专利名称：一种人工矿柱的构筑方法
技术领域：
本发明属于矿山开采领域，涉及一种人工矿柱的构筑方法。
技术背景在金属矿床充填开采过程中，常用的充填方法有水力充填(全尾砂，尾 砂+水泥)、干式充填(废石)，应用这些方法都必须设计繁杂的充填系统。该 系统投资大，工期长，充填设施的维护困难，充填过程中还存在"难接顶"、 "充填效率低"、"充填体强度不够"等问题。同时因充填系统的相对固定， 增加了许多辅助的充填井、充填孔、滤水井以及充填管路等，给系统的维护 带来了困难。另外，传统的矿柱构筑方法还存在耗水量大的缺点，不适合在 缺水地区的矿山应用。发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种人工矿柱的构筑方法，该方法 具有耗水量小、易于实施等优点。本发明的目的是使矿柱稳定性更好、支承效果好、设备移动方便、效率 高、工程量少、造价低，从而更加适于实用。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于用纵向钢管和横向钢管在采空 区内架设钢管骨架，在采空区内设置注浆管，用输浆管连接注浆管和注浆泵， 由注浆泵通过输浆管和注浆管向采空区泵入浆液。部分或全部所述的纵向钢管和/或横向钢管上开有注浆孔，兼作注浆管。所述的注浆管(部分或全部独 立的注浆管，非兼做注浆管的钢管)设置在纵向钢管外部或内部。所述钢管骨架由纵向钢管和横向钢管通过脚手架搭接而成。在注浆泵向采空区泵入浆液前，先往采空区直接填入废石。作为改进，在注浆初期采用稠浆(水灰比为0.5:1 0.8:1的浆液)灌注， 当废石间空隙逐渐被充填而变小后，再采用较稀浆液(水灰比为1.5:1 1:1 的浆液)，并加大注浆压力进行注浆。所述的纵向钢管的间距范围是2.50m-10.0m，横向钢管的间距范围是 2.50m 10.0m。所述的注浆泵的注浆压力在范围O.(KlO.OMPa内可调。作为改进，所述的注浆泵为可移动的注浆设备。所述的注浆泵为多台， 通过多条输浆管与多根注浆管连接。本发明的有益效果有与现有技术相比，本发明将单一的用混凝土构筑人工矿柱的方法引入了 钢管骨架和注浆技术，充分挖掘了钢管骨架的承载力性能，使矿柱的承载力 值大幅度提高，稳定性更好。该构筑人工矿柱的方法彻底打破充填系统相对 固定而灵活性差、维护困难的瓶颈。本发明提出的方法设计合理、设备结构简单、构思巧妙、技术先进、质 量可靠，与传统的构造人工矿柱的方法相比，主要具有以下的一些优点1."多泵连注"、"多管连注"、"分层间注"(当分段高度较高，人工矿柱 尺寸较大时，可以分层采用间歇式注浆处理。)，可解决注浆效率低的问题；2. 由纵向钢管和横向钢管组成的钢管骨架，脚手架管包含在充填体中，可 解决矿山充填技术中"难接顶"问题(目前采用的水力充填(全尾砂，尾砂+ 水泥)在滤水井滤水，充填体失水固结过程中，产生"锅底形"或"凹面"， 充填体与围岩接触部不紧密，存在空隙)，大大提高人工矿柱的稳定性；3. 耗水量少，可满足西部缺水地区矿山开采的需要；因大部分采空区用废 石充填，浆液只需填充废石的空隙，还可尽量提高浆液的浓度，减少用水的 比例。4. 工程量少、造价低，特别适合中小矿山采用；5. 工艺简单、操作方便、施工进度快。图2是沿图1中A—A线剖视图； 图3是注浆设备连接关系示意图； 图4是兼作注浆管的纵、横向钢管结构示意图； 图5是沿图4中B—B线剖视图；图6是只作为钢管骨架的纵向钢管(方式一外附注浆管；方式二内附注浆管)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。 实施例1:图1，图2，图3是本发明的示意图。图1中5为废石,所在区域为废石充
填的采空区；中间斜线部分为矿体；矿体左侧为未进行废石充填的采空区(中 间只布设了钢管骨架)。首先在采空区内充入20cm厚的废石作为垫层，然后依据人工矿柱强度要 求、所选浆液浓度、浆液扩散半径等确定纵向钢管1之间的间距，横向钢管2 之间的间距，以及纵向钢管1和横向钢管2的数目。(在-^般情况下，纵向管 的间距范围是2.50m-10.0m，横向管的间距范围是2.50m-10.0m)将纵向钢管 1和横向钢管2用脚手架4搭接，形成钢管骨架。部分纵向钢管1兼作注浆管, 上面开有注浆孔7,可以通过注浆压力的大小来确定注浆孔7的数量和半径。 将注浆管3与输浆胶管8 (输浆管)连接，输浆胶管8与注浆泵6连接。