降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法

本发明涉及露天矿转地下开采，尤其涉及一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法。

背景技术：

1、露天转地下矿山地表边帮一般存在潜在滑坡体，由此形成的滑坡通常以突变的形式发生，它们经过长时期的孕育积累了大量的能量后以突然的方式释放能量，动力冲击极大。滑坡对坑底的冲击力通过覆盖岩、顶板岩体传递，最终作用在井下巷道岩体及其结构物上，可能会对井下工人生命财产造成很大的损失。

2、为减小边坡垮塌对井下采场造成冲击灾害，常规技术方法是在潜在滑坡体所在的边帮底部(一般为坡脚位置)修筑挡墙或布设其他支挡结构，利用支挡结构与底部岩土体组成稳固结构，抵抗滑坡对支挡结构的侧向冲击力。但是这种方法要求是支挡结构必须固定在滑动带以下一定深度的土体或岩体中。但在露天转地下工况下，地下开采造成强烈的地表沉陷问题，露天矿坑底范围包括边帮坡脚范围内岩体塌陷下沉，不满足挡墙等支挡结构修筑要求。

3、还有一种常规方法，是崩落回采区上覆岩层或回填碎石在坑底形成覆盖岩，但由碎石组成的覆盖层缓冲作用有限，大部分滑坡冲击力还是会通过碎石垫层传递至回采区顶板岩体上，没有根本的解决问题，对地下工程仍然存在风险性。

技术实现思路

1、为解决上述技术难题，本发明提供了一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法。

2、该方法通过桩群隔震层、矿砂层及坡脚碎石垫层组成缓冲体，通过桩群隔震层内部的桩群相对滑动，及桩群与矿砂层、坡脚碎石垫层的阻尼作用，改变滑坡冲击力方向，使大部分冲击由下向传递转换成水平传递，冲击范围由回采区顶板区域转化到相对边帮坡脚。

3、为解决上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

4、一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，包括：

5、以露天矿坑底区域为底面，全覆盖地铺设下部矿砂层；

6、在所述下部矿砂层的上铺设桩群隔震层；

7、在所述桩群隔震层上铺设上部矿砂层；

8、在潜在滑坡体所在的边帮坡脚布设坡脚碎石垫层。

9、可选地，所述在潜在滑坡体所在的边帮坡脚布设坡脚碎石垫层中，所述脚碎石垫层至少覆盖所述上部矿砂层的一部分。

10、可选地，所述桩群隔震层包括上层桩群和下层桩群至少两层桩群，上层桩群位于下层桩群的上方，上层桩群和下层桩群形成上下层状结构，下层桩群内的各木桩的中轴线，与边帮上潜在滑坡体滑坡投影方向垂直，上层桩群内的各木桩的中轴线，与下层木桩中轴线方向垂直。

11、可选地，所述上层桩群和下层桩群的层高在1米到3米范围内。

12、可选地，所述上部矿砂层、所述桩群隔震层和所述下部矿砂层，形成自上而下层叠结构，所述上部矿砂层和所述下部矿砂层的层厚度在8米到20米范围内。

13、可选地，所述坡脚碎石垫层为斜坡型碎石堆积体，所述坡脚碎石垫层的铺设于所述边帮坡脚，并处在所述潜在滑坡体的主要滑坡路径上。

14、可选地，所述坡脚碎石垫层的整体高度在20米到35米的范围内，所述坡脚碎石垫层的倾斜角度小于45°。

15、可选地，所述桩群隔震层、所述上部矿砂层、所述下部矿砂层及所述坡脚碎石垫层垒砌为滑坡减震结构，至少一组所述滑坡减震结构以露天矿坑底区域为底面进行铺设，其中，各组所述滑坡减震结构砌为层状相互堆叠。

16、可选地，根据矿区所述潜在滑坡体的规模大小、冲击距离以及井下开采区范围中至少一种因素，确定所述滑坡减震结构的铺设范围。

17、可选地，所述桩群隔震层由多层桩型材料分层堆叠组成，每层所述桩型材料的摆放方式相互垂直，所述桩型材料根据矿山工程实际，选用枯木桩、废旧木桩材料、废弃合成木中任意一种或多种材料组合使用。

