CN102678124B - 一种基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法。其步骤是：先通过地质地形图中各勘探线剖面确定地表塌陷界线(3)和地表移动界线(4)。再以这两个界线为界并结合地表回填体的稳定性，将地表塌陷区划分为三大回填区域：Ⅰ区和Ⅱ区可回填，Ⅲ区不回填。Ⅱ区回填时，分别以Ⅰ区中所修筑相对固定的碎石道(2)的左端点、右端点和所述两端点间的中点为圆心规划出各自的回填扇形域，均匀推进回填；在地表回填作业进行的同时，并与地下各进路均匀出矿相结合，使地表回填体能够均匀沉降，保证地表回填工作的连续性，提高回填效率的同时确保地表回填工作的安全。因此，本发明不仅具有安全和高效的特点，还能及时解决大量废石占地污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明属于地表塌陷区回填法的技术领域，主要涉及一种基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法。
背景技术
采用无底柱分段崩落法出矿的矿山，随着采深的不断增加，空区的形成，地表塌陷变形问题日益凸显，矿区地表的建（构）筑物及周边的自然环境产生了不同程度的破坏；同时，采选过程中的废石堆放占地污染环境，给矿区带来了很大的社会问题和生态问题。如何合理的利用采选过程中产生的废石安全回填塌陷区和有效缓解地表塌陷变形及恢复地表生态环境是矿区急需研究的课题。
目前，金属矿山地表塌陷区的回填尚无规范的回填工艺方案, 在地表塌陷变形区内，回填工作的开展存在着一定的盲目性，回填行车路线随意性强，废石随意倾倒现象明显。这种回填方式的主要问题是由于塌陷区内部回填体的不稳定性，盲目的回填废石及汽车行车路线的随意性会给回填工作和汽车运输带来很大的安全隐患。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种安全和高效的基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、确定地表塌陷界线与移动界线
首先，利用工程类比法与数值分析法相结合的方式，确定各勘探线剖面图中矿体最终开采深度时矿体上盘和下盘岩石的塌陷界线与移动界线；再采用坐标定位的方法，在地质地形平面图上找出所述塌陷界线与地表交点的坐标点位置和所述移动界线与地表交点的坐标点位置，分别得出各勘探线上位于地质地形平面图中的地表塌陷坐标点和地表移动坐标点，将地质地形图中相邻两勘探线上的地表塌陷坐标点连接，修整后即为地表塌陷界线；同样地，将地质地形图中相邻两勘探线上的地表移动坐标点连接，修整后即为地表移动界线。
第二步、划分地表塌陷区的回填范围
按照步骤一所确定的地表塌陷界线与地表移动界线为界，在地质地形平面图中，以地表塌陷变形范围内的回填体稳定程度划分为三大回填区域：矿体最终开采深度时的矿体正上方所在的地表区域为Ⅲ区，即为危险区；临近下盘的矿体边界与下盘岩石塌陷界线间的地表区域为Ⅱ区，即为较安全区；下盘岩石塌陷界线与下盘岩石移动界线间的地表区域为Ⅰ区，即为安全区；为确保回填工作安全，地表塌陷区回填范围为Ⅰ区和Ⅱ区。
第三步、地表塌陷区的回填
根据步骤二所划分的回填范围，在Ⅰ区中修筑相对固定的碎石道作为回填时的主要行车通道，该碎石道的修筑方向平行于矿体的走向。
回填Ⅰ区时，将废石运送到Ⅰ区的碎石道两旁至Ⅰ区全部回填完毕。
回填Ⅱ区前，分别以Ⅰ区中所修筑的碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点为圆心规划出各自的回填扇形域；回填Ⅱ区时，将废石分别运送至Ⅰ区碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点，运送来的废石沿各自的回填扇形域在Ⅱ区内均匀推进至Ⅱ区回填完毕。
