一種露天礦采空區(qū)的治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種露天礦采空區(qū)的治理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 采空區(qū)（空洞）治理應(yīng)遵循的總體原則為W人為本、安全可靠、技術(shù)可行、施工方 便、經(jīng)濟(jì)合理。露天采空區(qū)（空洞）的處理主要是消除地下的隱伏空洞、殘留井巷空間W及 空區(qū)內(nèi)、空區(qū)周邊隱伏的礦巖柱，W確保露采作業(yè)的安全。采空區(qū)（空洞）治理方法的選擇 與工程造價(jià)、工期和安全有著直接的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種露天礦采空區(qū)的治理方法，旨在保證治理過(guò)程中作業(yè) 人員和設(shè)備的安全，保證治理效果，減少工程投資，降低治理費(fèi)用，減少資源浪費(fèi)。
[0004] 本發(fā)明是該樣實(shí)現(xiàn)的，一種露天礦采空區(qū)的治理方法包括露天采場(chǎng)下部采空區(qū)的 治理方法和露天礦邊坡下部采空區(qū)的治理方法；
[0005] 露天采場(chǎng)下部采空區(qū)的治理方法具體如下：
[0006] 對(duì)采空區(qū)空洞的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到各采空區(qū)空洞主要參數(shù)；最小安全厚度H。、 安全系數(shù)K、各設(shè)備安全保障系數(shù)包括鉆機(jī)保障系數(shù)Z和最大設(shè)備保障系數(shù)M、采空區(qū)頂板 到某水平的上覆巖體厚度Hi、該水平下挖一個(gè)臺(tái)階后上覆巖層厚度Ht、下挖一個(gè)臺(tái)階后安 全系數(shù)Kt，根據(jù)采空區(qū)空洞的該些參數(shù)，將采空區(qū)空洞進(jìn)行分類：
[0007] (1)對(duì)于某采空區(qū)空洞，若Hi且H下且K〉M且Kt〉M，即采空區(qū)頂板到 某水平的覆蓋層厚度大于最小安全厚度、安全系數(shù)大于露天礦設(shè)備所需的最大安全保障系 數(shù)，且下挖一個(gè)臺(tái)階后仍然滿足上述條件，則此采空區(qū)暫不處理；
[000引 似對(duì)于某采空區(qū)空洞，若H0<Hi或H下<H0或Z<K<M或化〉Z且K下<Z)，用中深孔 崩落法處理，即出現(xiàn)W下任何一種情況都需要在該水平進(jìn)行爆破處理；采空區(qū)頂板到某水 平的覆蓋層厚度小于最小安全厚度、下挖一個(gè)水平后覆蓋層厚度小于最小安全厚度、安全 系數(shù)小于露天礦設(shè)備所需的最大安全保障系數(shù)而大于鉆機(jī)所需的安全保障系數(shù)、安全系數(shù) 大于鉆機(jī)所需的安全保障系數(shù)但下挖一個(gè)臺(tái)階后的安全系數(shù)小于鉆機(jī)所需的安全保障系 數(shù)；
[0009] (3)對(duì)于某采空區(qū)空洞，若K<Z，即采空區(qū)安全系數(shù)小于鉆機(jī)所需的安全保障系 數(shù)，采用切割深孔爆破崩落法進(jìn)行處理，同時(shí)在采空區(qū)范圍劃定禁行區(qū)，禁止所有設(shè)備通 行，切割深孔爆破崩落法是根據(jù)空區(qū)分布形態(tài)，在采空區(qū)空洞的外沿布置切割深孔，使空區(qū) 頂板由于切割爆破失穩(wěn)而塌落，具體操作時(shí)，保證鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中其重也始終在采空區(qū) 范圍之外同時(shí)盡可能使鉆孔靠近采空區(qū)空洞中也；
[0010] (4)由于露天開(kāi)采過(guò)程的爆破等震動(dòng)，采空區(qū)頂板跨塌而出現(xiàn)的空洞，對(duì)于此種采 空區(qū)，應(yīng)先用反伊在周圍試探性的放塌可能區(qū)域，然后根據(jù)具體情況采取用剝離物回填或 人員設(shè)備繞行等處理方式；
[0011] 露天礦邊坡下部采空區(qū)的治理方法采用干式充填、膏體膠結(jié)充填、高水材料充填 H種充填方法；
[0012] (1)干式充填法是利用露天剝離的巖±作為主要充填骨料，建立充填系統(tǒng)，然后通 過(guò)采空區(qū)的鉆孔、充填管道將充填料自流或加壓充填至井下采空區(qū)，使充填體與采空區(qū)空 洞圍巖共同作用，W改變圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，可W減緩或阻止圍巖的變形，達(dá)到有效控制地 壓和防止地表塌陷等目的；
[0013] (2)膏體膠結(jié)充填就是把煤礦的巧石、粉煤灰、工業(yè)爐渣、河砂等加工成不脫水的 牙膏狀漿體，此漿體為不析水的物料集合體，一般濃度在76%?85%。在充填粟的作用 下通過(guò)管道輸送到采空區(qū)，形成W膏體為主的膠結(jié)充填體支撐上覆巖層，來(lái)有效控制地表 沉陷；
