[发明专利]一种充填挡墙及其构筑方法

说明书

本发明公开了一种充填挡墙，包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。本发明设计合理、结构简单且便于使用，相对于现有技术复杂的结构、平面形状的墙体以及复杂的建造过程，本发明采用了圆弧形的墙体来作为充填挡墙，使得砂浆对充填挡墙的作用力符合静水压力的力学模型特征，并利用弧面特点，进而在巷道走向上的力相应减小，同时横截面的惯性矩比直墙的惯性矩更大，抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。

技术领域

本发明属于填充采矿技术领域，具体地说，特别涉及一种充填挡墙及其构筑方法。

背景技术

充填挡墙是充填采矿法的有机组成。充填挡墙将料浆有效封闭在密闭采空区内，是保证充填料浆在采空区内实现预定功能的重要保障。充填挡墙的稳定性对井下采空区安全、人员设备的安全和采充周期的有效调节具有重要作用。

目前国内外矿山主要采用以下几类充填挡墙结构：混凝土挡墙、砖砌挡墙、木制挡墙、砂包挡墙、废石挡墙等。传统挡墙砌筑工程量大，同时抗弯能力差，容易产生局部位移变形开裂甚至倒塌，进而导致跑浆、漏浆事故发生。为避免出现墙体开裂跑浆事故，一般通过加厚挡墙，不但影响滤水效果，而且浪费人力物力，影响生产进度，增大采矿成本。

用尾砂作为充填料浆时，通过对填充过程中的受力分析发现：充填挡墙所受侧向压力主要为充填料浆对挡墙的静压力及充填体自身固化凝结产生的膨胀力。根据采用尾砂作为填充料浆的现场经验,充填料浆在采空区内存在一定时间的水化硬化过程。刚充入采空区未凝结硬化的充填料表现出静态悬浊液的特征。在静止的理想液体中，既不存在切应力，也不存在拉应力，只有压应力。质点间的作用力以及质点与器壁间的相互作用，都以压应力的形式存在。根据水力学概念，将这种压应力称之为静水压力。静水压力具有两点特性：一是静水压力作为压应力，其方向必然与受力面的内法线方向相同；二是在静止液体内的任意位置处，各个方向产生的压应力大小相等，与其受力面的方位形状等无关，其内聚力C、内摩擦角值均可视为零，进而作用在充填挡墙上的作用力可理想化为流态物料的静态压力，可用静水压力理论进行分析。

如图1所示，现有技术中采用的平直型墙体，墙体所受到砂浆的作用力均朝同一个方向。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种充填挡墙，包括圆弧形的墙体，且墙体的圆弧向采空区的内部凸起，该圆弧的弧度范围≤π，所述墙体采用可透水的砖块砌筑而成。

采用以上技术方案，本发明采用一堵圆弧形的挡墙作为充填挡墙，功能效果是能够对砂浆起到阻挡作用，其稳固性的理论依据是：刚刚充入采空区未凝结硬化的充填料表现出的是静态悬浊液，其力学模型可以按照静止的理想液体来建立，即不存在切应力和拉应力，只有压应力；质点间的作用力以及质点与器壁间的相互作用，都以压应力的形式存在，为静水压力。静水压力的特性是静水压力作为压应力，其方向必然与受力面的内法线方向相同，且静止液体内的任意位置处，各个方向产生的压应力大小相等，与其受力面的方位形状等无关。

因此，通过实际的力学测试和分析，圆弧形充填挡墙所受压力的方向并不是直墙的平面式，而是沿径向分布，总的压力是各点压力在墙身对称线上投影的总和，故总压力相应减小；另外，墙面为圆弧形，截面惯性矩较直墙大，故抗倾覆的能力和基于强度的安全性均提高了。

采用可透水的砖块来进行砌筑墙体，是为了帮助砂浆里面的水渗出，达到排水泄水的效果。

进一步，为了增强排水泄水效果，在所述墙体上设置有泄水孔。

进一步，为了防止砂浆排出，只让水渗出，所述泄水孔内设置有用于阻挡砂浆通过的反滤层。

进一步，为了稳固地砌筑，保证墙体的稳定性，所述墙体的墙根和/或墙端形成在对应处的凹槽内。