[发明专利]用于水平矿柱回收的矿房充填结构、水平矿柱回收方法

权利要求书

1.用于水平矿柱回收的矿房充填结构，其特征在于：包括底部充填结构、中部充填结构和上部充填结构；

所述底部充填结构包括设置在矿房底部的钢筋骨架结构，所述钢筋骨架结构内填充有由水泥和分级尾砂混合的浆体；所述钢筋骨架结构包括设置在矿房底部的钢筋网，钢筋网上沿其纵向和横向方向依次间隔设置有多个主竖筋，主竖筋相对于钢筋网垂直设置，所述主竖筋两端分别固定设置有水平的托板，主竖筋下端的托板设置于钢筋网下方，钢筋网固定在托板上；

所述中部充填结构设置在底部充填结构上，包括采用废石和非胶结分级尾砂形成的中部充填层；

所述上部充填结构设置在中部充填结构上，包括由水泥和分级尾砂混合的浆体形成的上部充填层。

2.根据权利要求1所述用于水平矿柱回收的矿房充填结构，其特征在于：所述主竖筋两端分别穿过托板，伸出到托板外侧。

3.根据权利要求1所述用于水平矿柱回收的矿房充填结构，其特征在于：所述钢筋网包括多个横向底筋和多个纵向底筋，横向底筋和纵向底筋分别沿横向和纵向方向依次间隔设置。

4.根据权利要求3所述用于水平矿柱回收的矿房充填结构，其特征在于：所述相邻两主竖筋之间沿钢筋网横向和纵向方向均设置有短竖筋，短竖筋相对于钢筋网垂直设置。

5.根据权利要求4所述用于水平矿柱回收的矿房充填结构，其特征在于：所述短竖筋为采用钢筋网上横向底筋和/或纵向底筋一体弯折成型。

6.水平矿柱回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)矿房充填，在矿房内形成矿房充填结构；依次包括以下步骤：a)矿房底部充填；b)矿房中部充填；c)矿房上部充填；

所述a)矿房底部充填采用布筋胶结充填工艺，首先在矿房底部布设钢筋骨架结构，在钢筋骨架结构布设完成后，在钢筋骨架结构中填充有由水泥和分级尾砂混合的浆体，形成底部充填层；

所述b)矿房中部充填采用废石和非胶结分级尾砂在底部充填层上形成中部充填层；

所述c)矿房上部充填采用胶结充填工艺，在中部充填层上填充由水泥和分级尾砂混合的浆体，形成上部充填层；

2)水平矿柱回采。

7.根据权利要求6所述的水平矿柱回收方法，其特征在于：上述步骤a)中在矿房底部布设钢筋骨架结构的步骤为：在矿房底部横向和纵向依次间隔布设多根横向底筋和纵向底筋，横向底筋和纵向底筋之间交叉形成方格结构的钢筋网，沿钢筋网横向和纵向方向分别间隔设置与钢筋网垂直的主竖筋，相邻两主竖筋的间距为1-3m；在主竖筋的两端分别固定安装水平的托板，并使主竖筋两端分别穿过托板，主竖筋下端的托板设置于钢筋网下方，并将钢筋网固定在托板上；钢筋网上的部分横向底筋和纵向底筋一端向上弯折在两主竖筋之间形成与钢筋网垂直的短竖筋；

所述主竖筋高度为底部充填层高度，短竖筋高度大于500mm。

8.根据权利要求6所述的水平矿柱回收方法，其特征在于：上述步骤a)中，水泥和分级尾砂混合浆体的浓度为60％-80％，水泥和分级尾砂的配比为1:2-4。

9.根据权利要求6所述的水平矿柱回收方法，其特征在于：上述步骤c)中，水泥和分级尾砂混合浆体的浓度为60％-80％，水泥和分级尾砂的配比为1:2-4。

10.根据权利要求6所述的水平矿柱回收方法，其特征在于：上述步骤2)中，水平矿柱回采采用上向分层小断面进路式间隔回采方法；

所述上向分层小断面进路式间隔回采方法，包括以下步骤：

a)将水平矿柱从下至上、从左至右依次分割成多个分条，确定各分条断面的高度和宽度；

所述分条断面的高度根据所采用支护坑木的高度确定；

所述分条断面的宽度根据矿房充填结构进行确定；其中，按照梁理论，在分条回采过程中，当矿房充填结构下方的某一分条回采后，该分条上方矿房充填结构形成的该段矩形充填体内的拉应力σ_t为：

其中：q：矩形充填体承载层所承受载荷，q＝γh；γ为充填体容重；

l：分条断面宽度的一半；

h：充填体承载层的高度；

为保证分条回采过程中分条上方矿房充填结构中该段矩形充填体的稳定性，该分条上方矿房充填结构所形成的矩形充填体内的拉应力，应满足：

σ_t≤σ_tmax (2)

其中：σ_tmax为矩形充填体内最大拉应力；σ_tmax可通过测试上述矩形充填体的最大抗压强度得到；

根据公式(1)和(2)可确定水平矿柱回采时各分条断面的最大宽度2l的临界值；

b)水平矿柱回采时，沿水平矿柱竖直方向上按从下至上的顺序对各分条进行依次回采，沿水平矿柱水平方向上采用间隔回采方式依次回采；对回采后的分条部分立即进行充填，充填完成后进行下一分条的回采，按上述顺序依次回采，完成对水平矿柱的回收。