[0014] (3)新型高水速凝充填材料簡(jiǎn)稱高水材料，是有A、B兩種組成，其中A料是有 95%?98%的熟料和2%?5%添加劑組成，B料是有65%?80%的石膏，20%?35%的 石灰和2%?5%的添加劑組成。在運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)，要保持干燥，在地面存放時(shí)間超過(guò)兩個(gè) 月。
[0015] 進(jìn)一步，爆破參數(shù)的選取如下：
[0016] (1)為保證爆破后巖石破碎粒度適當(dāng)并充實(shí)充滿采空區(qū)空洞空間，處理采空區(qū)空 洞的爆破孔按加強(qiáng)拋擲爆破來(lái)選取炸藥單耗，取常規(guī)深孔爆破單耗的1. 3?1. 5倍；
[0017] (2)最小抵抗線的取值如下式：
[0018] W = 0. 16H+0. 29 或者 W = 0.巧hn+0. 19
[001引式中W為最小抵抗線，單位m，hn為空?qǐng)龈叨龋瑔挝籱 ;
[0020] 如果兩式的計(jì)算結(jié)果不同時(shí)取兩者中的大值；
[0021] (3)布孔方式選用H角布孔方式，即孔、排距之比約為1. 15,為了保證炸藥反應(yīng)完 全，且不限制孔網(wǎng)參數(shù)的擴(kuò)大，孔、排距可通過(guò)下式確定：
[0022] 3/4XaXbXHXq = Q
[0023] 一般可通過(guò)給定不同的孔、排距得出相應(yīng)裝藥結(jié)構(gòu)，通過(guò)比較選擇最優(yōu)布孔方式， 穿孔過(guò)程中，為了準(zhǔn)確掌握空區(qū)頂板厚度變化，施工過(guò)程中每隔3?4個(gè)孔打一個(gè)穿透孔， W便及時(shí)調(diào)整穿孔深度；
[0024] (4)裝藥方法采用反向裝藥，對(duì)于打穿采空區(qū)空洞的鉆孔用略小于炮孔的圓木或 編織袋等物件扎成球狀型或圓柱型，用8#鐵絲吊至距頂板約0. 5m處拉緊鐵線并固定好，先 用較大的石塊后用炮灰充填，不斷探測(cè)充填長(zhǎng)度，直至符合要求，然后按設(shè)計(jì)進(jìn)行填裝；
[0025] (5)起爆方法采用導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，起爆網(wǎng)路連接采用非電導(dǎo)爆管微差起爆網(wǎng)絡(luò)， 根據(jù)實(shí)際情況，靈活采用排間、"V"型、梯形、對(duì)角線等微差逐孔起爆順序；
[0026] (6)采空區(qū)空洞處理的效果可用下式檢驗(yàn)：
[0027] H' =hu+H(l+Ku-K)，若實(shí)際塌落深度大于等于H'，則可判定空?qǐng)龌舅洳⒊?填，爆破處理達(dá)到預(yù)期目的，式中：
[002引 H'為爆堆塌落深度，單位m，h。為空?qǐng)銎骄叨?，單位m，K。為周邊孔引起±巖凈 拋出系數(shù)，5%，k為圍巖碎脹系數(shù)，根據(jù)爆破巖石性質(zhì)一般取1. 25?1. 35。
[0029] 效果匯總
[0030] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0031] (1)治理方案適合采空區(qū)空洞的形態(tài)和性質(zhì)，保證治理過(guò)程中作業(yè)人員和設(shè)備的 安全，保證治理效果。
[003引似充分利用現(xiàn)有的露采工藝和設(shè)備，減少工程投資，降低治理費(fèi)用。
[0033] (3)提高治理效率，縮短治理周期，采空區(qū)空洞治理能滿足生產(chǎn)進(jìn)度的要求，減少 對(duì)正常生產(chǎn)工作的影響。
[0034] (4)提高地下資源回收率，減少資源浪費(fèi)。
[00巧](5)采取邊處理邊監(jiān)測(cè)的方法，在處理前W及處理過(guò)程中，同時(shí)加強(qiáng)地壓監(jiān)測(cè)，防 止出現(xiàn)采空區(qū)空洞大面積陷落和大規(guī)模的地壓活動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的切割深孔爆破崩落法處理采空區(qū)示意圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的頂板跨落采空區(qū)示意圖；
[003引圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的最小抵抗線示意圖；
[0039] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的05-27號(hào)采空區(qū)爆破孔布置及爆破順序平面圖；
[0040] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的09-04號(hào)采空區(qū)爆破孔布置及爆破順序平面圖；
[0041] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的09-04號(hào)采空區(qū)爆破孔布置及爆破順序平面圖；
[0042] 圖中：1、鉆機(jī)；2、鉆孔；3、采空區(qū)范圍；4、爆破孔；5、05-27號(hào)采空區(qū)；6、09-04號(hào) 采空區(qū)；7、08-18號(hào)采空區(qū)。