阅读说明：本技术 一种井下胶结充填用气囊式挡墙及施工方法 (Air bag type retaining wall for underground cemented filling and construction method ) 是由 黄柯 丁红霞 周勇 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：一种井下胶结充填用气囊式挡墙及施工方法,包括气囊、阀门、金属链网和加强绳网,所述气囊为橡胶材质制成的封闭空间体,所述阀门通过阀座或导管与气囊连接,在巷道的底板、巷道壁和拱顶处对称地锚固一圈金属锚杆,所述金属链网的端头与巷道四周的锚杆扣接,所述加强绳网包裹在气囊外表面,在巷道底板两侧的底角处设置一段麻袋包。本发明还包括一种井下胶结充填用气囊式挡墙的施工方法,该使用方法操作简便,拆装快捷,工程实用性强。(The air bag type retaining wall comprises an air bag, a valve, a metal chain net and a reinforcing rope net, wherein the air bag is a closed space body made of rubber materials, the valve is connected with the air bag through a valve seat or a guide pipe, a circle of metal anchor rods are symmetrically anchored at a bottom plate, a roadway wall and a vault of a roadway, the end of the metal chain net is buckled with the anchor rods on the periphery of the roadway, the reinforcing rope net is wrapped on the outer surface of the air bag, and a section of gunny bag is arranged at the bottom corners of two sides of the bottom plate of the roadway. The invention also discloses a construction method of the air bag type retaining wall for underground cemented filling, and the application method is simple and convenient to operate, quick to disassemble and assemble and high in engineering practicability.)

一种井下胶结充填用气囊式挡墙及施工方法

技术领域

本发明涉及采矿工程技术领域，特别是涉及一种井下胶结充填用气囊式挡墙及施工方法。

背景技术

充填采矿法，采矿回采率高、贫化率小、资源利用率高；能有效控制地压，防止地面塌陷、开裂、山体崩塌等引发的地质灾害、大大减少矿井涌水量；空区可以用废石、尾砂等废弃物来充填，地面不需构筑大面积的废石坝、尾矿库，可有效改善矿区周围环境。近年来，国家对矿产资源保护和环境保护力度越来越大，充填法开采已经成为地下矿山开采的首选。充填挡墙是水砂充填、胶结充填工艺中重要的一环，能有效的将充填物料封堵在采空区。传统挡墙主要结构类型有混凝土挡墙、砖砌挡墙、砂包挡墙、木制挡墙等。混凝土挡墙虽然强度高，但构筑成本高，养护时间长；砖砌挡墙砌块用量大，耐冲击性能差，在充填过程中易产生位移、开裂；砂包挡墙砂包用量大，堆垛质量难以保证，易产生滑移和坍塌；木制挡墙强度低，耐静压能力差，受充填体高度的影响较大。

除了上述问题，传统挡墙还有以下几个常见缺陷：挡墙与周边巷道围岩的结合性差，密封程度不够，容易发生跑浆、漏浆；挡墙构件重复利用率低，消耗大，成本高；砌筑过程劳动强度大，耗时长，影响开采进度。

近年来，相继出现了几种新式挡墙，如CN103485822A公开了一种组合式快速封堵挡墙，其由密封气囊、边框架、横向伸缩支撑杆、竖向伸缩立杆及拦截滤水网组成。这种组合式快速封堵挡墙结构复杂，外购件多，施工操作繁杂，劳动强度大，综合成本较高。CN204609936U公开了一种快速构筑充填挡墙，其由充填袋、支撑气柱、进料孔和排气孔组成。这种快速构筑充填挡墙支撑气柱抗充填体的静压能力弱，充填体整体滑塌的风险性较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种重复利用率高、成本低、结构简单和抗充填体静压能力强的井下胶结充填用气囊式挡墙。

本发明进一步所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种操作简便、拆装快捷的井下胶结充填用气囊式挡墙的施工方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种井下胶结充填用气囊式挡墙，包括气囊、阀门、金属链网和加强绳网，所述气囊为柔性材料制成的封闭空间体，所述阀门通过设于气囊壁上的阀座或导管与气囊连接，在巷道的底板、巷道壁和拱顶处对称地锚固一圈金属锚杆，所述金属链网的端头与巷道四周的锚杆扣接，所述加强绳网包裹在气囊外表面，在巷道底板两侧的底角处设置一段麻袋包。

进一步，所述柔性材料为橡胶膜。

进一步，所述金属链网的经线和纬线为金属链条，经线和纬线的端头分别与巷道四周的锚杆扣接。

进一步，所述气囊的中间段为圆形筒体，两端为椭圆形封头，圆形筒体以及圆形筒体和椭圆形封头之间采用热熔的方式进行连接。

进一步，所述阀门位于所述气囊一侧的椭圆形封头的中心点处。

本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是：一种井下胶结充填用气囊式挡墙的施工方法，包括以下步骤：

