一种矿山采空区应力协调方法技术

本发明专利技术公开了一种矿山采空区应力协调方法，涉及矿山作业技术领域，包括以下步骤：步骤1：在回采采空区内沿矿岩开采方向构筑矩形围墙；步骤2：对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料；步骤3：紧贴步骤2中的高强度条带重复进行步骤1，对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料；步骤4：在采空区交替进行步骤2与步骤3，直至该采空区全部充填结束，在低强度充填体底部预先充填高强度充填骨料，如果将低强度充填体及其底部的高强度接底材料视为整体，低强度条带整体的等效弹性模量是提高的，会对顶板提供更强的支护效果，调动自身的承载能力，并对高强度充填体进行卸压。该方法可以改善复合支撑体的不均匀承载状态。该方法可以改善复合支撑体的不均匀承载状态。该方法可以改善复合支撑体的不均匀承载状态。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山采空区应力协调方法


[0001]本专利技术涉及矿山作业
，具体涉及一种矿山采空区应力协调方法。

技术介绍

[0002]有色金属矿山在开采过程中会产生大量的尾砂。对于尾砂，矿山企业通常的处理办法是建立尾矿库，将尾矿渣封存于尾矿库中。为响应国家号召建设绿色矿山，故大多数矿山选择将尾砂回填至采空区。但由于实际生产过程中尾砂品位会出现浮动，加上地下情况复杂，很难确定低强度体实际的抗压强度。
[0003]现有技术中，尤其大规模高强度的组合采场开采中，用强度相差较大高强度充填介质与低强度充填介质交替充填采空区，其核心思路是利用高强度充填体的高强度支撑采空区顶板，防止顶板产生垮落；利用低强度充填体成本低大体积充填采空区，保障采空区的充填效率。
[0004]但是该技术还是存在的缺陷。相对柔性的低强度充填体承载顶板施加荷载较小，相对刚性的高强度充填体承载顶板施加荷载较大，复合支撑体呈现出显著不均匀承载，支撑荷载大部分集中在刚性支撑体上，各支撑体所承受的荷载与其能承受的极限荷载不匹配。低强度充填体未充分发挥其支撑能力，存在浪费的现象。高强度充填体长期高强度负荷，导致损伤并不断发展，乃至支撑失效，复合支撑体支撑力降低，甚至造成采场整体失稳。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种矿山采空区应力协调方法，以解决上述
技术介绍
中提出的但是该技术还是存在的缺陷。相对柔性的低强度充填体承载顶板施加荷载较小，相对刚性的高强度充填体承载顶板施加荷载较大，复合支撑体呈现出显著不均匀承载，支撑荷载大部分集中在刚性支撑体上，各支撑体所承受的荷载与其能承受的极限荷载不匹配。低强度充填体未充分发挥其支撑能力，存在浪费的现象。高强度充填体长期高强度负荷，导致损伤并不断发展，乃至支撑失效，复合支撑体支撑力降低，甚至造成采场整体失稳的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种矿山采空区应力协调方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在回采采空区内沿矿岩开采方向构筑矩形围墙，围墙的四面墙体围成的矩形空间为充填工作单元，在围墙内部浇筑充填骨料，所述围墙的墙体为钢制挡板拼接而成，挡板随充填体浇筑的进行逐渐加高，最终达到采区顶板形成密闭空间；
[0008]步骤2：对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，直至充填至采区顶板0.5m处停止充填，然后采用低强度充填骨料充填剩余未充填区域，以保证高强度充填体和采区顶板之间相互接触，高强度条带浇筑结束后等待凝固成型，拆除支护装置，形成高强度条带；
[0009]步骤3：紧贴步骤2中的高强度条带重复进行步骤1，对充填工作单元逐层往复式均
匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，充填0.5～1.2m停止充填，然后采用低强度充填骨料在刚刚充填的高强度充填体上方充填至采空区顶板，低强度条带浇筑结束后等待凝固成型，拆除支护装置，形成低强度条带；
[0010]步骤4：在采空区交替进行步骤2与步骤3，直至该采空区全部充填结束。
[0011]优选的，所述采空区充填骨料的制备：制备低强度充填骨料，水泥采用32.5复合硅酸盐水泥，以质量计算，灰砂比在1:12～1:15之间，浆料浓度在70％～80％之间；制备高强度充填骨料，水泥采用32.5复合硅酸盐水泥，以质量计算，灰砂比在1:6～1:8之间，将两种充填骨料按照上述比例分别经过矿山充填站混合搅拌，将得到的混合物料通过不同的管道输送至采空区分布进行充填。
[0012]优选的，所述钢制挡板为0.5m高，2m长，5cm厚，可相互紧密拼，所述钢制挡板有钢制支护装置保证充填单元安全充填，在充填结束之后可拆除再利用到后续作业中。
[0013]优选的，所述逐层往复式浇灌每次浇灌20cm厚度的充填骨料，并使用振捣棒排出内部空气，以保证充填的骨料密实无气泡。
[0014]优选的，所述采空区充填结束指的是一个盘区采空区充填结束。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在低强度充填体底部预先充填高强度充填骨料，如果将低强度充填体及其底部的高强度接底材料视为整体，低强度条带整体的等效弹性模量是提高的，会对顶板提供更强的支护效果，调动自身的承载能力，并对高强度充填体进行卸压。该方法可以改善复合支撑体的不均匀承载状态。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的采空区实际作业断面示意图；
