浮箱装置的布置方法及浮箱装置与流程

本技术涉及采矿充填，尤其涉及浮箱装置的布置方法及浮箱装置。

背景技术：

1、在开采深部、高价值、围岩不稳固矿体时，通常使用下向进路式充填采矿法。在施工时，进路式采空区的充填接顶效果对顶板稳定性有显著影响，现有研究表明接顶率提高2％，顶板最大拉应力和应力集中区域可降低约5％。因此，提高采空区充填接顶效果对顶板稳定性和安全生产有着重要意义。

2、目前，下向进路式采空区在进行充填接顶时，存在以下问题：第一方面充填料浆难以充满采空区，采空区的充填挡墙与顶板必然存在一定间隙，导致料浆只能充填至挡墙的高度；第二方面采空区内存在三角形未接顶区域，受充填料浆流动性限制，料浆无法在采场内流平，导致尾部存在三角形未接顶区域；第三方面充填料浆部分沉缩，受充填料浆自身性质影响，充填体会产生2％左右的沉缩量，导致充填体难以接顶。

3、公开号为cn 114183194 a的中国发明专利，公开了一种充填接顶方法，通过利用爆破后的矿岩碎胀性进行接顶，用于提高充填接顶滤，保障接顶效果。但是，此方法仅适用于顶板为废石的情况，不适用于下向进路充填采矿法。

4、公开号为cn 115807692 a的中国发明专利，公开了一种提高超长进路充填接顶率的方法，通过将充填管设置在充填套管中，在充填套管底部设置若干下料口，将充填套管布置于进路顶壁，对进路进行分段充填，提高了充填下料口的高度，从而提高了充填料浆的液面高度，当充填料浆干燥后仍能与进路顶壁相接触，有效提高了充填接顶率。但是，此方法需要用到的管道数量较多较长，设置施工较为复杂且施工的成本较高。

5、在以上等现有技术方法中，对于下向进路式充填采矿法，存在不适用或者成本较高的情况。因此，亟需一种适用于下向进路式采场法、设置简单方便、成本低的方法。

技术实现思路

1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本技术提供浮箱装置的布置方法及浮箱装置，适用于下向进路式采场法、设置简单方便、成本低，能够有效保障接顶效果。

2、本技术第一方面一种提供浮箱装置的布置方法，包括：

3、根据采场的开采深度和采场顶板力学参数，确定浮箱装置的排布间距范围值；

4、根据该排布间距范围值与该采场的整体规格尺寸，确定浮箱装置的布置排数和该布置排数对应的浮箱装置的布置个数；

5、根据该布置排数和布置个数，确定浮箱装置的长宽尺寸值；

6、根据长宽尺寸值与采场未接顶高度值制作浮箱装置，并根据排布间距范围值布置浮箱装置，其中，该采场未接顶高度值为采场顶板底部与充填挡墙顶部之间的高度差值。

7、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

8、该根据采场的埋深参数和采场顶板力学参数，确定浮箱装置的排布间距范围值，具体包括：

9、将采场的开采深度和采场顶板力学参数，带入到箱体间距计算式：l＝{8σhk/[3r(1+kp)kt]}0.5，计算得到该排布间距范围值；

10、其中，l为箱体间距，m；σ为顶板抗拉强度，mpa；h为开采深度，m；r为顶板容重，104n/m3，；k为结构面减弱系数；kp为荷载系数；kt为安全系数。

11、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

12、该根据该排布间距范围值与该采场的整体规格尺寸，确定浮箱装置的布置排数和该布置排数对应的浮箱装置的布置个数，具体包括：

13、根据整体采场的宽度值计算与该排布间距范围值，计算得到浮箱装置布置排数；

14、根据单个采场的长度值计算与该排布间距范围值，计算得到每排浮箱装置的单排个数。

15、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

16、该根据该布置排数和布置个数，确定浮箱装置的长宽尺寸值，具体包括：

17、将布置排数和布置个数，导入到箱体宽度计算公式：计算得到该浮箱装置的长宽尺寸值；

18、其中，wp为浮箱装置的长度和宽度,m；qd为顶部压力系数，n/m；l为矿房长度，m；m为浮箱装置布置排数；n为每排浮箱装置的单排个数；σ为浮箱受到的压应力,mpa。

