本發(fā)明屬于采礦領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬礦山井下采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

目前金屬礦山廣泛使用全尾砂充填采空區(qū)，全尾砂顆粒保水性強，脫水困難。全尾砂充填效果的優(yōu)劣關(guān)鍵在于脫水工藝是否可靠。如果脫水工藝不可靠，空場內(nèi)脫水效果不佳，則充填擋墻將承受較大的漿柱壓力，易造成井下跑砂的重大安全事故，同時也污染了整個井下作業(yè)環(huán)境，如果脫水工藝可靠，空場內(nèi)脫水狀態(tài)良好，充填擋墻受壓顯著變小，可以保證安全，而且充填體更密實，充填速度可明顯加快，也更有利于礦山的地壓管理與生產(chǎn)、環(huán)保管理。

目前國內(nèi)專利數(shù)據(jù)庫也有一些關(guān)于采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)的公開文獻報道：

例如：【申請?zhí)枴?01520777843.2，【申請日】2015.10.09，【名稱】全尾砂膏體充填脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括礦山的采空區(qū)和設(shè)置在采空區(qū)底部通道口處的密閉墻，濾水管布置在采空區(qū)底部沿采空區(qū)底板延伸敷設(shè)至采空區(qū)頂部，濾水管在采空區(qū)內(nèi)部采用“井”字形布置，并相互連通構(gòu)成網(wǎng)狀脫水結(jié)構(gòu)，在靠近密閉墻處，濾水管匯合成數(shù)根主濾水管并穿過密閉墻接入沉淀池。該系統(tǒng)密閉墻承載壓力較大，所采用的濾水管構(gòu)成的網(wǎng)狀脫水結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另外在敷設(shè)濾水管時，工作人員需要進入老采空區(qū)作業(yè)，因此，該實用新型作業(yè)難度大，成本高，安全性差。

例如：【申請?zhí)枴?01120111301.3，【申請日】2011.04.15，【名稱】一種用于地下金屬礦山采場嗣后充填料漿快速脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由設(shè)置在采場聯(lián)絡(luò)道中的磚砌弧形充填隔離墻和下端口固定在該充填隔離墻的濾水管構(gòu)成。系統(tǒng)中的充填隔離墻采用弧形，建造工藝復(fù)雜、承載壓力過大存在安全隱患、工期長；另外該實用新型的脫水系統(tǒng)有效的濾水面積較小，脫水效果明顯不好。

例如：【申請?zhí)枴?01520129442.6，【申請日】2015.03.06，【名稱】一種嗣后充填脫水裝置，該裝置采用貫通采空區(qū)和巷道的鉆孔排水，增加作業(yè)難度和成本，易發(fā)生料漿堵塞鉆孔現(xiàn)象，且充填過程中不能進行脫水，脫水效率較低。

另外，建造濾水管是建造采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)重要的部分。該領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中，為方便井下的運輸與安裝，所用濾水管大多有一定的柔性，當(dāng)采用這種濾水管時，濾水管因承受充填料漿很大的側(cè)向壓力有時會被擠扁，造成脫水系統(tǒng)癱瘓。

因此，現(xiàn)有采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)難度大、成本高、安全系數(shù)低，且無法實現(xiàn)快速有效安全的脫水，需要進一步進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)及其使用方法。該脫水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易行、成本低廉；可以使采空區(qū)充填體高效、穩(wěn)定地脫水，解決了充填體中的濾水管容易被擠扁的問題，工作人員和設(shè)備均無需進入老采空區(qū)作業(yè)，同時，設(shè)計出了一種施工簡單、建造工期短的充填擋墻。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)，包括采空區(qū)（1）、底部出礦巷道（2）、濾水管（3）、和充填擋墻（8），此系統(tǒng)還包括采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）、廢石反濾層（7）；所述的濾水管（3）管體下端與采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）相接觸。

所述的充填擋墻（8）由錨桿（13）、廢舊鋼軌（14）、金屬網(wǎng)（15）和過濾材料（11）組成，錨桿（13）錨固于底部出礦巷道（2）四壁內(nèi)，錨桿（13）上焊接廢舊鋼軌（14），構(gòu)成鋼軌網(wǎng)，金屬網(wǎng)（15）和過濾材料（11）綁扎在鋼軌網(wǎng)內(nèi)側(cè)。

所述的濾水管（3）由管壁鉆鑿有濾水孔（12）的硬性管道（9）和包裹在硬性管道外壁的過濾材料（11）組成；所述的濾水管（3）根據(jù)采空區(qū)的縱橫斷面以適合的網(wǎng)度布置。

優(yōu)選地，所述的濾水管網(wǎng)度布置隨著采空區(qū)實際尺寸和地質(zhì)條件確定，可以是2m*4m，3m*4m，5m*5m，7m*7m、8m*8m等。

優(yōu)選地，所述的硬性管道（9）是螺旋波紋管；所述的濾水孔（12）孔徑為5-10mm。

優(yōu)選地，所述的硬性管道（9）管內(nèi)裝有卵石（10），所述的卵石（10）粒度小于硬性管道（9）直徑的1/3。

優(yōu)選地，所述的過濾材料(11)是過濾布。

優(yōu)選地，所述的采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）應(yīng)填滿整個采空區(qū)底部，形成脫水層。

優(yōu)選地，所述的廢石反濾層（7）由堆積在底部出礦巷道（2）內(nèi)充填擋墻（8）預(yù)設(shè)處的廢石構(gòu)成，廢石反濾層（7）的頂端與出礦巷道（2）的頂部接觸。

