一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法与流程

本发明于分支溜井充填，尤其涉及一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法。

背景技术：

1、某矿山深部溜破系统，包括竖直的1#矿石溜井、2#废石溜井、与所述两条主溜井侧向相通的斜溜井、以及位于所述主溜井和斜溜井的下井口下方的破碎硐室。因采区穿过的岩层节理发育、破碎、整体性差，建成投产后，经多年溜矿冲击，1#溜井在中上部位分支溜井其底部放矿漏斗20米以上出现原约横截面积10m2垮塌至最大约200m2的近4500m3总体积的垮塌，该分支溜井由于已无法修复还需在垮塌范围外另设计分支溜井以避免影响上部中段生产供矿，该垮塌分支溜井一是严重影响了周边2#溜井的稳固；二是溜井上部中段车场区域卸矿运输巷下部为垮塌空区，存在很大安全隐患；三是严重的时候会导致两个或多个溜井贯穿，导致整个溜矿系统报废；四是岩层垮塌处分支复合节理裂隙十分发育，要防止治理期间再次发生垮塌。因此需最快速度对1#主溜井中上部分支溜井进行加固治理，治理期间不影响下部及周边溜矿井正常生产。

2、若采用c20浇砼回填该垮塌分支溜井，一是混凝土的生产成本和运输成本高，受混凝土材料地面向井下提升系统下放制约，在不影响系统生产条件下平均浇灌能力约50m3/日，治理施工工期需45天左右，同时倒入溜井中的混凝土少量析水仍可能在长时间条件下进一步软化节理发育分支溜井垮塌区岩层，在较长治理期间不能预防井内新的塌方或造成1#、2#主溜井贯通报废停产。

3、若采用该矿分级尾砂胶结充填工艺处理该报废分支溜井垮塌空区隐患，虽然可一定程度提高空区治理效率，但需先拆除分支溜井的放矿钢结构振动放矿斗并需制作1m厚的钢筋混凝土充填挡墙进行封闭，由于该井口放矿斗下方的溜井车场和破碎硐室仍有供矿生产，拆除分支溜井放矿设施及制作充填挡墙势必影响该分段主溜井的供矿生产和直接在垮塌空区下部的主溜井边作业存在井筒高空与受限空间及动火作业等多种极高风险生产作业问题；另外在采用平均73％的料浆浓度及1：5灰砂比料浆时，整个分支溜井充填料浆泌水将至少达500m3，若单次按其充填系统最大能力1000m3进行充填，每次充填泌水也将达100m3以上，大量充填料浆泌水对该分支溜井下部井口硐室或岩缝渗出，进入该分支溜井下部的生产主溜井内时均会容易造成溜井放矿垮斗、发生泥石流等事故隐患。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，是为主溜井局部的充填治理提供一种安全、高效、快速的抢险方法，避免了影响矿山安全生产并减小因治理施工周期过长造成溜矿系统围岩垮塌多条井相互贯通的风险。

2、为实现上述目的，本发明的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法的具体技术方案如下：

3、一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，包括以下步骤；

4、s1:防水措施:对分支溜井底部漏头无挡墙密闭防水；

5、s2:充填工艺:采用本矿分级粗尾砂作为充填骨料，利用矿山充填胶固料厂设备生产改性硫铝酸盐水泥，作为充填固结剂，实现高水、速凝、早强的尾砂胶结充填工艺；

6、s3:充填系统:用该矿现有立式砂仓充填系统。

7、进一步，所述步骤s1对分支溜井底部漏头无挡墙密闭防水时先将1#主溜井塌方的分支溜井将内部渣石出空后在井口最上方向溜井丢入长宽为2m×2m钠基膨润土防水毯，再倒入废石压实，最后倒入c20商砼先在分支溜井内垮塌空区下部确保废石与防水毯形成井底高强度密闭阻水塞。钠基膨润土防渗毯内可形成许多小的纤维空间，使膨润土颗粒不能随意滚动，在遇水时膨润土颗粒会吸水急剧膨胀，在上下两层土工布和刺针的限制下，在毯内迅速横向扩张联结形成高密度的粘稠状胶体防水层，吸水膨胀后的钠基膨润土的透水系数会降到k＝α×10-9cm/s(α＝1～9)以下，有效地防止后期充填料浆凝固前泌水的渗漏。

8、进一步，从井口投入所述钠基膨润土防水毯的数量为百条。

9、进一步，倒入所述的废石为30立方米。

10、进一步，倒入所述c20商砼为50立方米。

11、进一步，所述步骤s2采用高水、速凝、早强的尾砂胶结充填，利用该矿充填胶固料厂球磨机等设备生产一种改性硫铝酸盐水泥，具体配方为硫铝酸盐水泥熟料占比8％-20％、选铁高炉水淬渣或s95微矿粉30％-55％、电厂脱硫石膏20％-30％、电石渣3％-6％及固态硅酸钠0.6％-1.5％共同磨细至比表面积4000cm2/g，制成的具有高早强性能的水硬性胶凝材料替代胶固粉或普通水泥作为充填固结剂；另外该改性硫铝酸盐水泥物理性能主要为初凝时间≥30min；终凝时间≤90min，0.08mm方格筛筛余不大于3.0％，其单位用水量为自身质量的2.5倍以上。因此，改性硫铝酸盐水泥用于尾砂胶结充填料浆进入空区后，随着水化反应进行，30分钟时间后很快能将充填料浆多余水固化形成钙钒石，高水材料结晶体不断长大，并填补水泥石内孔隙结构，这种体积增长在有限空间进行，对井筒和地层均产生预应力，因而增加水泥石与井壁、地层两界面的胶结力，3小时内充填体的抗压强度达到1mpa以上，避免大量的充填料浆泌水淤积井内形成隐患的同时还大幅降低了充填体的渗透压力。

