采空区控制冒落与地表充填治理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属金属矿床地下开采技术领域，特别是涉及一种采空区控制冒落与地表充 填治理方法。
【背景技术】
[0002] 在金属矿床地下开采中，顶板围岩滞后冒落形成的采空区，是矿山安全生产的重 大隐患。空区突然冒落形成的冲击气浪，可对井下人员与设备造成严重伤害；同时采空区冒 落引起的地表陷落，可能危害地表人员、设备、设施、建(构）筑物等。据统计，现今我国采空 区灾害是金属矿山发生最频繁的重大灾害之一。导致这一灾害的主要原因是，采空区处理 的难度大，常规处理方法(崩落或充填）费用高、施工不安全，且影响生产的正常进行。采空 区危害及其治理的难度，已严重困扰许多矿山企业的经济发展。为此，寻求采空区治理新技 术，降低治理难度，对金属矿床地下开采、特别深部高效开采意义重大。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对现有技术中的缺失，而提供一种采空区控制冒落与地表充 填治理方法，利用控制冒落与地表充填治理技术处理，即降低了采空区处理的难度和费用， 同时又解决了施工的安全隐患，可使生产能正常顺利进行。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明是这样实现的： 采空区控制冒落与地表充填治理方法，包括用VCR法从采空区地表打充填井，充填采 空区；按保护地表不允许塌陷区域需要确定凿井充填的参数，有控制地诱导采空区冒透地 表形成塌陷区；将充填井布置在同一直立平面或曲面内；在诱导冒落时充填井所在截面切 断顶板冒落区的延展，形成冒落边界；在塌陷区稳定之后，用废石充填塌陷区并进行地表整 形、覆士与复垦。
[0005] 作为一种优选方案，本发明从采空区边缘向内部逐条钻凿充填井，逐条充填；在钻 井与充填过渡中，对采空区顶板冒落状态进行监测。
[0006] 进一步地，本发明可通过预留临时矿柱将采空区隔开，临时矿柱之间采空区的跨 度小于顶板围岩的持续冒落跨度，而临时矿柱两侧采空区跨度之和大于顶板围岩的持续冒 落跨度；矿柱的宽度为12~18m。
[0007] 进一步地，本发明在凿井充填维护住地表不允许塌陷范围之后，一次爆破所有临 时矿柱内的诱导冒落区域，使采空区快速冒透地表。
[0008] 进一步地，本发明在采空区冒透地表并形成塌陷区后，相隔1~2天，当塌陷区边 壁处于稳定状态，塌陷坑底散体不再发生明显移动时，向塌陷区内充填废石，整形后进行客 土覆盖。
[0009] 进一步地，本发明可分两层进行客土覆盖；第一层客土覆盖厚度为0. 5~0. 7m，平 整后覆盖防渗布；接续在防渗布上再进行第二层客土覆盖，其厚度为〇. 5-0. 7m，平整表层 进行复垦。
[0010] 进一步地，本发明所述充填井的间距为25~40m;充填井的数量大于或等于3,其 孔径为3~4m。
[0011] 进一步地，本发明所述顶板围岩的持续冒落跨度L满足下式：
【主权项】
1. 采空区控制冒落与地表充填治理方法，包括用VCR法从采空区地表打充填井，充填 采空区，其特征在于按保护地表不允许塌陷区域需要确定凿井充填的参数，有控制地诱导 采空区冒透地表形成塌陷区；将充填井布置在同一直立平面或曲面内；在诱导冒落时充填 井所在截面切断顶板冒落区的延展，形成冒落边界；在塌陷区稳定之后，用废石充填塌陷区 并进行地表整形、覆士与复垦。
2. 如权利要求1所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：从采空区边 缘向内部逐条钻凿充填井，逐条充填；在钻井与充填过渡中，对采空区顶板冒落状态进行监 测。
3. 如权利要求2所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：通过预留临 时矿柱将采空区隔开，临时矿柱之间采空区的跨度小于顶板围岩的持续冒落跨度，而临时 矿柱两侧采空区跨度之和大于顶板围岩的持续冒落跨度；矿柱的宽度为12~18m。
4. 如权利要求3所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：在凿井充填 维护住地表不允许塌陷范围之后，一次爆破所有临时矿柱内的诱导冒落区域，使采空区快 速冒透地表。
5. 如权利要求4所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：在采空区冒 透地表并形成塌陷区后，相隔1~2天，当塌陷区边壁处于稳定状态，塌陷坑底散体不再发 生明显移动时，向塌陷区内充填废石，整形后进行客土覆盖。
6. 如权利要求5所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：分两层进行 客土覆盖；第一层客土覆盖厚度为〇. 5-0. 7m，平整后覆盖防渗布；接续在防渗布上再进行 第二层客土覆盖，其厚度为0. 5-0. 7m，平整表层进行复垦。
7. 如权利要求6所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于：所述充填井 的间距为25~40m ;充填井的数量大于或等于3,其孔径为3~4m。
8. 如权利要求3~7之任一所述采空区控制冒落与地表充填治理方法，其特征在于： 所述顶板围岩的持续冒落跨度L满足下式：
其中，TcS岩体极限抗压强度；h为空区高度；γ为上覆岩层容重；H为空区顶板埋深。
【专利摘要】本发明属金属矿床地下开采技术领域，特别是涉及一种采空区控制冒落与地表充填治理方法，它包括用VCR法从采空区地表打充填井，充填采空区，其特征在于按保护地表不允许塌陷区域需要确定凿井充填的参数，有控制地诱导采空区冒透地表形成塌陷区；将充填井布置在同一直立平面或曲面内；在诱导冒落时充填井所在截面切断顶板冒落区的延展，形成冒落边界；在塌陷区稳定之后，用废石充填塌陷区并进行地表整形、覆士与复垦。本发明既降低了采空区处理的难度和费用，同时又解决了施工的安全隐患，可使生产能正常顺利进行。
【IPC分类】E21C41-22, E21F15-00
【公开号】CN104863591
【申请号】CN201510337526
【发明人】任凤玉, 何荣兴, 曹建立, 任美霖, 任思潼
【申请人】东北大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月16日