專利名稱：采空區(qū)切頂與礦柱崩落法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對采空區(qū)的處理，特別涉及一種采空區(qū)切頂與礦柱崩落法。荊襄磷化集團大峪口磷礦在露天采坑下開采下層磷礦，覆巖平均厚度為50m，礦體傾角30°左右，礦體厚度:3m。由于礦體緩傾斜連續(xù)分布，且地表出露，容易開采，被當?shù)厝吮I采形成了 38萬平方米的采空區(qū)。礦方要求實施采空區(qū)處理，既消除頂板沖擊地壓隱患， 又從技術(shù)上堵塞非法開采通道。因此提出切頂與礦柱崩落法，在未采礦體上部沿走向全長處理采空區(qū)，形成沿傾向?qū)?0 IlOm寬的自然冒落帶，冒落而消除頂板沖擊地壓隱患，非法盜礦也不容易穿越，從而從技術(shù)上堵塞了非法開采通道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，使頂板自然冒落，不僅可以消除薄覆巖下采空區(qū)的頂板沖擊地壓，而且可以成功堵塞非法開采通道。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，直接崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落，所述頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax= 1. 25Η[σ c/(yH) +0. 0012k]0'6式中k= IH-100 I, γ為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，。。為頂板巖體抗拉強度。如果采空區(qū)頂板覆巖中有天然存在的大型弱面，將頂板切斷，或者不存在大型弱面的情況下通過爆破切斷頂板，則頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax = 0. 435Η [ σ c/ ( y H) +0. 0026k]0.6式中k= I H-100 I, γ為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，o。為頂板巖體抗拉強度。所述大型弱面指50米以下的薄覆巖頂板中分布的大型斷裂或斷層。如果進行爆破切斷頂板，則爆破切斷頂板的炮孔深度L根據(jù)下式求得L = AN-Lr式中N為直接頂板巖層的平均厚度，A為切斷頂板形成懸臂頂板的爆破及裂紋擴展深度占覆巖厚度的百分比，可以通過數(shù)值模擬計算確定；Lif為爆破裂紋的擴展深度，由下式求得 式中，ζ是巖石聲阻抗，可查表取值，re為炮孔半徑，St為巖石的抗拉強度。
背景技術(shù)：
49033(0.0126z-1.7xl04)
為了減小實際應用偏差，在所述頂板極限跨度或極限懸臂跨度Imax的值根據(jù)公式求得之后，用數(shù)值模擬或相似模擬修正。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點是1)不是崩落法、充填法、支撐法和封閉隔離法這四種基本采空區(qū)處理方法中某幾種方法的簡單聯(lián)合，而是通過切頂與礦柱崩落，既達到使頂板應力向有利于安全開采的方向重分布的目的，又實現(xiàn)封閉、隔離采空場的目的，從而促進安全生產(chǎn)，并消除頂板沖擊地壓隱患，而且還從技術(shù)上經(jīng)濟地堵塞非法開采通道。2)空場處理和礦柱回收及底板清理可同時進行。3)實施后，可以減緩地表不均勻沉陷，并可有計劃地將采、掘廢石排入處理過的采空區(qū)。4)經(jīng)濟，簡便，工作量小，施工快捷，處理38萬平方米采空區(qū)，施工經(jīng)費不超過120 萬元。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例一采空區(qū)不存在弱面，直接崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落，所述頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax= 1. 25Η[σ c/(yH) +0. 0012k]0'6式中k= IH-100 I, γ為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，。。為頂板巖體抗拉強度。利用本方法，礦柱崩倒后，頂板按照預計情況自然冒落，沒有任何安全隱患，消除了頂板沖擊地壓隱患，且能夠從技術(shù)上堵塞盜礦通道。實施例二采空區(qū)上有50米以下的薄覆巖，且覆巖中存在天然的大型弱面，基本將頂板切斷，頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得 Imax = 0. 435Η [ σ c/ ( y H) +0. 0026k]0.6式中k= I H-100 I, γ為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，o。為頂板巖體抗拉強度。利用本方法，礦柱崩倒后，頂板按照預計情況自然冒落，沒有任何安全隱患，消除了頂板沖擊地壓隱患，且能夠從技術(shù)上堵塞盜礦通道。實施例三不論采空區(qū)有沒有天然存在的大型弱面，進行爆破切斷頂板，同時崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax = 0. 435H [ σ c/ ( y H) +0. 0026k]0.6式中k= I H-100 I, γ為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，o。為頂板巖體抗拉強度，其中，爆破切斷頂板的炮孔深度L根據(jù)下式求得L = AN-L 擴
式中N為直接頂板巖層的平均厚度，A為切斷頂板形成懸臂頂板的爆破及裂紋擴展深度占覆巖厚度的百分比，可以通過數(shù)值模擬計算確定；Lif為爆破裂紋的擴展深度，由下式求得
權(quán)利要求
1.采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，直接崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落，所述頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax = 1. 25Η[σ c/(yH) +0. 0012k]0'6式中k= IH-100 I，y為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，。。為頂板巖體抗拉強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，如果采空區(qū)頂板覆巖中有天然存在的大型弱面，將頂板切斷，則頂板極限懸臂跨度Imax根據(jù)下式求得Imax = 0. 435Η [ σ c/ ( y H) +0. 0026k]0.6式中k= I H-100 I，y為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，。。為頂板巖體抗拉強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，所述大型弱面指50 米以下的薄覆巖頂板中分布的大型斷裂或斷層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，無弱面時通過爆破切斷頂板，同時直接崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落，所述頂板極限懸臂跨度 Imax根據(jù)下式求得Imax = 0. 435Η [ σ c/ ( y H) +0. 0026k]0.6式中k= I H-100 I，y為上覆巖層容重，H為上覆巖層厚度，。。為頂板巖體抗拉強度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，爆破切斷頂板的炮孔深度L根據(jù)下式求得L = AN-Lr式中N為直接頂板巖層的平均厚度，A為切斷頂板形成懸臂頂板的爆破及裂紋擴展深度占覆巖厚度的百分比，可以通過數(shù)值模擬計算確定；Lif為爆破裂紋的擴展深度，由下式求得
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，其特征在于，所述頂板極限跨度或極限懸臂跨度Imax的值根據(jù)公式求得之后，用數(shù)值模擬或相似模擬修正。
全文摘要
采空區(qū)切頂與礦柱崩落法，直接崩倒頂板極限跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落，頂板極限跨度lmax根據(jù)公式lmax＝1.25H[σc/(γH)+0.0012k]0.6求得，還可以利用采空區(qū)中天然存在的大型弱面，或者通過爆破切斷頂板，然后崩倒頂板極限懸臂跨度內(nèi)的礦柱，使頂板自然冒落。本發(fā)明不僅可以消除薄覆巖下采空區(qū)的頂板沖擊地壓，而且可以成功堵塞非法開采通道，具有成本低、施工快、操作簡便的特點。
文檔編號E21C41/26GK102322263SQ20111016089
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉榮, 李俊平, 邵必林, 郭進平 申請人:西安建筑科技大學