12、进一步，所述步骤s3用该矿现有立式砂仓充填，采用分级粗尾砂作为充填骨料，平均充填浓度70％，灰砂比1：5。选厂浓度为18％浓度尾矿浆由充填站碴浆泵分别打入立式砂仓顶的φ150水力旋流器进行分级，分级粗粒尾砂落入立式砂仓中作为充填骨料。进行充填放砂时，打开立式砂仓底部的放砂闸门，分别通过仓底环形喷管高压风与高压水的“风水联动造浆方式”，控制放出70％浓度砂浆至搅拌桶，同时水泥仓中的充填胶结材料通过螺旋电子称计量给进入搅拌桶共同进行搅拌，搅拌及输送平均浓度70％，井下管路两相流自流输送方式进入该1#溜矿井上口。

13、本发明的优点在于：

14、本发明方法简单、安全可靠，节省材料和减少了工期又降低了治理成本，利用现有设备和系统，如立式砂仓充填系统，提高了治理的可行性和效率，防止了对周边溜井的影响，避免因施工或充填泌水等影响矿山生产，保证了垮塌溜井的充填效果。隐患治理工作效率大幅提高，施工周期由原1个半月减少至10天以内，本发明治理施工安全条件得到保障，避免了如井口作业、动火作业、高空作业和受限空区等危险作业的审批和管理环节。缩短了治理时间又确保治理效果，防止了对周边溜井影响和避免充填治理期间因施工或充填泌水等影响矿山生产，减小了治理期间继续垮塌与其他井贯通的风险。

1.一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，所述步骤s1对分支溜井底部漏头无挡墙密闭防水时先将1#主溜井塌方的分支溜井将内部渣石出空后在井口最上方向溜井丢入长宽为2m×2m钠基膨润土防水毯，再倒入废石压实，最后倒入c20商砼先在分支溜井内垮塌空区下部确保废石与防水毯形成井底高强度密闭阻水塞。钠基膨润土防渗毯内可形成许多小的纤维空间，使膨润土颗粒不能随意滚动，在遇水时膨润土颗粒会吸水急剧膨胀，在上下两层土工布和刺针的限制下，在毯内迅速横向扩张联结形成高密度的粘稠状胶体防水层，吸水膨胀后的钠基膨润土的透水系数会降到k＝α×10-9cm/s(α＝1～9)以下，有效地防止后期充填料浆凝固前泌水的渗漏。

3.根据权利要求2所述的所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，投入所述钠基膨润土防水毯的数量为百条。

4.根据权利要求2所述的所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，倒入所述的废石为30立方米。

5.据权利要求2所述的所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，倒入所述c20商砼为50立方米。

6.根据权利要求1所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，所述步骤s2采用高水、速凝、早强的尾砂胶结充填，利用该矿充填胶固料厂球磨机等设备生产一种改性硫铝酸盐水泥，具体配方为硫铝酸盐水泥熟料占比8％-20％、选铁高炉水淬渣或s95微矿粉30％-55％、电厂脱硫石膏20％-30％、电石渣3％-6％及固态硅酸钠0.6％-1.5％共同磨细至比表面积4000cm2/g，制成的具有高早强性能的水硬性胶凝材料替代胶固粉或普通水泥作为充填固结剂；另外该改性硫铝酸盐水泥物理性能主要为初凝时间≥30min；终凝时间≤90min，0.08mm方格筛筛余不大于3.0％，其单位用水量为自身质量的2.5倍以上。因此，改性硫铝酸盐水泥用于尾砂胶结充填料浆进入空区后，随着水化反应进行，30分钟时间后很快能将充填料浆多余水固化形成钙钒石，高水材料结晶体不断长大，并填补水泥石内孔隙结构，这种体积增长在有限空间进行，对井筒和地层均产生预应力，因而增加水泥石与井壁、地层两界面的胶结力，3小时内充填体的抗压强度达到1mpa以上，避免大量的充填料浆泌水淤积井内形成隐患的同时还大幅降低了充填体的渗透压力。

7.根据权利要求1所述的一种矿山溜破系统垮塌分支溜井充填治理方法，其特征在于，所述步骤s3用该矿现有立式砂仓充填，采用分级粗尾砂作为充填骨料，平均充填浓度70％，灰砂比1：5。选厂浓度为18％浓度尾矿浆由充填站碴浆泵分别打入立式砂仓顶的φ150水力旋流器进行分级，分级粗粒尾砂落入立式砂仓中作为充填骨料。进行充填放砂时，打开立式砂仓底部的放砂闸门，分别通过仓底环形喷管高压风与高压水的“风水联动造浆方式”，控制放出70％浓度砂浆至搅拌桶，同时水泥仓中的充填胶结材料通过螺旋电子称计量给进入搅拌桶共同进行搅拌，搅拌及输送平均浓度70％，井下管路两相流自流输送方式进入该1#溜矿井上口。