19、可选的，在第一方面的一些实施方式中于：

20、根据长宽尺寸值与采场未接顶高度值制作浮箱装置，并根据排布间距范围值布置浮箱装置，具体包括：

21、该浮箱装置的高度尺寸值根据采场内未接顶距离确定，其中，该采场未接顶高度值为采场顶板底部与充填挡墙顶部之间的高度差值；

22、该浮箱装置的高度尺寸值大于该高度差值；

23、根据浮箱装置的长宽尺寸值与高度尺寸值，进行浮箱装置的制作。

24、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

25、根据长宽尺寸值与采场未接顶高度值制作浮箱装置，并根据排布间距范围值布置浮箱装置，还包括：

26、该浮箱装置在布置时距离充填挡墙2-3m，距离相邻待揭露采场0.5-1m。

27、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

28、该浮箱装置上设置有压力传感器，该压力传感器均通过导线与数据采集仪之间建立电连接；

29、该根据长宽尺寸值与采场未接顶高度值制作浮箱装置，并根据排布间距范围值布置浮箱装置的步骤之后，还包括：

30、将制作好的浮箱装置上的固定绳的与采场假底钢筋网相连接固定；

31、将该浮箱装置上压力传感器的导线沿采空区边缘布置，并延伸到采空区外部；

32、待布置安装好全部浮箱装置、构筑好充填挡墙后，进行注浆体的充填工作，完成对采场的接顶支撑。

33、可选的，在第一方面的一些实施方式中：

34、该待布置安装好全部浮箱装置、构筑好充填挡墙后，进行注浆体的充填工作，完成对采场的接顶支撑步骤之后，还包括：

35、通过该数据采集仪获取该压力传感器采集的压力数据；

36、根据该压力数据，确定顶板压力值；

37、当该顶板压力值大于预设压力阈值时，采取相应增强支护措施，其中，

38、该预设压力阈值为0.5mpa/d。

39、本技术第二方面提供一种浮箱装置，该浮箱装置包括：木质箱体和固定绳；

40、该木质箱体的外部设备包裹有防水卷材，在木质箱体的顶部设置安装有压力传感器，在木质箱体的底部设置有固定螺栓；

41、该固定绳的一端与该固定螺栓相连接固定；

42、可选的，在第二方面的一些实施方式中：

43、该浮箱装置中木质箱体的内部设置安装有十字型梁柱。

44、本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：

45、本技术通过箱体宽度计算公式，能够计算出满足采场的顶部压力承重要求的浮箱装置的长宽尺寸值，并能够通过点柱强度公式计算得到浮箱装置形成点柱的承载荷载。通过这样具体定量地进行浮箱装置的制作，能够有效保障浮箱装置在充填注浆后的支持效果，保障充填施工的安全性，同时，能够为充填施工提供了科学的依据，有助于优化工程设计并提高工程质量。

46、本技术通过计算出适合的浮箱装置排布间距范围值，能够在保障接顶效果的同时，在一定程度上减少成本。

47、本技术通过设置压力传感器，能够检测顶板对浮箱或充填体的压力，可以通过压力传感器及时监测顶板的压力情况，并在顶板压力值大于预设压力阈值时，采取相应的措施，以确保采场的安全。

48、本技术中的浮箱装置的结构简单，安装方便，待布置安装好全部浮箱装置、构筑好充填挡墙后，即可开始进行注浆体的充填工作，同时，整个注浆过程是连续的，无需进行多次注浆，能够有效提高施工效率，保障顶板支撑效果。

49、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。