一种露天矿采空区的治理方法技术

本发明专利技术公开了一种露天矿采空区的治理方法，该方法包括露天采场下部采空区的治理方法和露天矿边坡下部采空区的治理方法，露天采场下部采空区的治理方法对采空区空洞的稳定性进行评价，得到各采空区空洞主要参数：最小安全厚度H0、安全系数K、各设备安全保障系数包括钻机保障系数Z和最大设备保障系数M、采空区顶板到某水平的上覆岩体厚度H1、该水平下挖一个台阶后上覆岩层厚度H下、下挖一个台阶后安全系数K下，根据采空区空洞的这些参数，将采空区空洞进行分类治理，露天矿边坡下部采空区的治理方法采用干式充填、膏体胶结充填、高水材料充填三种充填方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿开采
，尤其涉及。
技术介绍
采空区（空洞）治理应遵循的总体原则为W人为本、安全可靠、技术可行、施工方 便、经济合理。露天采空区（空洞）的处理主要是消除地下的隐伏空洞、残留井巷空间W及 空区内、空区周边隐伏的矿岩柱，W确保露采作业的安全。采空区（空洞）治理方法的选择 与工程造价、工期和安全有着直接的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在保证治理过程中作业 人员和设备的安全，保证治理效果，减少工程投资，降低治理费用，减少资源浪费。 本专利技术是该样实现的，包括露天采场下部采空区的 治理方法和露天矿边坡下部采空区的治理方法； 露天采场下部采空区的治理方法具体如下： 对采空区空洞的稳定性进行评价，得到各采空区空洞主要参数；最小安全厚度H。、 安全系数K、各设备安全保障系数包括钻机保障系数Z和最大设备保障系数M、采空区顶板 到某水平的上覆岩体厚度Hi、该水平下挖一个台阶后上覆岩层厚度Ht、下挖一个台阶后安 全系数Kt，根据采空区空洞的该些参数，将采空区空洞进行分类： (1)对于某采空区空洞，若Hi且H下且K〉M且Kt〉M，即采空区顶板到 某水平的覆盖层厚度大于最小安全厚度、安全系数大于露天矿设备所需的最大安全保障系 数，且下挖一个台阶后仍然满足上述条件，则此采空区暂不处理；[000引 似对于某采空区空洞，若H0<Hi或H下<H0或Z<K<M或化〉Z且K下<Z)，用中深孔 崩落法处理，即出现W下任何一种情况都需要在该水平进行爆破处理；采空区顶板到某水 平的覆盖层厚度小于最小安全厚度、下挖一个水平后覆盖层厚度小于最小安全厚度、安全 系数小于露天矿设备所需的最大安全保障系数而大于钻机所需的安全保障系数、安全系数 大于钻机所需的安全保障系数但下挖一个台阶后的安全系数小于钻机所需的安全保障系 数； (3)对于某采空区空洞，若K<Z，即采空区安全系数小于钻机所需的安全保障系 数，采用切割深孔爆破崩落法进行处理，同时在采空区范围划定禁行区，禁止所有设备通 行，切割深孔爆破崩落法是根据空区分布形态，在采空区空洞的外沿布置切割深孔，使空区 顶板由于切割爆破失稳而塌落，具体操作时，保证钻机在钻孔过程中其重也始终在采空区 范围之外同时尽可能使钻孔靠近采空区空洞中也； (4)由于露天开采过程的爆破等震动，采空区顶板跨塌而出现的空洞，对于此种采 空区，应先用反伊在周围试探性的放塌可能区域，然后根据具体情况采取用剥离物回填或 人员设备绕行等处理方式； 露天矿边坡下部采空区的治理方法采用干式充填、膏体胶结充填、高水材料充填 H种充填方法； (1)干式充填法是利用露天剥离的岩±作为主要充填骨料，建立充填系统，然后通 过采空区的钻孔、充填管道将充填料自流或加压充填至井下采空区，使充填体与采空区空 洞围岩共同作用，W改变围岩应力分布状态，可W减缓或阻止围岩的变形，达到有效控制地 压和防止地表塌陷等目的； (2)膏体胶结充填就是把煤矿的巧石、粉煤灰、工业炉渣、河砂等加工成不脱水的 牙膏状浆体，此浆体为不析水的物料集合体，一般浓度在76%?85%。在充填粟的作用 下通过管道输送到采空区，形成W膏体为主的胶结充填体支撑上覆岩层，来有效控制地表 沉陷； (3)新型高水速凝充填材料简称高水材料，是有A、B两种组成，其中A料是有 95%?98%的熟料和2%?5%添加剂组成，B料是有65%?80%的石膏，20%?35%的 石灰和2%?5%的添加剂组成。在运输或储存时，要保持干燥，在地面存放时间超过两个 月。 进一步，爆破参数的选取如下： (1)为保证爆破后岩石破碎粒度适当并充实充满采空区空洞空间，处理采空区空 洞的爆破孔按加强抛掷爆破来选取炸药单耗，取常规深孔爆破单耗的1. 3?1. 5倍； (2)最小抵抗线的取值如下式： W = 0. 16H+0. 29 或者 W = 0.巧hn+0. 19[001引式中W为最小抵抗线，单位m，hn为空场高度，单位m ; 如果两式的计算结果不同时取两者中的大值； (3)布孔方式选用H角布孔方式，即孔、排距之比约为1. 15,为了保证炸药反应完 全，且不限制孔网参数的扩大，孔、排距可通过下式确定： 3/4XaXbXHXq = Q 一般可通过给定不同的孔、排距得出相应装药结构，通过比较选择最优布孔方式， 穿孔过程中，为了准确掌握空区顶板厚度变化，施工过程中每隔3?4个孔打一个穿透孔， W便及时调整穿孔深度； (4)装药方法采用反向装药，对于打穿采空区空洞的钻孔用略小于炮孔的圆木或 编织袋等物件扎成球状型或圆柱型，用8#铁丝吊至距顶板约0. 