18、上述方案中，通过所述上部矿砂层和所述坡脚碎石垫层，将冲击引起的变形集中到所述桩群隔震层上，利用桩群隔震构造特点，冲击过程中桩群在矿砂层发生滚动和滑动，耗散冲击能量同时改变冲击力传播方向，使大部分冲击由回采区顶板区域转移到对面边帮坡脚，有效降低了边帮滑坡体对井下工作区域的冲击。

19、上述方案中，在露天转地下引起坑底沉陷，各组所述滑坡减震结构砌为层状相互堆叠，所有垫层随之下沉，减震阻尼效果不受开采沉陷影响，不影响对滑坡冲击的缓冲能力。

20、在一些方案中，滑坡减震结构材料易于获取，可就地取材，使用废石、矿砂、岩石和废旧木桩，同时不需要另外修筑挡墙等支挡结构，工艺简单，避免了传统露天转地下矿山为考虑工程安全铺设大厚度的散体垫层引起的较大成本的耗费，并且更为安全高效的实现对潜在边坡滑坡所引起的冲击力的预防和减弱处理，同时实现保证安全前提和节省成本的需求。

技术特征：

1.一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述在潜在滑坡体所在的边帮坡脚布设坡脚碎石垫层中，所述脚碎石垫层至少覆盖所述上部矿砂层的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述桩群隔震层包括上层桩群和下层桩群至少两层桩群，上层桩群位于下层桩群的上方，上层桩群和下层桩群形成上下层状结构，下层桩群内的各木桩的中轴线，与边帮上潜在滑坡体滑坡投影方向垂直，上层桩群内的各木桩的中轴线，与下层木桩中轴线方向垂直。

4.根据权利要求3所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述上层桩群和下层桩群的层高在1米到3米范围内。

5.根据权利要求1所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述上部矿砂层、所述桩群隔震层和所述下部矿砂层，形成自上而下层叠结构，所述上部矿砂层和所述下部矿砂层的层厚度在8米到20米范围内。

6.根据权利要求2所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述坡脚碎石垫层为斜坡型碎石堆积体，所述坡脚碎石垫层的铺设于所述边帮坡脚，并处在所述潜在滑坡体的主要滑坡路径上。

7.根据权利要求6所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述坡脚碎石垫层的整体高度在20米到35米的范围内，所述坡脚碎石垫层的倾斜角度小于45°。

8.根据权利要求1所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述桩群隔震层、所述上部矿砂层、所述下部矿砂层及所述坡脚碎石垫层垒砌为滑坡减震结构，至少一组所述滑坡减震结构以露天矿坑底区域为底面进行铺设，其中，各组所述滑坡减震结构砌为层状相互堆叠。

9.根据权利要求1所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，根据矿区所述潜在滑坡体的规模大小、冲击距离以及井下开采区范围中至少一种因素，确定所述滑坡减震结构的铺设范围。

10.根据权利要求8所述的一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，其特征在于，所述桩群隔震层由多层桩型材料分层堆叠组成，每层所述桩型材料的摆放方式相互垂直，所述桩型材料根据矿山工程实际，选用枯木桩、废旧木桩材料、废弃合成木中任意一种或多种材料组合使用。

技术总结
本发明提供一种降低矿山边帮滑坡对井下冲击的方法，包括以露天矿坑底区域为底面，全覆盖地铺设下部矿砂层；在所述下部矿砂层的上铺设桩群隔震层；在所述桩群隔震层上铺设上部矿砂层；在潜在滑坡体所在的边帮坡脚布设坡脚碎石垫层。本发明通过桩群隔震层内部桩群之间的相对滑动，及桩群与矿砂层、坡脚碎石垫层的阻尼作用，改变滑坡冲击力方向，使大部分冲击由下向传递转换成水平传递，冲击范围由回采区顶板区域转化到相对边帮坡脚。

技术研发人员：王培涛,朱海华,兰舟,方明华,马驰,王春贤,张艺山
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15