一种与地下仓库建设相结合的采矿方法及通风降温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种与地下仓库建设相结合的采矿方法，采用空场法或人工混合隔墙式采矿法进行采矿；采矿结束后，对采空区进行防渗漏处理，再进行功能性装修，作为地下仓库。本发明专利技术因前期在支护与防水防渗方面的高等级处理，使得采矿活动的安全性与高效性得到保证。同时，与单纯的地下粮食库建设相比，因不需要摊入前期地下巷道的开拓与硐室开掘费用，地下仓库的建造费用相对于其收益来说，可以忽略不计，同时，安全性与环保要求很容易得到满足，维护费用极低。本发明专利技术还公开了一种空区仓库的通风降温系统。能够对存满粮食的空区仓库进行高效率的通风降温。

A Mining Method Combined with Underground Warehouse Construction and Ventilation and Cooling System

The invention discloses a mining method combined with the construction of underground warehouse, which adopts open stope method or artificial mixed wall mining method; after mining, the goaf is treated with anti-seepage treatment, and then functional decoration is carried out as underground warehouse. The safety and efficiency of mining activities are guaranteed due to the high-level treatment of support and waterproof and seepage prevention in the early stage of the invention. At the same time, compared with the simple construction of underground grain depot, the construction cost of underground grain depot can be neglected relative to its income, because it does not need to be allocated to the development of underground roadway and chamber excavation costs in the early stage. At the same time, the safety and environmental protection requirements can be easily met, and maintenance costs are extremely low. The invention also discloses a ventilation and cooling system for an empty area warehouse. It can ventilate and cool the empty warehouse full of grain efficiently.

