阅读说明：本技术 一种新型净化隔挡结构及快速构筑方法 (Novel purification barrier structure and rapid construction method ) 是由 胡建华 温观平 庞乐 周坦 徐晓 马少维 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种新型净化隔挡结构及其快速构筑方法,选择巷道中稳定性较好的位置钻凿两排固定孔,依次采用固定结构将过滤层和支撑层与巷道四周连接,过滤层与支撑层中间预先布置好无纺土工布制成的预留长管的长条袋,除底部和顶部各水平布置外一长条袋外,其它长条袋均垂直悬挂于过滤层固定结构或金属网上,通过灌浆机将净化材料从长管口依次灌入各个长条袋,并通过调节底部和顶部长条袋来协调密实填充空间,确保不出现间隙,定期检查渗流水中污染物成分的含量,超过允许值重新更换净化材料。本发明的技术方案,具有施工简单、工期较短、滤水性好、柔性支护等优点,并且能够有效净化充填采场渗流水带出的重金属污染,保护矿山及周边水环境。(The invention provides a novel purification baffle structure and a rapid construction method thereof, wherein two rows of fixing holes are drilled at positions with better stability in a roadway, a filter layer and a support layer are connected with the periphery of the roadway by sequentially adopting a fixing structure, long bags made of non-woven geotextile and reserved with long tubes are pre-arranged between the filter layer and the support layer, except for one long bag which is horizontally arranged at the bottom and the top, other long bags are vertically hung on the filter layer fixing structure or a metal net, purification materials are sequentially poured into the long bags from a long tube opening through a grouting machine, the dense filling space is coordinated by adjusting the bottom and the top long bags, no gap is ensured, the content of pollutant components in seepage water is periodically checked, and the purification materials are replaced again when the content exceeds an allowable value. The technical scheme of the invention has the advantages of simple construction, short construction period, good water filtering property, flexible support and the like, and can effectively purify heavy metal pollution brought by seepage water of a filling stope and protect mine and surrounding water environment.)

一种新型净化隔挡结构及快速构筑方法

技术领域

本发明公开了一种新型净化隔挡结构及快速构筑方法，尤其适用于地下水发育且充填物中含有害污染源的地下充填矿山。

背景技术

在充填采矿法中，隔离挡墙的构筑是必不可少的工序。传统的挡墙一般为重力式挡墙，如砖砌式、混凝土式、钢混式等。这种挡墙构筑方式工作量大、用时长，且容易局部变形开裂甚至倒塌。这类挡墙厚度较大时滤水效果差，易导致充填体早期强度较低，达不到预期的支撑效果。在地下水发育且充填物中含有害污染源的地下充填矿山，污染物随着渗流水在重力的作用下流向矿山各处，最终汇入地下水泵房并被提升地表，造成大范围地扩散，对矿山周围水质造成极大的污染。为此，本发明提出了一种新型净化隔挡结构快速构筑方法，旨在实现高强度隔离挡墙的快速构建并达到从源头上治理充填污染物的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统挡墙构筑方式工作量大、用时长且强度低，充填污染物易随地下渗流水扩散。为实现高效安全环保的开采，构筑便捷并起净化作用的隔挡结构，提出了一种适用于地下水发育且充填物中含有害污染源的地下充填矿山的新型净化隔挡结构快速构筑方法。

本发明的技术方案为：

一种新型净化隔挡结构，由充填采场内往外依次包括滤水层、净化层和支撑层三层结构以及固定结构，其特征在于，所述滤水层由高强度金属网和无纺土工布组合构成，所述无纺土工布接触采场内充填体，所述高强度金属网与无纺土工布通过穿有树脂材料线的细针组合一起，所述支撑层由高强度金属网和加粗钢筋条构成，通过所述固定结构分别将滤水层和支撑层固定于巷道断面上，所述净化层由多个充填有净化材料的长条袋构成，所述长条袋垂直悬挂于巷道顶部的固定结构上或者滤水层的高强度金属网上。

进一步地，在所述过滤层中，为避免与四周留有明显间隙，需保证垂直悬挂的长条袋数量布置足够多、间隔适中，同时在巷道底部预先水平布置一长条袋，在巷道顶部沿着弧形拱顶布置一长条袋，在垂直长条袋充填净化材料前先半充满底部长条袋，在垂直长条袋充填净化材料后充填顶部长条袋直至整个断面全部充满为止。

进一步地，所述高强度金属网优选轧花网孔较密、丝径较大、抗腐蚀材质，同时金属网边缘采用较粗钢筋条进行特殊焊接处理，以防止金属网的脱落变形。

进一步地，所述长条袋优选耐腐蚀、渗透性好、强度高的无纺土工布，通过高强度树脂材料线缝制而成，且在一侧袋口处***一小段PVC长管，袋口通过捆绳捆紧并留足绳长便于挂在金属网顶部或者固定装置上，所述垂直悬挂的长条袋袋长略大于巷道高度，袋宽为4-5倍滤水层和支撑层之间的间距，所述底部和顶部的长条袋袋长略大于巷道断面的长度。

