[发明专利]全尾砂膏体充填脱水系统及其建造方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山采空区充填技术，特别是指利用全尾砂膏体来充填脱水的系统及其建造方法。

背景技术

矿山开采活动往往造成山体内部架空，为了防止地表沉陷，需要对矿山采空区进行填充处理，全尾砂膏体充填是常用的充填办法。全尾砂膏体充填是通过机械设备将膏体或似膏体尾砂填充进矿山采空区内，待其脱水、硬化后反过来支撑矿山山体，从而达到防止地表沉陷的目的。充填过程所用的膏体或似膏体尾砂是浓度大于70%的高浓度尾砂浆，其含水量约30%，膏体尾砂只有充分脱水稳定后才能有效控制空区地压，因此全尾砂膏体脱水是非常重要的环节。

非胶结充填技术是全尾砂膏体充填技术中的一种，即采用全尾砂膏体（或近似膏体）充填采空区，不加胶结材料，依靠尾砂自然沉降脱水，非胶结充填技术操作简单，成本低廉，为许多矿区所青睐。但是非胶结充填往往存在安全隐患，因为自然沉降脱水时间较长，尾砂水不能及时排出，使得充填体长时间处在高含水状态，会造成采空区底部密闭墙承受压力较大，影响密闭墙的稳定，对人员及设备安全构成威胁，增加井下作业风险。如何将膏体或似膏体尾砂浆体中的重力水尽快滤出，使充填体达到稳定，是矿山井下尾砂非胶结充填的一个难题。

国内专利数据库也有一些关于的矿山采空区尾砂填充脱水技术的公开文献报道：

例如：【申请号】CN201210565190.2，【申请日】2012.12.24，【名称】一种大范围采空区群充填处理方法，其技术方案是：划分充填单元，选择充填材料，布置充填管道；根据计算确定充填挡墙厚度并进行现场施工，充填挡墙内部预留排水孔和滤水孔，并在充填挡墙后面堆置废石堆反滤层；布置滤水管，并通过充填挡墙的滤水孔伸出墙外；在最高点处施工充填钻孔，直径133mm-150mm，作为高位放料点，确保接顶，同时应根据实际情况施工相应数量的充填钻孔，进行交替充填。但是该发明不适用于非胶结充填，因为数量有限的滤水管达不到快速脱水的目的，过长的脱水期，增加地表沉陷风险。

例如：【申请号】CN201420161397.8，【申请日】2014.04.04，【名称】尾砂胶结充填脱排水装置，公开了一种尾砂胶结充填脱排水装置，它包括充填隔墙和互相平行设置的若干根排水管，排水管的一端从充填隔墙穿出；在每一根排水管上分别通过三通连接有若干根滤水管；所述的滤水管走向均与排水管垂直。保证了滤水管路与充填体能够均匀接触，且接触面积较大，确保了充填体有良好的透水性。排水管与滤水管底部直接联通，滤水效果更好。同样的，该实用新型的若干根滤水管也达不到快速脱水的目的，而且弯曲、冗长的排水通道极易发生堵塞。

例如：【申请号】CN201320446777.1，【申请日】2013.07.25，【名称】一种尾砂充填模袋筑坝排水装置，该装置包括尾砂充填模袋筑坝，尾砂充填模袋筑坝包括用尾砂充填土工模袋构成的多层模袋坝，在每层模袋坝上表面间隔设软式透水管。所述软式透水管由弹性材料弯成螺旋状后外包一层透水性土工材料。通过软式透水管将尾砂充填模袋筑坝过程中及结束后模袋坝体内部的渗水及时有序集中排出。所述尾砂充填模袋筑坝是利用尾砂造浆后通过水力输送充填入铺设在坝基上的土工模袋内而形成坝体的一种新型筑坝方法。该实用新型能起到脱水作用，但是操作繁琐，排水效率不高。

因此，现有尾砂填充脱水技术存在脱水效率低，容易拥堵的问题，达不到快速脱水的目的，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有尾砂填充脱水技术的脱水效率低、容易拥堵的问题，提供了一种快速、稳定的全尾砂膏体充填脱水系统，同时给出了相应的建造方法。

本发明的全尾砂膏体充填脱水系统，包括矿山的采空区和设置在采空区底部通道口处的密闭墙，滤水管布置在采空区底部并沿采空区斜底板延伸敷设至采空区顶部，滤水管在采空区内部采用“井”型布置，并相互连通构成网状脱水结构，在靠近密闭墙处，滤水管汇合成数根主滤水管，主滤水管从采空区底部接出，穿过密闭墙接入沉淀池，滤水管由带排水孔的承压管和包裹在承压管外壁的滤布组合而成。

构成网状脱水结构的两两交汇的滤水管之间采用垂直三通管连通，滤水管采用聚氯乙烯承压管（可选用PE100（SDR11）聚氯乙烯承压管），承压管的直径为50mm，厚度为4.6mm，承压值为1.6MPa。

所述排水孔直径为15—20mm，采用梅花型布置，排水孔之间间隔30mm。所述滤布目数为60—80目，其目的是只允许水通过，阻止尾砂进入滤水管，从而实现尾砂脱水。敷设在采空区底部的滤水管采用废石挤压固定，在倾斜底板的滤水管采用锚固方式固定。