優(yōu)選地，所述的充填擋墻（8）距廢石反濾層（7）底端水平距離1-2m。

本發(fā)明提供了一種充填脫水系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：

步驟1，采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）

步驟2，布置濾水管（3）

先在硬性管道（9）外壁鉆鑿濾水孔（12），后在管外壁包裹一層過濾材料（11），制成濾水管（3）；將制成的濾水管（3）管體下放到采空區(qū)（1），使管體下端接觸到采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4），后向硬性管道（9）管體內(nèi)加入卵石（10），此時濾水管（3）建造布置完畢；

步驟3，建造廢石反濾層（7）

將井下廢石搬運至充填擋墻（8）的預(yù)設(shè)區(qū)域，廢石反濾層（7）的頂端與出礦巷道（2）頂部接觸，利用廢石構(gòu)筑成廢石反濾層（7）；

步驟4，建造充填擋墻（8）

按預(yù)設(shè)的充填擋墻（8）距廢石反濾層（7）底端的水平距離，將錨桿（13）錨固于充填擋墻（8）的預(yù)設(shè)位置的底部出礦巷道（2）四壁內(nèi)，錨桿（13）上焊接廢舊鋼軌（14），構(gòu)成鋼軌網(wǎng)，后將金屬網(wǎng)（15）和過濾材料（11）綁扎在鋼軌網(wǎng)內(nèi)側(cè)，此時充填擋墻（8）建造完成；

步驟5，充填脫水

經(jīng)以上步驟，包括由采空區(qū)（1）、底部出礦巷道（2）、濾水管（3）、采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）、廢石反濾層（7）和充填擋墻（8）組成的整個采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)建造完成，此時開始進行充填，充填體中的水和充填體上方水（6）依次經(jīng)過濾水管（3）和采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石（4）流出，又經(jīng)廢石反濾層（7）和充填擋墻（8）后進入井下沉淀池，最后進入井下排水系統(tǒng)。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

1.充填體脫水高效，穩(wěn)定。

2.濾水管底端與空區(qū)底部遺留礦石與廢石接觸，利用空區(qū)底部遺留礦石與廢石中的間隙構(gòu)建脫水通道，工作人員和設(shè)備均無需再進入老采空區(qū)，保證了安全。

3.濾水管中放有卵石，濾水管不會被擠扁。

4.充填擋墻施工工藝簡單，建造速度快。

5.建造脫水系統(tǒng)的大部分材料均可以井下就地取材，總體建造成本低。

附圖說明

圖1為采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

1-采空區(qū)，2-底部出礦巷道，3-濾水管，4-采空區(qū)底部預(yù)留礦石與廢石，5-充填體，

6-充填體上方水，7-廢石反濾層，8-充填擋墻。

圖2為濾水管結(jié)構(gòu)示意圖。

9-硬性管道，10-卵石，11-過濾材料，12-濾水孔。

圖3為廢石反濾層與充填擋墻側(cè)剖面圖。

14-廢舊鋼軌，15-金屬網(wǎng)

圖4為充填擋墻示意圖。

13-錨桿。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于以下所描述具體實施方式的范圍。

某黃金礦山礦體厚度4米，傾角85度，中段高度50m，開采形成的采空區(qū)1沿走向長度為50m，采用階段空場嗣后充填。結(jié)合圖1，該礦由于回采礦房形成一個形狀為平行六面體的采空區(qū)，采空區(qū)底部有未出完的礦石與頂板脫落廢石，采空區(qū)底部每隔8m布置有底部出礦巷道5，該礦采用全尾砂充填采空區(qū)。

在充填工作開始之前，首先建造采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)。建造采空區(qū)充填脫水系統(tǒng)主要包括建造濾水管3、建造廢石反濾層7和充填擋墻8。

步驟1，建造布置濾水管3

先在螺旋波紋管9外壁凹槽內(nèi)鉆鑿孔徑為5-10mm的濾水孔12，后在管外壁包裹一層過濾材料11，制成濾水管3；將制成的濾水管3管體下放到采空區(qū)1，按照在采空區(qū)縱向長度以5m的間距布置，使管體下端接觸到采空區(qū)底部遺留礦石與廢石4，后向管體內(nèi)加入粒度小于螺旋波紋管9直徑1/3的卵石10防止螺旋波紋管9被充填體5擠扁，此時濾水管3建造布置完畢。

步驟2，建造廢石反濾層7

采用井下鏟運機將井下廢石搬運至擋墻的預(yù)設(shè)區(qū)域，廢石反濾層7的頂端與出礦巷道2頂部接觸，利用廢石構(gòu)筑成廢石反濾層7。

步驟3，建造充填擋墻8

將錨桿13錨固于距廢石反濾層7底端水平距離1-2m處的底部出礦巷道2四壁內(nèi)，錨桿13上焊接廢舊鋼軌14，構(gòu)成鋼軌網(wǎng)，后將金屬網(wǎng)15和過濾布11綁扎在鋼軌網(wǎng)內(nèi)側(cè)，此時充填擋墻8建造完成。

步驟4，充填脫水

經(jīng)以上步驟，包括由采空區(qū)1、底部出礦巷道2、濾水管3、采空區(qū)底部遺留礦石與廢石4、廢石反濾層7和充填擋墻8組成的整個采空區(qū)嗣后充填脫水系統(tǒng)建造完成，此時開始進行充填。充填體中的水和充填體上方水6先經(jīng)濾水管3和采空區(qū)底部遺留礦石與廢石4形成的石堆中流出，又經(jīng)廢石反濾層7和充填擋墻8后進入井下沉淀池，最后進入井下排水系統(tǒng)。

經(jīng)檢測，充填體脫水率為26%，充填擋墻未破壞，充填效果良好。

任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替換、外形尺寸改變的明顯變形形式，均落在本發(fā)明權(quán)利要求書的保護范圍內(nèi)。