采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬金屬礦床地下開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采空區(qū)控制冒落與地表充 填治理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在金屬礦床地下開采中，頂板圍巖滯后冒落形成的采空區(qū)，是礦山安全生產(chǎn)的重 大隱患?？諈^(qū)突然冒落形成的沖擊氣浪，可對(duì)井下人員與設(shè)備造成嚴(yán)重傷害；同時(shí)采空區(qū)冒 落引起的地表陷落，可能危害地表人員、設(shè)備、設(shè)施、建(構(gòu)）筑物等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)今我國(guó)采空 區(qū)災(zāi)害是金屬礦山發(fā)生最頻繁的重大災(zāi)害之一。導(dǎo)致這一災(zāi)害的主要原因是，采空區(qū)處理 的難度大，常規(guī)處理方法(崩落或充填）費(fèi)用高、施工不安全，且影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。采空 區(qū)危害及其治理的難度，已嚴(yán)重困擾許多礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為此，尋求采空區(qū)治理新技 術(shù)，降低治理難度，對(duì)金屬礦床地下開采、特別深部高效開采意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺失，而提供一種采空區(qū)控制冒落與地表充 填治理方法，利用控制冒落與地表充填治理技術(shù)處理，即降低了采空區(qū)處理的難度和費(fèi)用， 同時(shí)又解決了施工的安全隱患，可使生產(chǎn)能正常順利進(jìn)行。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的： 采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，包括用VCR法從采空區(qū)地表打充填井，充填采 空區(qū)；按保護(hù)地表不允許塌陷區(qū)域需要確定鑿井充填的參數(shù)，有控制地誘導(dǎo)采空區(qū)冒透地 表形成塌陷區(qū)；將充填井布置在同一直立平面或曲面內(nèi)；在誘導(dǎo)冒落時(shí)充填井所在截面切 斷頂板冒落區(qū)的延展，形成冒落邊界；在塌陷區(qū)穩(wěn)定之后，用廢石充填塌陷區(qū)并進(jìn)行地表整 形、覆士與復(fù)墾。
[0005] 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明從采空區(qū)邊緣向內(nèi)部逐條鉆鑿充填井，逐條充填；在鉆 井與充填過渡中，對(duì)采空區(qū)頂板冒落狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0006] 進(jìn)一步地，本發(fā)明可通過預(yù)留臨時(shí)礦柱將采空區(qū)隔開，臨時(shí)礦柱之間采空區(qū)的跨 度小于頂板圍巖的持續(xù)冒落跨度，而臨時(shí)礦柱兩側(cè)采空區(qū)跨度之和大于頂板圍巖的持續(xù)冒 落跨度；礦柱的寬度為12~18m。
[0007] 進(jìn)一步地，本發(fā)明在鑿井充填維護(hù)住地表不允許塌陷范圍之后，一次爆破所有臨 時(shí)礦柱內(nèi)的誘導(dǎo)冒落區(qū)域，使采空區(qū)快速冒透地表。
[0008] 進(jìn)一步地，本發(fā)明在采空區(qū)冒透地表并形成塌陷區(qū)后，相隔1~2天，當(dāng)塌陷區(qū)邊 壁處于穩(wěn)定狀態(tài)，塌陷坑底散體不再發(fā)生明顯移動(dòng)時(shí)，向塌陷區(qū)內(nèi)充填廢石，整形后進(jìn)行客 土覆蓋。
[0009] 進(jìn)一步地，本發(fā)明可分兩層進(jìn)行客土覆蓋；第一層客土覆蓋厚度為0. 5~0. 7m，平 整后覆蓋防滲布；接續(xù)在防滲布上再進(jìn)行第二層客土覆蓋，其厚度為〇. 5-0. 7m，平整表層 進(jìn)行復(fù)墾。
[0010] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述充填井的間距為25~40m;充填井的數(shù)量大于或等于3,其 孔徑為3~4m。
