專利名稱：多功能濾水充填井及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山膠結(jié)充填領(lǐng)域，涉及一種濾水充填井及其使用方法，尤其是一種充填作業(yè)時能夠集濾水、一次砌井、通風、行人、緊急逃生為一體的多功能濾水充填井及其使用方法。背景發(fā)明充填作業(yè)時，由于充填料漿泌水無法及時排出，造成膠結(jié)劑與骨料離析，使充填體強度降低，增加礦山安全風險，需額外布置采礦輔助工程，導致采礦綜合成本高。充填井主要作用為安置充填管道使用；逃生通道主要是發(fā)生礦難時礦工自救的重要手段?，F(xiàn)階段國內(nèi)外礦山對于充填濾水、充填井、逃生通道普遍為單體設計，未見濾水、充填井、逃生通道綜合解決發(fā)明和設施，因此如何設計，整體兼顧成為充填法開采礦山的思維瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有發(fā)明的缺點，提供一種多功能濾水充填井及其使用方法，多功能濾水充填井包括圓桶形骨架、濾水層和排水系統(tǒng)，其中圓桶形骨架采用橫向圓鋼圈和縱向拉桿整體焊接支撐方式，濾水層包裹在圓桶形骨架外，排水系統(tǒng)設置在圓桶形骨架底部；所述濾水層由內(nèi)濾水層、中濾水層和外濾水層構(gòu)成。所述濾水充填井直徑1. 5m，高度與采礦進路等高。所述內(nèi)濾水層使用雙層焊接鋼網(wǎng)與圓桶形骨架捆扎聯(lián)接，鋼網(wǎng)網(wǎng)度 IOOmmX 100mm，采用Φ6mm圓鋼焊接。所述中間濾水層應用PET濾水材料包裹于內(nèi)濾水層表面，聯(lián)接方式為線縫合方式。所述PET濾水材料是透氣量750L/m2 · S at 250Pa,斷裂強度1350N/8 X 20cm,縱向拉裂強度2000KN/m，橫向拉裂強度4000KN/m的濾布。所述外濾水層包裹在中間濾水層表面，材料為雙層編織鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)度規(guī)格為 0. 75mm X0. 75mm，采用綁扎方式聯(lián)接。所述排水系統(tǒng)采用桶體底部開口法蘭聯(lián)接排水管方式；桶體側(cè)部垂直封堵板墻開口，開口尺寸為0100mm，厚度50_，高于巷道底板20cm 30cm。所述PET濾水材料的選取依據(jù)poiseuille定律V = ^ 式中v表示流體在介質(zhì)濾層中的流速，μ為流體粘度，L為通道的平均長度，de為通道的當量直徑，通過推導求出濾水體積速度、濾水材料性能、料漿性質(zhì)之間關(guān)系卞+ 2Fe = It27式中
4 μ(1-ε)Ζ KzSz
ε為濾水材料透水系數(shù)，t為時間，S為料漿顆粒比表面積，P為料漿濃度，Vtl為料漿流動速度，結(jié)合公式根據(jù)現(xiàn)有充填系統(tǒng)參數(shù)選用PET濾水材料，根據(jù)采場進路尺寸，計算濾水材料最大承壓值為80Pa，采用透氣量750L/m2 'S at 250Pa，斷裂強度1350N/8 X 20cm，縱向拉裂強度2000KN/m，橫向拉裂強度4000KN/m的濾布作為中層濾水材料。
所述多功能濾水充填井的用途，所述多功能濾水充填井利用鋼絲網(wǎng)及高效濾水層能夠?qū)⒊涮盍蠞{泌水等量排出，防止料漿采場內(nèi)離析，利于充填體強度提高；成井完整，充填結(jié)束后，充填進路中形成規(guī)則的預制充填井；提高充填接頂率，濾水充填井能夠?qū)⑦M路中的泌水排出，接頂率提高至95%以上；安全功能進路通風作用，濾水充填井層與層之間隨開采逐段延伸并與回風巷相通，提高條進路通風能力；逃生救生作用每條進路中均有有濾水充填井，內(nèi)設行人梯，作為逃生通道使用，增加進路第三逃生通道。本發(fā)明的多功能濾水充填井，應用于充填采礦法礦山充填濾水、通風、行人、砌井等。濾水充填井主要有圓桶形骨架、濾水層和排水系統(tǒng)三部分組成。主要特征表現(xiàn)為采場進路充填時，事先用鋼筋做圓桶形骨架，放置于充填小井位置，圓桶形骨架外層設置三層濾水裝置，內(nèi)層采用鋼網(wǎng)布置，中間層采用高效濾水材料布置，外層采用雙層編織鋼絲網(wǎng)布置， 便于過濾粗砂及保護濾布防止穿濾，待充填結(jié)束后，充填小井便一次形成。本發(fā)明的有益效果為，可以將充填料漿泌水及時排出，防止料漿離析，提高充填體強度；一次形成充填小井，防止了人員近似垂直鑿巖時發(fā)生冒落的危險；為員工在井下發(fā)生突發(fā)事故時提供了便捷的逃生通道；進路通風作用，濾水充填井層與層之間隨開采逐段延伸并與回風巷相通，提高條進路通風能力。


