示意图。

图4为图2中的C-C示意图。

图5为图2中的D部放大示意图。

具体实施方式

从图2可以看出，本实施例公开的这种便于实时观测充填进度的可拆卸挡墙，包括空心柱1和高强度挡板2，空心柱1对应于凿岩巷道宽度方向的中间位置，其左右两侧拼接多块高强度挡板2，空心柱1的直径大于高强度挡板2的厚度。

结合图1、图2和图4可以看出，空心柱1包括等长套置的内圆柱11和外圆柱12，空心柱朝向采空区倾斜布置。

结合图1、图2和图4可以看出，外圆柱11的上端插入凿岩巷道顶板上的上插槽SCC中、下端插入底板上的下插槽XCC中固定。

外圆柱12和内圆柱11上均设置有滤水孔LSK，且为了实现外圆柱和内圆柱之间滤水通道的开闭，使内圆柱11可相对外圆柱12转动。

本实施例将外圆柱12的侧壁周向均分为四个区域，只在其中两个相对区域设置滤水孔LSK，外圆柱固定时以这两个区域作为近采空区侧和远采空区侧。

内圆柱11对应巷道高度段和下插入段的侧壁周向均分为四个区域，对应巷道高度段侧壁作与外圆柱该段相同的滤水孔LSK布置，而下插入段在另外两个相对区域设置滤水孔。

如图2和图5所示，外圆柱12一个有滤水孔区域的中部设置横向槽121，内圆柱11的相应位置处设置有操作手柄111，通过操作手柄111使内圆柱11可沿横向槽相对外圆柱12转动一个区域。

空心柱1的底部设置有一个排水缺口，且内圆柱上的该排水缺口位于其中一个没有设置滤水孔的区域。

如图2和图3所示，高强度挡板2有多块，每块高强度挡板2为有内腔的矩形板，其底部和近采空区侧设置有滤水孔LSK。

空心柱1的左右两侧分别拼接有高强度挡板2，高强度挡板的上侧插入凿岩巷道顶板上的上横向限位槽SXW中、下侧插入底板上的下横向槽XXW中，对应凿岩巷道侧帮的高强度挡板插入侧帮上的纵向限位槽ZXW中。

本实施例的挡墙在巷道中安装的施工方法，包括以下步骤：

一、安装槽及排水沟施工

(1)在待充填采空区的上部凿岩巷道的顶板上施工上横向限位槽SXW，在凿岩巷道侧帮分别施工与横向限位槽连通的纵向限位槽ZXW，纵向限位槽朝采空区倾斜；

(2)在凿岩巷道的底板上对应纵向限位槽的下端之间施工横向排水沟HG；

(3)在凿岩巷道底板上施工与横向排水沟中间位置处连通的纵向排水沟ZG；

(4)在横向排水沟的正上侧施工下横向限位槽XXW，下横向限位槽的宽度大于横向排水沟的宽度，上下横向限位槽和左右纵向限位槽用于安装高强度挡板；

(5)分别在上横向限位槽和下横向限位槽的中间位置处施工上插槽和下插槽，分别用于固定空心柱外圆柱的上端和下端，下插槽的底面与纵向排水沟的底面平齐；

二、挡墙安装

(1)将空心柱的上下端分别插入上插槽和下插槽中固定，空心柱的外圆柱上有滤水孔区域分别位于近采空区侧和远采空区；同时注意使空心柱底部的排水缺口与纵向排水沟对正，使进入空心柱内的积水可直接从该缺口排入纵向排水沟中；

(2)将高强度挡板以有滤水孔侧朝向采空区安装于上下横向限位槽和纵向限位槽中拼接形成朝向采空区倾斜的挡墙；

三、空心柱滤水调控

充填过程中，使外圆柱和内圆柱上对应巷道高度段的滤水孔设置区域错位关闭该段空心柱的滤水通道，而插入横向排水沟中的下插入段上的滤水通道打开，充填积水从高强度挡板上的滤水孔排至横向排水沟，然后从空心柱处进入纵向排水沟排出。

当需要实时观测充填进度时，通过操作手柄使内圆柱转动一个区域，使外圆柱和内圆柱上对应巷道高度段的滤水孔设置区域对正打开该段空心柱的滤水通道，而插入横向排水沟中的下插入段上的滤水通道关闭，此时，横向排水沟和纵向排水沟的排水功能被关闭，采空区内的积水只能通过空心柱对应巷道高度段上的滤水通道溢出，此时观察空心柱上滤水孔排水的最高位置即可确定采空区内的充填进度。

四、挡墙拆卸

充填结束充填体固结后，拆卸高强度挡板和空心柱，工作人员和设备可直接对采空区内的充填体进行取样或者二次施工，拆卸后的挡墙可重复利用。

本发明在与待充填采空区连接的凿岩巷道内施工一圈安装限位槽，在巷道底板上施工纵、横排水沟，在安装限位槽中安装由空心柱和高强度挡板拼接成的挡墙，主要通过挡墙高强度挡板上的滤水孔排出充填时的积水，在需要实时观察充填进度时，关闭纵横排水沟的排水功能，使采空区内的充填积水只能从空心柱上的滤水孔排出，这样即可通过挡墙空心柱上滤水孔的最高排水孔位来准确的判断充填进度，从而保证充分接顶等充填质量，可克服现有技术由于充填质量不合格而导致邻近采场下一步开采时出现安全隐患。另外，挡墙的四周安装于巷道壁的安装限位槽中，且为拼接式结构，在充填结束后可拆卸重复利用，解决了现有技术充填挡墙不可打开、难以回收的问题。同时，挡墙拆卸后不留痕迹，人员设备可直接进入充填体内进行二次施工，避免了构筑实体挡墙产生的施工障碍。更重要的是通过改变挡墙空心柱上的滤水通道，可直接观察滤水位置，从而实现对充填进度的实时观测，使原本看不见、摸不着的采空区充填工作变得可察、可调、可控，大大减小了充填管理难度，降低了充填成本，对矿山科学调度充填工作，灵活调整采充计划、促进采充平衡具有重大现实意义。