[0017]图2为本专利技术的采空区实际作业俯视图。
[0018]图中：1
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高强度充填体、2
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低强度充填体、3
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高强度预先浇筑体、4
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矿石堆、5
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顶板、6
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破碎顶板、7
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未采矿体、8
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底板、9
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通风上山、10
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间柱、11
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通风上山、12
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高强度条带、13
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低强度条带、14
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采空区、15
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上分段铲运机道、16
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下分段铲运机道、17
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风井、18
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溜井。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]请参阅图1
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2，本专利技术提供一种矿山采空区应力协调方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1：在回采采空区内沿矿岩开采方向构筑矩形围墙，围墙的四面墙体围成的矩形空间为充填工作单元，在围墙内部浇筑充填骨料，所述围墙的墙体为钢制挡板拼接而成，挡板随充填体浇筑的进行逐渐加高，最终达到采区顶板形成密闭空间；
[0022]步骤2：对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，直至充填至采区顶板0.5m处停止充填，然后采用低强度充填骨料充填剩余未充填区域，以保证
高强度充填体和采区顶板之间相互接触，高强度条带浇筑结束后等待凝固成型，拆除支护装置，形成高强度条带；
[0023]步骤3：紧贴步骤2中的高强度条带重复进行步骤1，对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，充填0.5～1.2m停止充填，然后采用低强度充填骨料在刚刚充填的高强度充填体上方充填至采空区顶板，低强度条带浇筑结束后等待凝固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山采空区应力协调方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在回采采空区内沿矿岩开采方向构筑矩形围墙，围墙的四面墙体围成的矩形空间为充填工作单元，在围墙内部浇筑充填骨料，所述围墙的墙体为钢制挡板拼接而成，挡板随充填体浇筑的进行逐渐加高，最终达到采区顶板形成密闭空间；步骤2：对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，直至充填至采区顶板0.5m处停止充填，然后采用低强度充填骨料充填剩余未充填区域，以保证高强度充填体和采区顶板之间相互接触，高强度条带浇筑结束后等待凝固成型，拆除支护装置，形成高强度条带；步骤3：紧贴步骤2中的高强度条带重复进行步骤1，对充填工作单元逐层往复式均匀充填高强度充填骨料，期间对所充填的高强度充填骨料进行逐层的夯实，逐层重复以上操作高强度充填骨料充填和夯实步骤，充填0.5～1.2m停止充填，然后采用低强度充填骨料在刚刚充填的高强度充填体上方充填至采空区顶板，低强度条带浇筑结束后等待凝固成型，拆除支护装置，形成低强度条带；步骤4：在采空区交...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺耀华，
申请(专利权)人：本溪龙新矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：