一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构及施工方法

本发明涉及固废处理，特别涉及一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构及施工方法。

背景技术：

1、充填采矿法是一种通过在采矿过程中同步填充采空区以确保矿井稳定性和地表控制的采矿技术。这种方法特别适用于那些围岩稳定性差、地表不允许塌陷、开采稀有或贵重矿石、高品位矿床、存在自燃风险以及地质条件复杂的矿床。在充填采矿法中，随着回采工作面的不断向前推进，采用不同的充填材料和方式对已经开采过的空间进行填充。充填采矿方法在矿山开采领域的广泛应用，为“以渣定产”带来的采矿“瓶颈”问题提供了一种有效的解决思路。为实现规模化的充填，充填浆料的运输路径一般有几公里到十一公里不等。因此充填浆料的含水量较大，这就导致充填体在胶结过程中或胶结完成后有大量多余的水需排出。为保证充填体的强度发展能尽快满足周围区域的回采，如何安全、迅速的排出多余水分是充填采矿中的一个关键问题。

2、现有的部分挡墙采用定制的负泊松比砌块通过层层堆砌成拱形挡墙，将竖向荷载转化为水平推力传递给两侧岩体，得到了一种砌筑的透水挡墙。但在挡墙纵向需要嵌入固定板，且层以层之间需要板扎连接，因此充填挡墙的结构整体性受到影响。且充填挡墙与两侧采场岩体之间仍需浇筑混凝土连接，在等待充填的时间问题上，并没有明显优势。另外，该充填挡墙需要在拱脚两侧将回采矿道修整成规则的横截面，这不利于拱脚剪力的传递。当充填深度较大时，拱结构的截面厚度过大会导致拱脚岩体的修整时岩体的整体稳定性受到影响，以及堆砌层数过多时结构的整体性不良等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构及施工方法，解决矿山采空区回填时填充浆料的含水量较大，现有的填充挡墙结构不能很好快速排出多余水分的问题。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，包括挡墙，所述挡墙通过纵向肋和横向肋连接形成格构式拱形，且挡墙面向待填充区域凸起，挡墙的拱脚与采空区的岩体锚固，格构的中空区域形成滤水孔。

3、进一步，所述纵向肋肋宽范围为200-300mm，横向肋肋宽范围为150-200mm，所述纵向肋和横向肋的肋高范围为400-700mm。该尺寸可以适用充填深度在4-12m，纵向尺寸为4-8m的回采矿道采空区，满足大部分充填的需求。

4、进一步，所述拱脚两端上缘设有扩大头，扩大头从拱两侧最末端的滤水孔开始，逐渐向岩壁延伸，形成一个坡面。

5、进一步，所述扩大头在岩壁处的最高点与所述最末端的滤水孔之间的高差控制在200mm-400mm。

6、进一步，所述挡墙的扩大脚处铺设防水层，且防水层沿着岩壁向待填充区域方向向上铺设，防水层的最高点高于扩大脚的最高点80mm-100mm，防水层下端延伸至最末端的滤水孔孔壁。以防止水沿着岩壁下渗，影响挡墙与岩体的连接。

7、进一步，所述横向肋的上边缘设有横向钢筋，所述纵向肋的上边缘设有纵向钢筋，所述纵向钢筋和横向钢筋组合成钢筋网。

8、进一步，所述挡墙与岩体之间设有锚杆，锚杆沿纵向肋方向设置，且每间隔一根纵向肋布置一根锚杆。

9、进一步，所述待填充区域设有滤水管，且滤水管插入挡墙的滤水孔中。

10、本方案产生的有益效果是：

11、(1)拱脚与岩体连接处不需要大面积修整，结构可以适应各种不规则的开挖断面。粗糙断面更有利于力的传递，同时减少了断面修整这一工序，可以有效提高生产效率，降低生产成本；通过滤水孔、预留的滤水管可以有效滤除填充体的多余水分；具备高效的滤水功能。

12、(2)挡墙端部的扩大脚实现对侧壁水流的有效引导。能将充填体中的多余水分迅速排出，保障了充填体强度的正常发展以及结构与岩体之间的稳固连接，为下一阶段的开采作业创造了有利条件。

13、(3)通过调整肋的截面尺寸、钢筋的横截面面积及相应布置方式来适应不同充填深度、充填宽度的充填问题，有效提高了矿山开采经济效益。

14、一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构的施工方法，包括以下步骤：

15、步骤s01：将锚杆固定在岩体上，将纵向钢筋弯曲成拱形，纵向钢筋两侧与锚杆的接头绑扎；横向钢筋两侧与岩壁接触位置打孔，孔深120mm-160mm,并将横向钢筋深入孔内；未与锚杆连接的纵向钢筋采用与横向钢筋相同方式与岩壁连接；横向钢筋与纵向钢筋绑扎成钢筋网；