5m处拉紧铁线并固定好，先 用较大的石块后用炮灰充填，不断探测充填长度，直至符合要求，然后按设计进行填装； (5)起爆方法采用导爆管起爆系统，起爆网路连接采用非电导爆管微差起爆网络， 根据实际情况，灵活采用排间、"V"型、梯形、对角线等微差逐孔起爆顺序； (6)采空区空洞处理的效果可用下式检验： H' =hu+H(l+Ku-K)，若实际塌落深度大于等于H'，则可判定空场基本塌落并充 填，爆破处理达到预期目的，式中：[002引 H'为爆堆塌落深度，单位m，h。为空场平均高度，单位m，K。为周边孔引起±岩净 抛出系数，5%，k为围岩碎胀系数，根据爆破岩石性质一般取1. 25?1. 35。 效果汇总 本专利技术的有益效果如下： (1)治理方案适合采空区空洞的形态和性质，保证治理过程中作业人员和设备的 安全，保证治理效果。[003引似充分利用现有的露采工艺和设备，减少工程投资，降低治理费用。 (3)提高治理效率，缩短治理周期，采空区空洞治理能满足生产进度的要求，减少 对正常生产工作的影响。 (4)提高地下资源回收率，减少资源浪费。(5)采取边处理边监测的方法，在处理前W及处理过程中，同时加强地压监测，防 止出现采空区空洞大面积陷落和大规模的地压活动。【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的切割深孔爆破崩落法处理采空区示意图； 图2是本专利技术实施例提供的顶板跨落采空区示意图；[003引图3是本专利技术实施例提供的最小抵抗线示意图； 图4是本专利技术实施例提供的05-27号采空区爆破孔布置及爆破顺序平面图； 图5是本专利技术实施例提供的09-04号采空区爆破孔布置及爆破顺序平面图； 图6是本专利技术实施例提供的09-04号采空区爆破孔布置及爆破顺序平面图； 图中：1、钻机；2、钻孔；3、采空区范围；4、爆破孔；5、05-27号采空区；6、09-04号 采空区；7、08-18号采空区。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种露天矿采空区的治理方法，其特征在于，所述的露天矿采空区的治理方法包括露天采场下部采空区的治理方法和露天矿边坡下部采空区的治理方法；露天采场下部采空区的治理方法具体如下：对采空区空洞的稳定性进行评价，得到各采空区空洞主要参数：最小安全厚度H0、安全系数K、各设备安全保障系数包括钻机保障系数Z和最大设备保障系数M、采空区顶板到某水平的上覆岩体厚度H1、该水平下挖一个台阶后上覆岩层厚度H下、下挖一个台阶后安全系数K下，根据采空区空洞的这些参数，将采空区空洞进行分类：(1)对于某采空区空洞，若H0≤H1且H0≤H下且K>M且K下>M，即采空区顶板到某水平的覆盖层厚度大于最小安全厚度、安全系数大于露天矿设备所需的最大安全保障系数，且下挖一个台阶后仍然满足上述条件，则此采空区暂不处理；(2)对于某采空区空洞，若H0<H1或H下<H0或Z<K<M或K>Z且K下<Z，用中深孔崩落法处理，即出现以下任何一种情况都需要在该水平进行爆破处理：采空区顶板到某水平的覆盖层厚度小于最小安全厚度、下挖一个水平后覆盖层厚度小于最小安全厚度、安全系数小于露天矿设备所需的最大安全保障系数而大于钻机所需的安全保障系数、安全系数大于钻机所需的安全保障系数但下挖一个台阶后的安全系数小于钻机所需的安全保障系数；(3)对于某采空区空洞，若K<Z，即采空区安全系数小于钻机所需的安全保障系数，采用切割深孔爆破崩落法进行处理，同时在采空区范围划定禁行区，禁止所有设备通行，切割深孔爆破崩落法是根据空区分布形态，在采空区空洞的外沿布置切割深孔，使空区顶板由于切割爆破失稳而塌落，具体操作时，保证钻机在钻孔过程中重心始终在采空区范围之外同时使钻孔靠近采空区空洞中心；(4)由于露天开采过程的爆破震动，采空区顶板垮塌而出现的空洞，对于此种采空区，应先用反铲在周围试探性的放塌可能区域，然后根据具体情况采取用剥离物回填或人员设备绕行处理方式；露天矿边坡下部采空区的治理方法采用干式充填、膏体胶结充填、高水材料充填三种充填方法；(1)干式充填法是利用露天剥离的岩土作为主要充填骨料，建立充填系统，然后通过采空区的钻孔、充填管道将充填料自流或加压充填至井下采空区，使充填体与采空区空洞围岩共同作用，以改变围岩应力分布状态，可以减缓或阻止围岩的变形，达到有效控制地压和防止地表塌陷的目的；(2)膏体胶结充填就是把煤矿的矸石、粉煤灰、工业炉渣、河砂加工成不脱水的牙膏状浆体,此浆体为不析水的物料集合体,浓度在76％～85％。在充填泵的作用下通过管道输送到采空区,形成以膏体为主的胶结充填体支撑上覆岩层,来有效控制地表沉陷；(3)高水速凝充填材料简称高水材料，是有A、B两种组成，按照质量百分比，其中A料是有95％～98％的熟料和2％～5％添加剂组成，B料是有65％～80％的石膏，20％～35％的石灰和2％～5％的添加剂组成，在运输或储存时，要保持干燥，在地面存放时间超过两个月。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：代光，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21