【技术实现步骤摘要】
一种与地下仓库建设相结合的采矿方法及通风降温系统
本专利技术涉及一种与地下仓库建设相结合的采矿方法及通风降温系统，属于地下矿体开采

技术介绍
有一类地下矿体，在开采时要面对以下难题：富存地下水、矿石或围岩软弱、地表有重要设施等，但同时又具备以下优势：距城市近，交通方便，有港口等。以往单纯以采矿为目的时，在解决地下水渗漏、围岩软弱时所投入的堵水、支护资金显得过于巨大，往往使得矿山开采在经济上不再合理。同时，采矿结束时，对采空区的处理，又需要一大笔资金，否则会出现塌陷等人为地质灾害。我国是人口大国，也是自然灾害多发的国家，国土可耕种面积比例小，农业生产对气候的依赖性强，国家粮食(如谷物、豆类、玉米及其它种子)贮备是国家长治久安的重要保障。现有国家粮食储备库以地上仓库为主，但地下仓库已经显示出明显的优势，如占地少、建设成本低、粮食的保鲜期长、安全性好等，以小麦为例，地表仓库周转期为一年，地下仓库的周转期为三年，有研究表明，在温度、湿度适合时，地下仓库中的小麦的保质期可以达到15年。同时，地下仓库以运维成本低、安全性好等优势，受到许多大型食品公司的青睐，出租的收益也相当可观。更为重要的是，地下仓库的粮食能够有效的防止核污染。所以建立庞大的现代化地下大型仓库，既符合国家战略，也具有重大的经济价值，可用于商业租赁经营。然而，大型地下仓库的挖掘，费用惊人，难以短时间内大规模的实现。专利号为201310130250.2的专利公开了一种工程采矿法，其表明：地下工程采矿法，是多中段房柱法开采，按力学稳定原理规范采场轮廓，边开挖、边支护，在支护结构下完成最终采矿作业，然后，在结构稳定的采空区内，再进行二次建筑，最终开发成可供民生利用的地下工程。该方案在二次建筑中会产生剪力墙和支撑结构，但是这些结构却不能在采矿时起到作用，非常浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种与地下仓库建设相结合的采矿方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是地下矿体开采时，在解决地下水渗漏、围岩软弱时所投入的堵水、支护资金过于巨大；采矿结束后，对采空区的处理又需要投入大额资金的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种与地下仓库建设相结合的采矿方法，采用空场法或人工混合隔墙式采矿法进行采矿，其中，采矿过程中，采用永久性地下建筑的设计标准，进行围岩支护与地下水防渗；采矿结束后，对采空区进行防渗漏处理，再进行功能性装修，作为地下仓库。优选的，针对地下水丰富、矿岩不稳固的难采矿体，采用人工混合隔墙式采矿法进行开采；若矿石和围岩均稳固，则采用空场法进行开采。矿石和围岩均稳固是使用空场法的理想条件，但如果地下水丰富、矿岩不稳固的难采矿体采用空场法，在开采时会出现涌水、冒顶等灾害，导致无法开采。所述的人工混合隔墙式采矿法是指利用空场法把矿房中的矿石采出后，利用留下来的矿柱或者人工假柱建成仓库四周的墙，最后成为一个个采空区。其优点是：四周的混凝土墙可以作为支撑结构，提高采矿时的安全性。前述的与地下仓库建设相结合的采矿方法中，所述的采用人工混合隔墙式采矿法进行采矿，具体包括：S1，根据矿体的形态，在矿体的四周建造一个完整的混合隔水帷幕；利用混合隔水帷幕把整个矿体的四周都包围起来(不管是否为出水点)，并作为仓库的四周墙壁(此墙壁既利用了完整稳固的原岩，也利用了人工支护与防渗处理过的破碎岩体，同时还利用了完全由人工工程所替代的人造墙体，既起到帷幕堵水的作用，又发挥了仓库墙壁的效果，所以称为混合帷幕)；S2，所述的混合隔水帷幕建成后，再按照地下仓库与矿体的规模及矿岩体的稳固程度，设计矿房的尺寸(如果四周岩体稳固，则顶柱与间柱岩体抵抗上覆岩层的压力及围岩的围压的能力就强，间柱的间距可以大一些，地下仓库的尺寸就可以大一点；反之，岩体不稳固，如果设计成大跨度，高顶板，则顶板易破坏，间柱会在节理或破碎的位置被破坏，围岩墙体也可能被围压剪切，造成仓库整体的垮塌，仓库尺寸就小一些)；按照矿房的尺寸参数，算出具体位置的力学参数，(根据《钢混凝土设计原理》)进而计算出钢筋混凝土混合隔墙的尺寸，然后利用钢筋混凝土混合隔墙对矿体进行纵向、横向及水平方向切割(其中，切割工作包括开掘堑沟和切割立槽，在堑沟巷道内钻斜向上的中深孔，与落矿同次分段爆破形成堑沟)；S3，对矿体切割完成后，进行采准工作；S4，采准完成后，进行回采工作。通过以上方法进行矿体开采，从而可以防止涌水出现，另外所形成的钢筋混凝土混合隔墙可以作为各个仓库的墙壁。优选的，步骤S1中，在进行帷幕建设时，首先在帷幕的每一个中段，沿着帷幕方向，在帷幕中间施工水平巷道，作为地质勘察巷道以及后续的帷幕施工运输巷道；然后判断巷道内的岩石的坚固程度和完整程度，如果巷道内的岩石的坚固程度对应的普氏系数和完整程度对应的RQD值大于等于某个阈值，且巷道内的岩石没有裂缝或者节理面的渗流量小于等于规定的仓库安全渗流量(说明巷道内的岩石足以起到帷幕墙的支撑与防渗水功能时)，则该段不施工钢筋混凝土隔墙，用原岩代替；否则，在该段施工钢筋混凝土隔墙——以水平巷道为工作面，向上、向下开挖，最终形成一个槽，并在槽中放置钢筋网笼，浇铸混凝土，形成隔墙；其中，通过普氏系数来判断岩石的坚固程度，普氏系数f＝σc/100，σc为岩石的单轴抗压强度(可通过钻孔，得到岩石原样，在实验室做单轴抗压试验获得)；通过岩石质量指标RQD来判断岩石的完整程度：其中，Lp为大于10cm的岩心断块累计长度；Lt为岩心进尺总长度；所述的渗流量通过以下公式计算获得：其中，q0指支护墙体单位宽度的渗流量；kv指岩土竖直方向的渗透系数；h1指水位到墙脚的高度；ζ1和ζ2是阻力系数。通过以上方法，开挖出运输巷道，同时可以准确的判断出该部位的岩性，合理利用原有的岩体，而不是一味的全部开采再浇筑混凝土隔墙，以节约了开采时间和开采成本，而且使得最终形成的仓库的稳定性更好(混凝土需要28天的养护才能达到预期的强度，这样浪费开采的时间；另外，混凝土隔墙的强度没有岩性好的岩体强度大，把强度大的原岩开采，换成混凝土导致经济浪费，破坏了原有结构的稳定性)。优选的，步骤S3中进行采准工作时，根据矿体岩体的坚固程度及矿石品位的大小，决定采用人工假顶还是用矿石顶、底柱；其中，通过普氏系数来判断矿体岩体的坚固程度，普氏系数f＝σc/100，σc为岩石的单轴抗压强度(可通过钻孔，得到岩石原样，在实验室做单轴抗压试验获得)；如果矿体岩体的坚固程度对应的普氏系数大于等于某个阈值，则进一步判断岩石的品位：其中，TC为品位，T为总矿岩量，uc为边界品位gc(边界品位是区分矿石与废石的临界品位，是选矿时确定的值，比如一块矿石提炼时，要对矿石的剩余铁或者煤含量设定一个值，当含量小于设定值时，就属于废矿，就不用再提炼；所设定的这个值就是边界品位)的标准正态分布，即边界品位是区分矿石与废石的临界品位，若岩石的品位小于边界品位则为废石，大于边界品位则为矿石；μ和σ2分别是正态分布的均值和方差(μ和σ2的值是未知的，可随机取n个样品，计算出这两个值)。通过以上方法，从而可以精准的分析岩石的坚固程度，判断原岩是否可以承受上部压力，如果不能承受则换人工假顶；如果能，则看品位，品位高的话则用人工假顶代替；反之不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，采用空场法或人工混合隔墙式采矿法进行采矿，其中，采矿过程中，采用永久性地下建筑的设计标准，进行围岩支护与地下水防渗；采矿结束后，对采空区进行防渗漏处理，再进行功能性装修，作为地下仓库。