在回填过程中，加强地下放矿管理，采用地下各进路均匀出矿与地表塌陷区的回填方法相结合。使地表回填体能够均匀沉降，避免无序出矿时地表回填体的沉陷漏斗产生后所导致的间歇性回填，以保证地表回填工作的连续性，提高回填效率的同时确保地表回填工作的安全性。
所述各自的回填扇形域的半径为Ⅰ区碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点分别至Ⅱ区回填范围内下盘矿体边界的最大距离。
由于采用上述技术方案，本发明能有效地解决矿山地表塌陷问题，采用该法回填后的主要优点如下：
①能有效地减缓上、下盘岩体中裂隙的产生与发展；
②能及时补充地下出矿时采出废石散体的高度，保证无底柱崩落法对覆盖层厚度的要求；③能防止井下泥石流的发生；
④解决了采选废石的堆放占地且污染环境的问题。
因此，本发明不仅具有安全和高效的的特点，还能及时解决大量废石占地污染环境的问题，有助于地表生态环境的恢复。
附图说明
图1是本发明的一种地质地形平面示意图；
图2是图1的A-A剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的阐述，并非对其保护范围的限制。
一种基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法。该回填方法的具体步骤是：
第一步、确定地表塌陷界线与移动界线
首先，利用工程类比法与数值分析法相结合的方式，确定各勘探线剖面图中矿体最终开采深度时矿体上盘和下盘岩石的塌陷界线与移动界线；再采用坐标定位的方法，在地质地形平面图上找出所述塌陷界线与地表交点的坐标点位置和所述移动界线与地表交点的坐标点位置，分别得出各勘探线上位于地质地形平面图中的地表塌陷坐标点和地表移动坐标点，如图1所示，将地质地形平面图中相邻两勘探线上的地表塌陷坐标点连接，修整后即为地表塌陷界线3；同样地，将地质地形图中相邻两勘探线上的地表移动坐标点连接，修整后即为地表移动界线4。
图1是本具体实施方式的一种地质地形平面示意图，图2是图1中的A-A剖面示意图。确定地表塌陷坐标点和地表移动坐标点的具体步骤是：由图2中的岩石塌陷界线与地表的交点和岩石移动界线与地表的交点分别向下作垂线，找出其位于图1中所在纵坐标点的位置；然后再由所确定的纵坐标点的位置在图1中分别作平行于横轴的直线，找出所述直线与勘探线的交点，该交点即为图1中的地表塌陷坐标点位置与地表移动坐标点位置，其它勘探线剖面上的地表塌陷坐标点与地表移动坐标点在地质地形图中定点方法类似。
第二步、划分地表塌陷区的回填范围
按照步骤一所确定的地表塌陷界线3与地表移动界线4为界，在地质地形平面图中，以地表塌陷变形范围内的回填体稳定程度划分为三大回填区域：矿体最终开采深度时的矿体正上方所在的地表区域为Ⅲ区，即为危险区；临近下盘的矿体边界1与下盘岩石塌陷界线间的地表区域为Ⅱ区，即为较安全区；下盘岩石塌陷界线与下盘岩石移动界线间的地表区域为Ⅰ区，即为安全区。为确保回填工作安全，地表塌陷区回填范围为Ⅰ区和Ⅱ区。在回填地表塌陷区时，结合地质地形平面图，严格按照所划分的区域进行回填作业并用标志性的物质（如小红旗或石块等）把Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回填区域的在地表上的界线明显标出，严格区分。
第三步、地表塌陷区的回填
根据步骤二所划分的回填范围，在Ⅰ区中修筑相对固定的碎石道2作为回填时的主要行车通道，该碎石道的修筑方向平行于矿体的走向。回填Ⅰ区时，将排石场B处的废石运送到Ⅰ区的相对固定的碎石道2两旁至Ⅰ区全部回填完毕。
回填Ⅱ区前，分别以Ⅰ区中所修筑的碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点为圆心规划出各自的回填扇形域；回填Ⅱ区时，将废石分别运送至Ⅰ区碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点，运送来的废石沿各自的回填扇形域在Ⅱ区内均匀推进至Ⅱ区回填完毕。