圖1為本發(fā)明的多功能濾水充填井制備過程圖；圖2為本發(fā)明的多功能濾水充填井結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的Z-Z面剖視圖。其中1為多功能濾水充填井直徑；2為多功能濾水充填井高度；3為排水口距底部距離；4為排水口直徑；5為法拉；6為雙層編制鋼絲網(wǎng)；7為高效濾水布；8為鋼網(wǎng)；9為充填管道；10為充填料漿；11為待充填空區(qū)；12為多功能充填濾水井；13為通過過濾層進入多功能濾水充填井中的水；14為排水管；15為外部固定掛鉤。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述參見圖1-3，本發(fā)明將濾水、充填井、逃生通道整體結(jié)合，主要考慮濾水充填井抗壓強度、濾水效率、排水方式等。濾水充填井直徑1.5m，高度與采礦進路等高。濾水充填井主要有圓桶形骨架、濾水層和排水系統(tǒng)三部分，濾水層分內(nèi)、中、外三層，包裹于圓桶形骨架外。
濾水充填井圓桶形骨架采用橫向圓鋼圈和縱向拉桿整體焊接支撐方式，縱橫向圓桶形骨架間距均為0.5m，材料為Φ12πιπι圓鋼。桶體上下截面端圓桶形骨架為開放式，采用中間濾水層綁扎覆蓋。 內(nèi)濾水層使用雙層焊接鋼網(wǎng)與圓桶形骨架捆扎聯(lián)接，基本作用是加強圓桶形骨架強度同時支撐濾布防止濾布承壓破損，鋼網(wǎng)網(wǎng)度IOOmmX 100mm，采用Φ6πιπι圓鋼焊接， 為礦山通用支護材料。中間濾水層應用PET濾水材料包裹于內(nèi)濾水層表面，聯(lián)接方式為
線縫合方式。濾水層材料的選取依據(jù)poiseuille定律
權(quán)利要求
1.一種多功能濾水充填井，其特征在于包括圓桶形骨架、濾水層和排水系統(tǒng)，其中圓桶形骨架采用橫向圓鋼圈和縱向拉桿整體焊接支撐方式，濾水層包裹在圓桶形骨架外，排水系統(tǒng)設置在圓桶形骨架底部；所述濾水層由內(nèi)濾水層、中濾水層和外濾水層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述多功能濾水充填井，其特征在于所述濾水充填井直徑1.5m，高度與采礦進路等高。
3.如權(quán)利要求1所述多功能濾水充填井，其特征在于所述內(nèi)濾水層使用雙層焊接鋼網(wǎng)與圓桶形骨架捆扎聯(lián)接，鋼網(wǎng)網(wǎng)度IOOmmX 100mm，采用Φ6mm圓鋼焊接。
4.如權(quán)利要求1所述多功能濾水充填井，其特征在于所述中間濾水層應用PET濾水材料包裹于內(nèi)濾水層表面，聯(lián)接方式為線縫合方式。
5.如權(quán)利要求4所述多功能濾水充填井，其特征在于所述PET濾水材料是透氣量 750L/m2 · S at 250Pa,斷裂強度1350N/8 X 20cm,縱向拉裂強度2000KN/m,橫向拉裂強度 4000KN/m的濾布。
6.如權(quán)利要求1所述多功能濾水充填井，其特征在于所述外濾水層包裹在中間濾水層表面，材料為雙層編織鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)度規(guī)格為0. 75mmX0. 75mm，采用綁扎方式聯(lián)接。
7.如權(quán)利要求1所述多功能濾水充填井，其特征在于所述排水系統(tǒng)采用桶體底部開口法蘭聯(lián)接排水管方式；桶體側(cè)部垂直封堵板墻開口，開口尺寸為0100mm，厚度50mm，高于巷道底板20cm 30cm。
8.如權(quán)利要求4所述多功能濾水充填井，其特征在于所述PET濾水材料的選取依據(jù)poiseuille定律
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述多功能濾水充填井的用途，其特征在于所述多功能濾水充填井利用鋼絲網(wǎng)及高效濾水層能夠?qū)⒊涮盍蠞{泌水等量排出，防止料漿采場內(nèi)離析，利于充填體強度提高；成井完整，充填結(jié)束后，充填進路中形成規(guī)則的預制充填井； 提高充填接頂率，濾水充填井能夠?qū)⑦M路中的泌水排出，接頂率提高至95%以上；安全功能進路通風作用，濾水充填井層與層之間隨開采逐段延伸并與回風巷相通，提高條進路通風能力；逃生救生作用每條進路中均有有濾水充填井，內(nèi)設行人梯，作為逃生通道使用， 增加進路第三逃生通道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能濾水充填井及其使用方法，包括圓桶形骨架、濾水層和排水系統(tǒng)，其中圓桶形骨架采用橫向圓鋼圈和縱向拉桿整體焊接支撐方式，濾水層包裹在圓桶形骨架外，排水系統(tǒng)設置于圓桶形骨架底部；所述濾水層由內(nèi)濾水層、中濾水層和外濾水層構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果為，可以將充填料漿泌水及時排出，防止料漿離析，提高充填體強度；一次形成充填小井，防止了人員近似垂直鑿巖時發(fā)生冒落的危險；為員工在井下發(fā)生突發(fā)事故時提供了便捷的逃生通道；采礦進路通風，濾水充填井層與層之間隨開采逐段延伸并與回風巷相通，提高采礦進路通風能力。
文檔編號E21F15/00GK102562151SQ20121000949
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者馮金慶, 周旭, 孔令君, 廖美權(quán), 李煒, 楊陸海, 林強, 白朝選 申請人:陜西煎茶嶺鎳業(yè)有限公司