进一步地，所述固定结构包括螺母、垫板和开缝空心杆体，优选外径33mm，长度0.8m的杆体，所述垫板尺寸不小于2-3倍金属网网孔大小。

进一步地，所述净化材料采用熟石灰、细沙、活性炭均匀搅拌混合而成，加适量水调制成流动性良好的膏体状态，具体比例视采场污染程度及渗水量而定，若污染较高且渗水量较小，优选熟石灰和活性炭含量高比例，相反则增大细沙量。

进一步地，为增加净化材料的渗透性，可添加一定浓度引气剂，优选浓度为0.6％松香酸钠溶液。

进一步地，所述净化材料可根据具体的充填污染物而定，适当添加一种或多种有效净化物质。

一种应用于上述新型净化隔挡结构的快速构筑方法，所述方法包括如下步骤：

(1)位置选择与钻凿固定孔，选择待充填采场的巷道断面四周岩体稳定性较好的位置，以靠近充填采场且无明显断层节理发育为佳，在选好的断面均匀标记两排固定孔位置，采用钻孔凿岩机打孔，用压风吹尽孔内岩粉，钻孔直径应略小于固定装置的开缝空心杆件直径，保证钻孔垂直打入岩体，孔偏斜率小于百分之一；

(2)过滤层构筑，根据巷道断面尺寸，将长宽略大于断面的高强度金属网和无纺土工布各一块通过穿有树脂材料线的细针组合一起，通过固定结构固定于巷道断面四周，其中无纺土工布与采场内充填体直接接触起过滤作用，高强度金属网与无纺土工布紧密接触被动承受充填体传递侧向压力；在过滤层构筑完成后，在巷道底部水平布设一长条空袋，然后在过滤层的高强度金属网上或者是用于固定过滤层的固定结构上按照一定间隔垂直悬挂长条空袋，最后在顶部沿着弧形巷道布设一长条空袋。

(3)支撑层构筑，距过滤层一定距离，将长宽略大于断面的高强度金属网通过固定结构固定于巷道断面四周，将加粗钢筋条两端分别与上下和/或左右的固定结构焊接一起形成整体，间接被动承受充填体传递侧向压力；

(4)净化材料充填，通过灌浆机将熟石灰、细沙、活性炭混合而成的净化材料从预留的PVC长管管口处往里填充，先半充满底部水平布设的长条袋，再依次从中间往两边充填垂直悬挂的长条袋，充好一个长条袋后堵塞管口，待所有长条袋均充填完毕后，确保过滤层和支撑层中间完全充满，最后充填顶部沿巷道弧形布置的长条袋，调整各个袋充填程度，保证无明显缝隙；

(5)净化材料的定期检查与更换。对充填采场渗流水的主要污染物成分浓度进行测试检查，当超过规定值时，在胶结充填效果较好的采场可直接打开支撑层，将装满失效的净化材料的长条袋取出，重新布置充填新的带管口的长条袋及支撑层，将失效的净化材料集中处理；胶结充填效果差或非胶结填的采场，需紧贴原来的隔挡结构布置新的净化层和不加筋的支撑层。

进一步地，所述固定孔排距30～35cm，钻孔孔深0.8-1.2m，孔径略小于固定装置的开缝空心杆件直径，数量10-15个，具体视断面尺寸而定。

有益效果

采用上述技术方案的新型净化隔挡结构快速构筑方法，其具有以下两个突出的优点：(1)与常规重力式挡墙相比，采用高强度金属网+滤水性好的无纺土工布组合成隔挡结构，施工简单、工期较短、滤水性好，同时具有柔性支护的优点；(2)净化层中含有特殊净化材料的可以有针对性的对充填体中包含的污染物进行中和吸附处理，特别是重金属离子，有效净化充填采场渗流水带出的污染，保护矿山水环境。

附图说明

图1为本发明的一种新型净化隔挡结构的主视图和局部放大图；

图2为本发明的一种新型净化隔挡结构的过滤层侧视图；

图3为本发明的一种新型净化隔挡结构的支撑层侧视图；

图4为本发明的一种新型净化隔挡结构的净化层侧视图；

图5为本发明的图4中Ⅰ-Ⅰ截面局部视图；

图6为本发明的一种新型净化隔挡结构的固定装置示意图；

图中：1-充填采场、2-巷道、3-高强度金属网、4-无纺土工布、5-固定结构、6-垂直悬挂长条袋、7-底部水平布置长条袋、8-顶部弧形布置长条袋、9-加粗钢筋条、10-螺母、11-垫板、12-开缝空心杆体、13-捆绳

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案进行进一步地描述：

一种新型净化隔挡结构，由充填采场1内往外依次包括滤水层、净化层和支撑层三层结构以及固定结构5，其特征在于，所述滤水层由高强度金属网3和无纺土工布4组合构成，所述无纺土工布4接触采场内充填体，所述高强度金属网3与无纺土工布4通过穿有树脂材料线的细针组合一起，所述支撑层由高强度金属网3和加粗钢筋条9构成，通过所述固定结构5分别将滤水层和支撑层固定于巷道断面上，所述净化层由多个充填有净化材料的长条袋6构成，所述长条袋垂直悬挂于巷道顶部的固定结构5上或者滤水层的高强度金属网3上。