矿柱 采出后，将掘进产生的废石5通过铲运机或带式输送机直接充入采空区。然后通过注浆泵6将水泥浆液10由输浆胶管8输入纵向钢管1和注浆管 3，通过观察压力表9来控制注浆泵6的压力。压力范围O.O-lO.OMPa。注浆 完毕后可将相关的设备和管道移至新的充填部位。通过注浆泵向开有注浆孔的钢管和注浆管内泵送水泥浆液。在进行注浆 时，浆液由注浆泵输入到输浆胶管和开有注浆孔的钢管。多个垂直的钢管组 成多点注浆，扩散形成一个注浆条带，由于有钢管骨架的连接作用和支撑作 用，可以使这个钢管骨架和废石注浆胶结充填体的稳定性大大提高，起到构 筑人工矿柱的目的。在废石松散体中注浆，因为空隙较大，为了控制浆液的 扩散距离，在注浆初期采用稠浆灌注，当空隙逐渐被充填而变小后，再采用 较稀浆液，使浆液能渗入到更远的区域，并加大注浆压力进行注浆，以利用 高压注浆的劈裂作用使人工矿柱更加密实，稳定性更加理想。但是，在本发明的技术领域内，只要具备基本知识，就可以对本发明的 实施方式进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护申请，其保护范围应包括具有上述技术特征的一切变化方式。以上所述，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。虽然本发明己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。
权利要求
1. 一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于用纵向钢管和横向钢管在采空区内架设钢管骨架，在采空区内设置注浆管，用输浆管连接注浆管和注浆泵，由注浆泵通过输浆管和注浆管向采空区泵入浆液。
2. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于部分或全部 所述的纵向钢管和/或横向钢管上开有注浆孔，兼作注浆管。
3. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于所述的注浆 管设置在纵向钢管外部或内部。
4. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于，所述钢管骨 架由纵向钢管和横向钢管通过脚手架搭接而成。
5. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于在注浆泵向 采空区泵入浆液前，先往采空区直接填入废石。
6. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于在注浆初期采用水灰比为0.5:1 0.8:1的浆液灌注，当废石间空隙逐渐被充填而变小 后，再采用水灰比为1.5:1 1:1的浆液，并加大注浆压力进行注浆。
7. 如权利要求1所述的一种构筑人工矿柱的方法，其特征在于所述的纵向 钢管的间距范围是2.50m-10.0m，横向钢管的间距范围是2.50m 10.0m。
8. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于所述的注浆 泵的注浆压力在范围0.0 10.0MPa内可调。
9. 如权利要求1所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于所述的注浆 泵为可移动的注浆设备。
10. 如权利要求1至9之一所述的一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于所 述的注浆泵为多台，通过多条输浆管与多根注浆管连接。
全文摘要
本发明公开了一种人工矿柱的构筑方法，其特征在于用纵向钢管和横向钢管在采空区内架设钢管骨架，在采空区内设置注浆管，用输浆管连接注浆管和注浆泵，由注浆泵通过输浆管和注浆管向采空区泵入浆液。部分或全部所述的纵向钢管和/或横向钢管上开有注浆孔，兼作注浆管。采用该方法构筑的人工矿柱具有稳定性好、耗水量小、结构简单等优点。
文档编号E21F15/08GK101270672SQ20081003123
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者周科平, 邓红卫 申请人:中南大学