一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出装置及方法

技术领域

本发明属于矿山充填技术领域，具体涉及一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出装置及方法。

背景技术

随着国家对矿山安全和环保的高度重视，充填法因其资源回收率高、作业安全性好、尾矿地表排放量少等优势，已成为地下矿山首选的采矿方法。充填料浆一般由充填骨料、胶凝材料和水经均匀拌合、高速搅拌后采用管道水力输送的方式充填至井下采空区内。为了提高充填料浆的流动性、降低其管道输送阻力、节约能耗，并便于充填料浆在采场内展开，充填料浆一般处于过饱和状态，即在充填入采场后会有多余的水份泌出。

传统的采场泄滤水工艺是通过在采场底部的充填挡墙中增设滤布，以便于充填料浆泌水由充填挡墙自然渗透脱出。但是由于充填挡墙的面积往往较小、充填料浆与充填挡墙的接触面积有限，使得充填料浆泌水泄出速度极慢、效率极低，导致充填体的初凝速度变缓、早期强度降低、水泥单耗增加，进而使充填体养护周期变长、充填效果变差、充填成本上升。

发明内容

为了解决现有充填挡墙自然渗透脱水速度慢、效率低，导致充填体的初凝速度慢、早期强度低、充填效果差、充填成本高的技术问题，本发明提供一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出装置及方法，具有工艺简单、实用性强、投资小、脱水速度快、脱水效果好的优点。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出装置，包括导水绳、集水管和水泵三部分：

所述导水绳内部为秸秆等透水性好、价格低廉的填充材料，外部包裹一层透水性好的滤布或蚊帐布，并每隔一段距离捆扎牢固；

所述集水管为具有一定承压性能的复合管道；

所述水泵为一小型抽水泵。

上述装置中，所述导水绳自采空区顶部垂下，与布设在采空区底部的集水管相连，各集水管穿过充填挡墙后汇集为一路管道，与小型抽水泵相连。

本发明提供了一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一，自采空区上部中段巷道到达采空区顶部位置，每隔一段距离分别垂直放下一根导水绳，并固定好导水绳头部，防止其坠落采空区内；

步骤二，自采空区底部中段巷道到达采空区底部位置，每隔一段距离分别水平铺设一根集水管；

步骤三，将导水绳紧密插入集水管上预先开凿的小孔内，实现导水绳和集水管的连通；

步骤四，将集水管末端连通、汇集为一路管道，并与小型抽水泵相连；

步骤五，砌筑充填挡墙，待充填挡墙养护完成后开始充填采空区；

步骤六，待采空区充填结束后，启动小型抽水泵，将集水管内的泄滤水快速排至巷道水沟内；

步骤七，待集水管内不再有泄滤水排出后，关闭小型抽水泵电源，将其移至下个充填挡墙处继续循环使用，导水绳和集水管不再回收。

所述的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，所述的步骤一中，垂直布设的导水绳呈品字形分布，相互间隔距离应≤10m。

所述的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，所述的步骤一中，导水绳捆扎加固间隔应≤2m，以防止散开与脱落。

所述的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，所述的步骤二中，集水管承压应≥采空区充满后充填料浆的自重，以防止集水管受压变形。

所述的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，所述的步骤三中，集水管上预先开凿小孔的孔径应≤导水绳直径的2/3，以便于导水绳紧密插入小孔内并防止充填料浆流入。

本发明的技术效果在于，通过在采空区内间隔布设导水绳增大了充填料浆的渗透泄滤面积，在充填挡墙外布设小型抽水泵形成负压进一步加速了充填泄滤水的泌出速度，解决了传统充填挡墙内滤布自然渗透泌水速度慢、效率低的问题，大大提高了充填体的初凝速度和早期强度，可有效降低水泥单耗、缩短养护周期、提高充填效果，具有工艺简单、实用性强、投资小、脱水速度快、脱水效果好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为充填料浆泄滤水快速脱出装置示意图；

图2为导水绳剖面示意图。

图中：1—导水绳；2—集水管；3—水泵；4—充填挡墙；5—排水管；6—滤布；7—秸秆；8—捆扎加固。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出装置，包括导水绳1、集水管2和水泵3三部分：

所述导水绳1内部为秸秆7等透水性好、价格低廉的填充材料，外部包裹一层透水性好的滤布6或蚊帐布，并每隔一段距离捆扎加固8；

所述集水管2为具有一定承压性能的复合管道；

所述水泵3为一小型抽水泵。

上述装置中，所述导水绳1自采空区顶部垂下，与布设在采空区底部的集水管2相连，各集水管2穿过充填挡墙后4汇集为一路管道，与小型抽水泵3相连。

本发明的一种矿山采空区内充填料浆泄滤水快速脱出方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一，自采空区上部中段巷道到达采空区顶部位置，每隔一段距离分别垂直放下一根导水绳1，并固定好导水绳1头部，防止其坠落采空区内；

步骤二，自采空区底部中段巷道到达采空区底部位置，每隔一段距离分别水平铺设一根集水管2；

步骤三，将导水绳1紧密插入集水管2上预先开凿的小孔内，实现导水绳1和集水管2的连通；

步骤四，将集水管2末端连通、汇集为一路管道，并与小型抽水泵3相连；

步骤五，砌筑充填挡墙4，待充填挡墙养护完成后开始充填采空区；

步骤六，待采空区充填结束后，启动小型抽水泵3，将集水管2内的泄滤水快速排至巷道水沟内；

步骤七，待集水管2内不再有泄滤水排出后，关闭小型抽水泵3电源，将其移至下个充填挡墙4处继续循环使用，导水绳1和集水管2不再回收。

以某矿山高阶段大跨度采空区为实施例，其充填料浆的质量浓度为65%~70%，泌水率为5%~8%，采用普通的充填挡墙需要3~5天充填体才能终凝，且充填体上部还会存留大量的水。下面采用本发明方法实现充填泄滤水快速脱出。

步骤一，自采空区上部中段巷道到达采空区顶部位置，每隔8m的距离呈品字形分别垂直放下一根直径为100mm的导水绳，导水绳每隔1.5m予以捆扎加固以防散开与脱落，并用石块压覆固定好导水绳头部，防止其坠落采空区内；

步骤二，自采空区底部中段巷道到达采空区底部位置，每隔一段距离分别水平铺设一根集水管，集水管为直径为150mm的复合管道，可承受采空区充满后充填料浆的自重压力而不出现明显的变形；

步骤三，将导水绳紧密插入集水管上预先开凿的小孔内，小孔孔径为60mm，实现导水绳和集水管的连通；

步骤四，将集水管末端连通、汇集为一路管道，并与功率为20W、流量为3L/min的小型抽水泵相连；

步骤五，砌筑充填挡墙，待充填挡墙养护3天后开始充填采空区；

步骤六，待采空区充填结束后，启动小型抽水泵，将集水管内的泄滤水快速排至巷道水沟内，然后经水沟自流至水仓内；

步骤七，待集水管内不再有泄滤水排出后，关闭小型抽水泵电源，将其移至下个充填挡墙处继续循环使用，导水绳和集水管不再回收。

上例所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。