S1、胶结充填前对挡墙位置处的巷道进行整形处理，使巷道四周围岩表面尽量平滑，没有突变，根据挡墙的静压分析和周边围岩的力学特性在巷道四周对称地锚固一圈锚杆；

S2、在巷道底板两侧底角处设置一段麻袋包，堆垛后的麻袋包整体外形匹配变形后的气囊形状；

S3、安装气囊和阀门，使加强绳网包裹在气囊上；

S4、阀门分别连接井下的压缩空气管路和供水管路，向气囊中充入气囊容积1/3～2/3的液体，然后向气囊中充入气体，并保持压力，使气囊维持膨胀状态；

S5、在锚杆的端头扣挂金属链网，至此完成充填前的准备工作；

S6、充填完成后，待充填体固化达到设计强度时，对挡墙进行拆解。拆解后的挡墙可移置构件，可以重复利用。

与现有技术相比，本发明充分利用气囊外壁与巷道壁和麻袋包之间的摩擦力来抵抗充填体产生的侧向静压，完成对充填巷道断面的整体封闭。利用充填体对气囊产生的静压和金属链网的隔挡作用，挤压气囊的轴向空间，使气囊圆周沿径向外扩，使气囊外壁紧密贴合在巷道壁，防止跑浆、漏浆的同时，也增加了气囊与巷道壁之间的摩擦力。气囊中预充一部分液体，通过增加气囊的自重，增加摩擦力，并有效增强气囊的锚定性。充填液体后减小了气相空间的容积，降低气囊自爆时的风险性。加强绳网可以防止气囊局部变形过大，使整体应力分布更为合理，同时也增强了气囊外表面的防护安全性。

本发明大幅减少了建筑耗材的使用量，大幅缩短了施工周期，减轻了建筑工人的劳动强度；挡墙结构简单，构件少且重复利用率高，制造成本低，操作简便，拆装快捷，工程实用性强。

附图说明

图1 为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明图1所示实施例中A-A向视图。

图中：1、气囊，2、阀门，3、金属链网，4、麻袋包，5、锚杆，6、加强绳网。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-2所示，本实施例包括气囊1、阀门2、金属链网3和加强绳网6，所述气囊1为橡胶材料制成的封闭空间体，所述阀门2通过设于气囊1壁上的阀座或导管与气囊1连接，在巷道的底板、巷道壁和拱顶处对称地锚固一圈金属锚杆5，锚杆5端部弯成钩状，所述金属链网3的端头与巷道四周的锚杆5扣接，所述加强绳网6包裹在气囊1外表面，在巷道底板两侧的底角处设置一段麻袋4包，麻袋包4内装沙土。

本实施例中，金属链网3的经线和纬线为金属链条，经线和纬线的端头分别与巷道四周的锚杆5扣接。

本实施例中，气囊1的中间段为圆形筒体，两端为椭圆形封头，圆形筒体以及圆形筒体和椭圆形封头之间采用热熔的方式进行连接。

本实施例中，所述阀门2位于所述气囊1一侧的椭圆形封头的中心点处。

本实施例中，加强绳网6由非金属材料绳编织而成，如尼龙绳等，包裹在气囊1外表面，并预留变形空间。

本实施例中的井下胶结充填用气囊式挡墙的施工方法，包括以下步骤：

S1、胶结充填前对挡墙位置处的巷道进行整形处理，使巷道四周围岩表面尽量平滑，没有突变，根据挡墙的静压分析和周边围岩的力学特性在巷道四周对称地锚固一圈锚杆5；

S2、在巷道底板两侧底角处设置一段麻袋包4，堆垛后的麻袋包4整体外形匹配变形后的气囊形状；

S3、安装气囊1和阀门2，使加强绳网6包裹在气囊上；

S4、阀门分别连接井下的压缩空气管路和供水管路，向气囊2中充入气囊容积1/3～2/3的液体，然后向气囊中充入气体，并保持压力；

S5、在锚杆5的端头扣挂金属链网3，至此完成充填前的准备工作；

S6、充填完成后，待充填体固化达到设计强度时，对挡墙进行拆解移置作业。

进行拆解移置作业时，开启阀门2，气囊1放气降压后外形收缩，气囊1外壁自动脱离充填体和巷道壁；松解金属链网3与锚杆2的扣接，同时完成金属链网3的手拿；进一步放空气囊1内部的气体和液体，松解加强绳网6，同时完成气囊1和加强绳网6的收纳；最后将气囊1、阀门2、金属链网3、麻袋4包和加强绳网6一起完成转运，进行下一次作业。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。