在回填过程中，加强地下放矿管理，采用地下各进路均匀出矿与地表塌陷区的回填方法相结合，使地表回填体能够均匀沉降，避免无序出矿时地表回填体的沉陷漏斗产生后所导致的间歇性回填，以保证地表回填工作的连续性，提高回填效率的同时确保地表回填工作的安全性。
汽车回填时，首先在矿体下盘的Ⅰ区域上行驶，以在Ⅰ区上修筑的相对固定的碎石道2为行车线路主线，在Ⅰ区范围内将废石运送到相对固定的碎石道2的两旁及其周围的区域，然后在Ⅰ区范围内直接回填，选用压实充填的方式将回填后的废石做压实处理。在Ⅰ区回填完成后，以Ⅰ区中所修筑的相对固定的碎石道2的左端点、右端点和所述两端点间的中点为圆心规划出回填扇形域，然后以各扇形域为基础向Ⅱ区推进且与地下均匀出矿的放矿管理模式相结合的方式进行回填，确保地表回填作业安全有序的进行。地表回填时，严禁无关人员进入塌陷区内，回填人员须在相关技术负责人的监督指导下，严格按照回填的路线和要求去实施地表回填工作，不可违章作业。遇上恶劣天气或降雨量较大时，为防止意外，应停止回填，待天气好转，查看现场确认安全后再恢复作业，从根本上保证回填人员与设备的安全。该方法在一定程度上缓解了地表塌陷的进一步扩大所带来的危害，同时也为矿区生态恢复打下了良好的基础。
本具体实施方式能有效地解决矿山地表塌陷问题，采用该法回填后的主要优点如下：
①能有效地减缓上、下盘岩体中裂隙的产生与发展；
②能及时补充地下出矿时采出废石散体的高度，保证无底柱崩落法对覆盖层厚度的要求；③能防止井下泥石流的发生；
④解决了采选废石的堆放占地且污染环境的问题。
因此，本具体实施方式不仅具有安全和高效的的特点，还能及时解决大量废石占地污染环境的问题，有助于地表生态环境的恢复。
Claims (2)
1.一种基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法，其特征在于该回填方法的具体步骤是：
第一步、确定地表塌陷界线与移动界线
首先，利用工程类比法与数值分析法相结合的方式，确定各勘探线剖面图中矿体最终开采深度时矿体上盘和下盘岩石的塌陷界线与移动界线；再采用坐标定位的方法，在地质地形平面图上找出所述塌陷界线与地表交点的坐标点位置和所述移动界线与地表交点的坐标点位置，分别得出各勘探线上位于地质地形平面图中的地表塌陷坐标点和地表移动坐标点，将地质地形图中相邻两勘探线上的地表塌陷坐标点连接，修整后即为地表塌陷界线；同样地，将地质地形图中相邻两勘探线上的地表移动坐标点连接，修整后即为地表移动界线；
第二步、划分地表塌陷区的回填范围
按照步骤一所确定的地表塌陷界线与地表移动界线为界，在地质地形平面图中，以地表塌陷变形范围内的回填体稳定程度划分为三大回填区域：矿体最终开采深度时的矿体正上方所在的地表区域为Ⅲ区，即为危险区；临近下盘的矿体边界与下盘岩石塌陷界线间的地表区域为Ⅱ区，即为较安全区；下盘岩石塌陷界线与下盘岩石移动界线间的地表区域为Ⅰ区，即为安全区；地表塌陷区回填范围为Ⅰ区和Ⅱ区；
第三步、地表塌陷区的回填
根据步骤二所划分的回填范围，在Ⅰ区中修筑相对固定的碎石道作为回填时的主要行车通道，该碎石道的修筑方向平行于矿体的走向；
回填Ⅰ区时，将废石运送到Ⅰ区的碎石道两旁至Ⅰ区全部回填完毕；
回填Ⅱ区前，分别以Ⅰ区中所修筑的碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点为圆心规划出各自的回填扇形域；回填Ⅱ区时，将废石分别运送至Ⅰ区碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点，运送来的废石沿各自的回填扇形域在Ⅱ区内均匀推进至Ⅱ区回填完毕；
在回填过程中，采用地下各进路均匀出矿与地表塌陷区的回填方法相结合。
2.根据权利要求1所述的基于地下金属矿床开采的地表塌陷区回填方法，其特征在于所述各自的回填扇形域的半径为Ⅰ区碎石道的左端点、右端点和所述两端点间的中点分别至Ⅱ区回填范围内下盘矿体边界的最大距离。
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