[0011] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述頂板圍巖的持續(xù)冒落跨度L滿足下式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，包括用VCR法從采空區(qū)地表打充填井，充填 采空區(qū)，其特征在于按保護(hù)地表不允許塌陷區(qū)域需要確定鑿井充填的參數(shù)，有控制地誘導(dǎo) 采空區(qū)冒透地表形成塌陷區(qū)；將充填井布置在同一直立平面或曲面內(nèi)；在誘導(dǎo)冒落時(shí)充填 井所在截面切斷頂板冒落區(qū)的延展，形成冒落邊界；在塌陷區(qū)穩(wěn)定之后，用廢石充填塌陷區(qū) 并進(jìn)行地表整形、覆士與復(fù)墾。
2. 如權(quán)利要求1所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：從采空區(qū)邊 緣向內(nèi)部逐條鉆鑿充填井，逐條充填；在鉆井與充填過渡中，對(duì)采空區(qū)頂板冒落狀態(tài)進(jìn)行監(jiān) 測(cè)。
3. 如權(quán)利要求2所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：通過預(yù)留臨 時(shí)礦柱將采空區(qū)隔開，臨時(shí)礦柱之間采空區(qū)的跨度小于頂板圍巖的持續(xù)冒落跨度，而臨時(shí) 礦柱兩側(cè)采空區(qū)跨度之和大于頂板圍巖的持續(xù)冒落跨度；礦柱的寬度為12~18m。
4. 如權(quán)利要求3所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：在鑿井充填 維護(hù)住地表不允許塌陷范圍之后，一次爆破所有臨時(shí)礦柱內(nèi)的誘導(dǎo)冒落區(qū)域，使采空區(qū)快 速冒透地表。
5. 如權(quán)利要求4所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：在采空區(qū)冒 透地表并形成塌陷區(qū)后，相隔1~2天，當(dāng)塌陷區(qū)邊壁處于穩(wěn)定狀態(tài)，塌陷坑底散體不再發(fā) 生明顯移動(dòng)時(shí)，向塌陷區(qū)內(nèi)充填廢石，整形后進(jìn)行客土覆蓋。
6. 如權(quán)利要求5所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：分兩層進(jìn)行 客土覆蓋；第一層客土覆蓋厚度為〇. 5-0. 7m，平整后覆蓋防滲布；接續(xù)在防滲布上再進(jìn)行 第二層客土覆蓋，其厚度為0. 5-0. 7m，平整表層進(jìn)行復(fù)墾。
7. 如權(quán)利要求6所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于：所述充填井 的間距為25~40m ;充填井的數(shù)量大于或等于3,其孔徑為3~4m。
8. 如權(quán)利要求3~7之任一所述采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，其特征在于： 所述頂板圍巖的持續(xù)冒落跨度L滿足下式：
其中，TcS巖體極限抗壓強(qiáng)度；h為空區(qū)高度；γ為上覆巖層容重；H為空區(qū)頂板埋深。
【專利摘要】本發(fā)明屬金屬礦床地下開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采空區(qū)控制冒落與地表充填治理方法，它包括用VCR法從采空區(qū)地表打充填井，充填采空區(qū)，其特征在于按保護(hù)地表不允許塌陷區(qū)域需要確定鑿井充填的參數(shù)，有控制地誘導(dǎo)采空區(qū)冒透地表形成塌陷區(qū)；將充填井布置在同一直立平面或曲面內(nèi)；在誘導(dǎo)冒落時(shí)充填井所在截面切斷頂板冒落區(qū)的延展，形成冒落邊界；在塌陷區(qū)穩(wěn)定之后，用廢石充填塌陷區(qū)并進(jìn)行地表整形、覆士與復(fù)墾。本發(fā)明既降低了采空區(qū)處理的難度和費(fèi)用，同時(shí)又解決了施工的安全隱患，可使生產(chǎn)能正常順利進(jìn)行。
【IPC分類】E21C41-22, E21F15-00
【公開號(hào)】CN104863591
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510337526
【發(fā)明人】任鳳玉, 何榮興, 曹建立, 任美霖, 任思潼
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月16日