CN104153808A - 一种采矿工程中的采空区充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采矿工程中的采空区充填方法，包括：用废石充填采空区域，形成废石充填体；用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述废石充填体之间的间隙。通过上述方法即可实现采空区充填，并能方便地进行接顶，从而可以大大提高废石充填采矿法中的接顶作业的施工速度及降低接顶作业的劳动强度，降低接顶作业的人工费用。

Description

一种采矿工程中的采空区充填方法

技术领域

本发明涉及一种采矿工艺，尤其涉及一种采空区充填方法。

背景技术

在废石充填采空区的采矿法中，当矿体的倾角不足够大时，充填到采空区中的废石难以堆积到紧挨顶板。在这种情况下，在废石堆与顶板之间，会存在间隙。当然，如果矿体的倾角足够大，大于废石的自然安息角，即大于废石堆在堆积过程中自然形成的堆积坡度，则在废石堆与顶板之间，不会存在间隙。当矿体的倾角不足够大，充填到采空区中的废石与顶板之间存在间隙时，如果不用某种材料将间隙填满，则这种废石充填起不到支撑采空区顶板的作用。在现有技术中，通常用混凝土来填充这个间隙。因此，为了充填这个间隙，往往需要消耗大量的水泥和砂子，也耗费大量的人工成本，且施工难度大，劳动强度大，速度慢，物料运送费力且困难。而且，井下的混凝土在干燥过程中往往会有所收缩，致使对间隙的充填效果不好，加之手工填塞缝隙往往填塞不好，也导致对间隙的充填效果不甚理想。这种用某种材料填塞采空区顶板与废石堆充填体之间的间隙的过程称为接顶。在现有技术中，接顶成为薄弱环节。由于该环节十分薄弱，往往导致废石充填采矿法走向失败。本来废石充填采矿法是一种十分低成本的充填式采矿法，既低成本地实现了采空区充填，从而保护了采空区，又充分地利用了废石资源，没有形成大量废石丢弃在大自然中造成某种环境破坏或生态失衡，但是，由于接顶环节的薄弱，致使废石充填采矿法往往被弃用。由于废石充填采矿法的弃用，致使某些仅适用于低成本充填法开采的矿藏得不到合理和有效的开采，造成矿产资源的浪费，而且大量废石被堆放在地表的大自然中，造成环境甚至生态的破坏。

发明内容

为了克服废石充填采空区中接顶环节的问题，本发明提供了一种采矿工程中的采空区充填方法，包括：用废石充填采空区域，形成废石充填体；用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙。

由于硬质泡沫塑料的填充工艺十分简便，硬质泡沫塑料的凝固及硬化很快，使接顶作业十分快捷，人工耗费很低，劳动强度也很轻。由于与混凝土相比，硬质泡沫塑料的单位体积重量很轻，硬质泡沫塑料的单位体积重量仅有混凝土的百分之一到百分之二，因而其物料运送轻便，容易。也由于与混凝土相比，硬质泡沫塑料的单位体积重量很轻，使硬质泡沫塑料的单位体积物料耗费价钱并不比水泥混凝土有明显偏高。在抗压强度方面，虽然硬质泡沫塑料的抗压强度不及水泥混凝土，但在采矿活动的有限期间内，其作用是有效的，毕竟采空区的垮塌是一个漫长的过程，如果采空区没有充填，则在采矿活动期间内，采空区顶板也许会垮塌3到5米的厚度，该3到5米厚度的岩石也仅仅形成了相当于一个大气压的力量，然而，硬质泡沫塑料通常能承受2到3个大气压以上的力量，可见，在采矿活动的有限期间内，硬质泡沫塑料的作用是足够有效的。由于硬质泡沫塑料充填仅仅是实施在废石充填体与采空区顶板之间的间隙中，该间隙仅仅占据了整个采空区的很小一部分，因而，就充填体对顶板的长期支撑效果而言，本技术方案与全部的废石充填的效果是几乎相当的。此外，由于硬质泡沫塑料在填充过程中会膨胀从而会产生一定的膨胀力，该膨胀力有利于支撑采空区顶板，而混凝土则没有，因而在该方面，硬质泡沫塑料优于混凝土。在充填过程中，硬质泡沫塑料还会部分地充填到废石充填体的缝隙中，其结果也有利于加固废石充填体，增强废石充填体的强度。可见，与混凝土接顶相比，本发明的技术方案具有明显的优势。

另外，本发明的优选实施方案在多种填充硬质泡沫塑料的办法中择优地选用了喷射法。其它办法还有注射法等等，在此不一一列出。由于在土木建筑工程领域广泛地使用了喷射法喷射硬质泡沫塑料，硬质泡沫塑料已经广泛地应用于土木建筑工程领域，因而本申请对硬质泡沫塑料的喷射法施工不作详细赘述。

本发明针对某些情况，在优选实施方案中还提供了一种用硬质泡沫塑料填充采空区侧帮与所述的废石充填体之间的间隙的技术方案，以满足某些特别需求。

为了灵活应用本发明的技术方案，本发明在优选实施方案中还提供了一种间断式地应用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙的技术方案，以便进一步提高接顶速度及降低接顶成本。毕竟在很多情况下，采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙并非需要百分之百地充填，也许隔几米接顶几米即可，例如接顶3米的区域后又隔开2米的区域不接顶，就可以达到支撑顶板的要求。具体间隔多少距离，由具体情况而定。

总之，通过利用本发明所提供的用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与废石充填体之间间隙的采空区充填方法，可以有效地提高废石充填采矿法中的接顶作业的施工速度及降低接顶作业的劳动强度，降低接顶作业的人工费用，从而可以有效地提高整个废石充填工艺的施工速度及降低劳动强度和降低人工费用。