【技术特征摘要】
1.一种与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，采用空场法或人工混合隔墙式采矿法进行采矿，其中，采矿过程中，采用永久性地下建筑的设计标准，进行围岩支护与地下水防渗；采矿结束后，对采空区进行防渗漏处理，再进行功能性装修，作为地下仓库。2.根据权利要求1所述的与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，针对地下水丰富、矿岩不稳固的难采矿体，采用人工混合隔墙式采矿法进行开采；若矿石和围岩均稳固，则采用空场法进行开采。3.根据权利要求1或2所述的与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，所述的采用人工混合隔墙式采矿法进行采矿，具体包括：S1，根据矿体的形态，在矿体的四周建造一个完整的混合隔水帷幕；利用混合隔水帷幕把整个矿体的四周都包围起来，并作为仓库的四周墙壁；S2，所述的混合隔水帷幕建成后，再按照地下仓库与矿体的规模及矿岩体的稳固程度，设计矿房的尺寸；按照矿房的尺寸参数，算出具体位置的力学参数，进而计算出钢筋混凝土混合隔墙的尺寸，然后利用钢筋混凝土混合隔墙对矿体进行纵向、横向及水平方向切割；S3，对矿体切割完成后，进行采准工作；S4，采准完成后，进行回采工作。4.根据权利要求3所述的与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，步骤S1中，在进行帷幕建设时，首先在帷幕的每一个中段，沿着帷幕方向，在帷幕中间施工水平巷道，作为地质勘察巷道以及后续的帷幕施工运输巷道；然后判断巷道内的岩石的坚固程度和完整程度，如果巷道内的岩石的坚固程度对应的普氏系数和完整程度对应的RQD值大于等于某个阈值，且巷道内的岩石没有裂缝或者节理面的渗流量小于等于规定的仓库安全渗流量，则该段不施工钢筋混凝土隔墙，用原岩代替；否则，在该段施工钢筋混凝土隔墙——以水平巷道为工作面，向上、向下开挖，最终形成一个槽，并在槽中放置钢筋网笼，浇铸混凝土，形成隔墙；其中，通过普氏系数来判断岩石的坚固程度，普氏系数f＝σc/100，σc为岩石的单轴抗压强度；通过岩石质量指标RQD来判断岩石的完整程度：其中，Lp为大于10cm的岩心断块累计长度；Lt为岩心进尺总长度；所述的渗流量通过以下公式计算获得：其中，q0指支护墙体单位宽度的渗流量；kv指岩土竖直方向的渗透系数；h1指水位到墙脚的高度；ζ1和ζ2是阻力系数。5.根据权利要求2所述的与地下仓库建设相结合的采矿方法，其特征在于，步骤S3中进行采准工作时，根据矿体岩体的坚固程度及矿石品位的大小，决定采用人工假顶还是用矿石顶、底柱；其中，通过普氏系数来判断矿体岩体的坚固程度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭献章，常龙新，张娟霞，杨天鸿，杨治华，王述红，尤松，马文成，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13