16、步骤s02：布置下缘模板和下缘支撑体系，挡墙结构下缘支撑体系沿纵肋方向布置，并形成拱形；然后布置上缘模板，上缘模板沿横向分阶段布置；

17、步骤s03：根据上缘模板的布置情况分阶段布置格构孔的侧壁模板；

18、步骤s04：混凝土沿纵向从两端部分别开始并分阶段浇筑；

19、步骤s05：混凝土养护成型，拆除上缘模板和格构孔的侧壁模板；然后拆除下缘模板以及下部支撑体系。

20、混凝土浇筑时配合上缘模板进行分阶段浇筑，直至完成整个挡墙的浇筑；采用连续浇筑工艺，实现格构式拱形挡墙整体现浇成型，使拱结构与两侧岩体协同受力；同时墙体内部没有裂缝或空隙，挡墙整体性也会得到保证，从而增强了结构抵抗变形和破坏的能力。另外，上一阶段浇筑结束后，其上缘模板可以作为下一阶段上缘模板施工以及浇筑时的操作平台，为挡墙的连续施工提供了有利保障。

21、进一步，所述步骤s04中分阶段浇筑采用以下方式；先在沿纵向两侧已布置上缘模板区域浇筑混凝土，在完成该区域约50％-70％的浇筑量后，然后再布置下一阶段的上缘模板，每阶段约向纵向延伸1.0-1.5mm。

22、分阶段浇筑可以降低单次浇筑的体积和重量，便于施工机械操作和模板支护，提高施工的可实施性。同时也有利于混凝土能充分填满挡墙浇筑区域的纵横肋，保障混凝土的浇筑质量。

技术特征：

1.一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：包括挡墙，所述挡墙通过纵向肋和横向肋连接形成格构式拱形，且挡墙面向待填充区域凸起，挡墙的拱脚与采空区的岩体锚固，格构的中空区域形成滤水孔。

2.根据权利要求1所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述纵向肋肋宽范围为200-300mm，横向肋肋宽范围为150-200mm，所述纵向肋和横向肋的肋高范围为400-700mm。

3.根据权利要求1所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述拱脚两端上缘设有扩大头，扩大头从拱两侧最末端的滤水孔开始，逐渐向岩壁延伸，形成一个坡面。

4.根据权利要求3所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述扩大头在岩壁处的最高点与所述最末端的滤水孔之间的高差控制在200mm-400mm。

5.根据权利要求3所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述挡墙的扩大脚处铺设防水层，且防水层沿着岩壁向待填充区域方向向上铺设，防水层的最高点高于扩大脚的最高点80mm-100mm，防水层下端延伸至最末端的滤水孔孔壁。

6.根据权利要求1所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述横向肋的上边缘设有横向钢筋，所述纵向肋的上边缘设有纵向钢筋，所述纵向钢筋和横向钢筋组合成钢筋网。

7.根据权利要求1所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述挡墙与岩体之间设有锚杆，锚杆沿纵向肋方向设置，且每间隔一根纵向肋布置一根锚杆。

8.根据权利要求1所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构，其特征在于：所述待填充区域设有滤水管，且滤水管插入挡墙的滤水孔中。

9.一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构的施工方法，其特征在于：所述步骤s04中分阶段浇筑采用以下方式；先在沿纵向两侧已布置上缘模板区域浇筑混凝土，在完成该区域约50％-70％的浇筑量后，然后再布置下一阶段的上缘模板，每阶段约向纵向延伸1.0-1.5mm。

技术总结本申请涉及固废处理技术领域，具体公开了一种格构式拱形整体现浇式滤水挡墙结构及施工方法，包括挡墙，所述挡墙通过纵向肋和横向肋连接形成格构式拱形，且挡墙面向待填充区域凸起，挡墙的拱脚与采空区的岩体锚固，格构的中空区域形成滤水孔。所述拱脚两端上缘设有扩大头，扩大头从拱两侧最末端的滤水孔开始，逐渐向岩壁延伸，形成一个坡面；扩大头在岩壁处的最高点与所述最末端的滤水孔之间的高差控制在200mm‑400mm。本专利的目的在于矿山采空区回填时填充浆料的含水量较大，现有的填充挡墙结构不能很好快速排出多余水分的问题。技术研发人员：任旭,徐韦洪,徐桂弘,张杰,张燕,段莉,何立,陈孜伟受保护的技术使用者：贵州理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/30