进一步地，在所述过滤层中，为避免与四周留有明显间隙，需保证垂直悬挂的长条袋6数量布置足够多、间隔适中，同时在巷道底部预先水平布置一长条袋7，在巷道顶部沿着弧形拱顶布置一长条袋8，在垂直长条袋6充填净化材料前先半充满底部长条袋7，在垂直长条袋6充填净化材料后充填顶部长条袋8直至整个断面全部充满为止。

进一步地，所述高强度金属网3优选轧花网孔较密、丝径较大、抗腐蚀材质，同时金属网边缘采用较粗钢筋条进行特殊焊接处理，以防止金属网的脱落变形。

进一步地，所述长条袋优选耐腐蚀、渗透性好、强度高的无纺土工布，通过高强度树脂材料线缝制而成，且在一侧袋口处***一小段PVC长管，袋口通过捆绳13捆紧并留足绳长便于挂在金属网顶部或者固定装置上，所述垂直悬挂的长条袋袋长略大于巷道高度，袋宽为4-5倍滤水层和支撑层之间的间距，所述底部和顶部的长条袋袋长略大于巷道断面的长度。

进一步地，所述固定结构5包括螺母10、垫板11和开缝空心杆体12，优选外径33mm，长度0.8m的杆体，所述垫板尺寸不小于2-3倍金属网网孔大小。

进一步地，所述净化材料采用熟石灰、细沙、活性炭均匀搅拌混合而成，加适量水调制成流动性良好的膏体状态，具体比例视采场污染程度及渗水量而定，若污染较高且渗水量较小，优选熟石灰和活性炭含量高比例，相反则增大细沙量。

进一步地，为增加净化材料的渗透性，可添加一定浓度引气剂，优选浓度为0.6％松香酸钠溶液。

进一步地，所述净化材料可根据具体的充填污染物而定，适当添加一种或多种有效净化物质。

一种应用于上述新型净化隔挡结构的快速构筑方法，所述方法包括如下步骤：

(1)位置选择与钻凿固定孔，选择待充填采场1的巷道断面四周岩体稳定性较好的位置，以靠近充填采场且无明显断层节理发育为佳，在选好的断面均匀标记两排固定孔位置，采用钻孔凿岩机打孔，用压风吹尽孔内岩粉，钻孔直径应略小于固定装置5的开缝空心杆件12直径，保证钻孔垂直打入岩体，孔偏斜率小于百分之一；

(2)过滤层构筑，根据巷道断面尺寸，将长宽略大于断面的高强度金属网3和无纺土工布4各一块通过穿有树脂材料线的细针组合一起，通过固定结构5固定于巷道断面四周，其中无纺土工布4与采场内充填体直接接触起过滤作用，高强度金属网3与无纺土工布4紧密接触被动承受充填体传递侧向压力；在过滤层构筑完成后，在巷道底部水平布设一长条空袋7，然后在过滤层的高强度金属网3上或者是用于固定过滤层的固定结构5上按照一定间隔垂直悬挂长条空袋6，最后在顶部沿着弧形巷道布设一长条空袋8。

(3)支撑层构筑，距过滤层一定距离，将长宽略大于断面的高强度金属网3通过固定结构固定于巷道断面四周，将加粗钢筋条9两端分别与上下和/或左右的固定结构5焊接一起形成整体，间接被动承受充填体传递侧向压力；

(4)净化材料充填，通过灌浆机将熟石灰、细沙、活性炭混合而成的净化材料从预留的PVC长管管口处往里填充，先半充满底部水平布设的长条袋7，再依次从中间往两边充填垂直悬挂的长条袋6，充好一个长条袋后堵塞管口，待所有长条袋均充填完毕后，确保过滤层和支撑层中间完全充满，最后充填顶部沿巷道弧形布置的长条袋8，调整各个袋充填程度，保证无明显缝隙；

由于底部的长条袋为半充填状态，当充填完成的垂直悬挂的长条袋与底部长条袋接触时，可保证底部四周无明显缝隙，当然，底部长条袋的充填量可依据现场实际情况调整，可进行适当减少或加量，只要达到底部无明显缝隙的效果即可。另外，通过在顶部也设置充填长条袋，可对上部的缝隙进行填充，当顶部的长条袋在填充完成后可部分承重于垂直悬挂的长条袋上，进而压实填充上部的缝隙。

(5)净化材料的定期检查与更换。对充填采场渗流水的主要污染物成分浓度进行测试检查，当超过规定值时，在胶结充填效果较好的采场可直接打开支撑层，将装满失效的净化材料的长条袋取出，重新布置充填新的带管口的长条袋及支撑层，将失效的净化材料集中处理；胶结充填效果差或非胶结填的采场，需紧贴原来的隔挡结构布置新的净化层和不加筋的支撑层。

进一步地，所述固定孔排距30～35cm，钻孔孔深0.8-1.2m，孔径略小于固定装置的开缝空心杆件直径，数量10-15个，具体视断面尺寸而定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。