附图说明

图1是采空区立体图；

图2是采空区侧视图。

图中，1是采空区顶板，2是采空区，3是废石充填体，4是采空区顶板与废石充填体之间的间隙，5是采空区底板，6是采空区侧帮。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对实施例进行具体描述。

通过图1、图2可以看见，采空区2是一个在地下的矿石被采出后形成的空腔，空腔的上方为采空区顶板1(对应于房屋的天花板)，空腔的下方为采空区底板5，空腔的侧面为采空区侧帮6。采空区底板通常都有坡度。采空区有大有小，有的采空区沿坡度方向的长度可以达到上百米，有的仅有二米，沿宽度方向的长度有的可以达到几十米，有的仅有二、三米，其大小由具体情况而定。由于在具体事务中，采空区的规模、大小、形状各不相同，有的相差很大，情况太复杂，因此，本申请只好将情况简化，以便能更准确地将本发明的技术方案描述清楚、描述准确。

在实施例中，描述的是一种采矿工程中的采空区充填方法，包括以下步骤：

步骤101，用废石充填采空区域，形成废石充填体3。

由于采空区的规模、大小、形状各不相同，有的相差很大，情况太复杂，当规模很大时，例如沿坡度方向的长度比较大时，此时充填作业应分段自下而上地进行，好比修路应一段一段地修，至于每段的长度，应结合施工队伍自身情况及施工环境、作业条件等多方因素灵活确定。确定了每段长度后，便可以确定每次堆积废石充填体3的规模、沿坡度方向的长度等。然后将废石运搬、堆积到预定的采空区域，便形成了废石充填体3。

形成废石充填体3的过程并不复杂，在此不再赘述。

需要说明的是，在形成废石充填体3时，最好将废石堆积得比较高，距离采空区顶板1越近越好，以便尽量形成较小的采空区顶板与废石充填体之间的间隙4，以便尽量减少硬质泡沫塑料的用量，以减少材料消耗，降低充填成本，毕竟废石没有太多成本。

还需要说明的是，废石是一个比较笼统的概念，不能因为其中有几块矿石，或有几根钢钎，或有几段木头而不认为是废石。

还需要说明的是，在形成废石充填体3时，可以在其中树立一些木头或钢材用来支撑采空区顶板1，以便增强充填体的支撑效果。

步骤102，用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙4。

该作业其实就是接顶。由于硬质泡沫塑料已经广泛应用于土木建筑等领域，人们对于硬质泡沫塑料的各种性能、性质、特点及安全性等已经十分熟悉，涉及硬质泡沫塑料的施工也已经不是新鲜事物，因此本申请对硬质泡沫塑料本身及其性能、性质、特点及安全性等不再赘述，对其施工方法也不做特别赘述。

硬质泡沫塑料的填充方法可有多种，例如可以采用注射法、喷射法等等，本申请对各种方法也不再详细赘述。在土木建筑领域广泛采用喷射法，因此，本发明技术方案的具体实施办法也推荐使用喷射法。但注射法也十分适合本发明的技术方案，毕竟本发明技术方案主要涉及的是给具有边界的缝隙填充硬质泡沫塑料的作业。

与混凝土接顶相比，硬质泡沫塑料的填充工艺十分简便，硬质泡沫塑料的凝固及硬化很快，使接顶作业十分快捷，人工耗费很低，劳动强度也很轻。为了减少硬质泡沫塑料的用量，采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙4可以留得尽量小，因为即使较小的间隙4也不妨碍喷射或注射，但如果是混凝土人工接顶，则必须留有较大的间隙4，否则没法进行人工接顶。可见，与混凝土接顶相比，硬质泡沫塑料具有无比的优越性。

另外，为了减少硬质泡沫塑料的消耗量，在具体实施中，还可以视具体情况，采取间断式地充填间隙4的办法来减少硬质泡沫塑料的消耗，即，沿采空区坡度方向或沿采空区宽度方向，可以隔几米接顶几米，例如接顶3米的区域后又隔开2米的区域不接顶，不接顶的地方只有废石充填而无接顶，这样也可以大大减少硬质泡沫塑料的消耗。能否采取间断式接顶的方案，主要取决于顶板1的稳固性，因情况太复杂，在此不予赘述。

本发明技术方案的具体实施办法还针对特殊情况提供了接边的技术方案。所谓接边，即是用硬质泡沫塑料填充采空区的侧帮6与所述的废石充填体3之间的间隙。在这种情况下，往往要故意留有采空区侧帮6与所述的废石充填体3之间的间隙。至于为何要接边，要看具体情况，例如，如果侧帮是尚未开采的矿体，则为了侧帮矿体的开采，此处需要接边。

需要说明的是，在接顶或接边的过程中，通常会有部分硬质泡沫塑料被挤进到废石充填体3内部的缝隙中，这种情况不应影响到本发明技术方案的完整性，更不应影响到本发明保护范围的完整性和准确性。

综上所述，通过本发明所提供的上述方法，即可轻便、快捷、高效地实现废石充填采矿法的接顶作业，使接顶作业的施工速度得到提高，劳动强度大为降低，人工费用也大为减少，从而可以有效地提高整个废石充填工艺的施工速度及降低劳动强度和降低人工费用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种采矿工程中的采空区充填方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤101，用废石充填采空区域，形成废石充填体；

步骤102，用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙。

2.按照权利要求1所述的充填方法，其特征在于，用硬质泡沫塑料填充采空区侧帮与所述的废石充填体之间的间隙。

3.按照权利要求1或2所述的充填方法，其特征在于，利用喷射法进行硬质泡沫塑料的填充。

4.按照权利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述的顶板与废石充填体之间的间隙被硬质泡沫塑料间断式地充填。