CN113187544B - 一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，针对地下空区充填方法不能接顶问题，通过在地下空区构建梁式顶板结构，再对地下空区进行胶结充填，即使胶结充填体沉降，也能保证顶板构建的横梁与胶结充填体胶结为一整体，共同支撑地表，防止地表沉陷，一次施工即可完成，属于静态空区处理，具有机械化程度高、安全和地表不沉陷的优点。

Description

一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法
技术领域
本发明属于地下空区处理领域，涉及一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法。
背景技术
地下空区引起地表变形、开裂、塌陷，占用和破坏大量土地、山林及水资源，威胁工农业生产、交通及人民的生命财产安全，带来了严重的经济、社会和环境问题。
目前国内外地下空区处理技术主要有以下几种：充填地下空区、留永久支柱、封闭隔离采空区、加固处理采空区、崩落围岩处理采空区等。
充填地下空区是利用废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，建立充填系统，然后通过空区的钻孔、充填管道将充填料充填至空区，是一种非常有效的消除空区方法，而且起到处理尾砂的效果，有利于环境保护和废弃物再利用。
但是充填地下空区存在一个难以接顶的问题，由于地下空区未完全接顶，尤其对于大型地下空区，最终顶板还会继续变形、沉陷，直至破坏地表。地下空区充填接顶问题一直是行业内的技术难题。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，提出一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，
将地下空区沿走向划分成若干区域，在每个区域中心位置布设充填井，再在地表对每个区域中除两个相邻区域间预留横梁外的范围布置垂直爆破孔，充填井和垂直爆破孔均由地表直通地下空区，在地表用绳索和起爆线将柱状炸药包吊在垂直爆破孔底，采用一次或多次爆破，将地下空区爆破成由顶板和横梁组成的梁式顶板结构，
最后在地表通过充填井往地下空区充满胶结充填材料形成胶结充填体，胶结充填体与横梁胶结为一整体共同支撑顶板。
优选地，所述将地下空区沿走向划分成若干区域，每个区域面积S’=KS，区域的长度L等于地下空区的宽度，跨度W=S’/L，
式中：S’为划分的区域面积，S为顶板稳定允许的暴露面积， K为面积系数，取值0.3～0.7。
优选地，所述两个相邻区域间预留横梁的宽度d一般为2～4 m，高度H≥(W-d)tanα/2+b，长度等于地下空区宽度，
式中：α为胶结充填体堆积自然安息角，b为胶结充填体下沉距离，用胶结充填体下沉系数估算，b =λT/(1-λ)，λ为胶结充填体的下沉系数，即胶结充填体下沉高度与原胶结充填体厚度的比值，T为地下空区的原净空高。
优选地，所述胶结充填材料包括水、水泥、砂和碎石，碎石块度小于0.7m，水、水泥、砂和碎石配合比为3:3:4:8。
优选地，所述充填井的直径为2 m～4 m。
优选地，所述垂直爆破孔的孔径为90 mm -250 mm。
本发明提出一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，针对地下空区充填方法不能接顶问题，通过在地下空区构建梁式顶板结构，再对地下空区进行胶结充填，并保证顶板构建的横梁与胶结充填体胶结为一整体共同支撑地表，一次施工即可完成，属于静态空区处理，具有机械化程度高、安全和地表不沉陷的优点。
附图说明
图1为将地下空区顶板沿走向划分成若干区域的水平剖面示意图。
图2为在地表布置直通地下空区的充填井和爆破孔的立体效果示意图。
图3为分次爆破炸出梁式顶板结构示意图。
图4为顶板划分成若干区域及横梁尺寸设计示意图。
图5为充填体沉降后与顶板横梁胶结为一整体支撑顶板的效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1-图2所示，本发明的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，将地下空区1沿走向划分成若干区域，在每个区域中心位置布设充填井5，再在地表6对每个区域中除两个相邻区域间预留横梁3外的范围布置垂直爆破孔4，充填井5和垂直爆破孔4均由地表直通地下空区1，所述充填井5的直径为2 m～4 m，所述垂直爆破孔4的孔径为90 mm -250 mm；如图3所示，在地表6用绳索和起爆线11将柱状炸药包10吊在垂直爆破孔4底，采用一次或多次爆破，将地下空区1爆破成由顶板2和横梁3组成梁式顶板结构，
最后在地表6通过充填井5往地下空区1充满胶结充填材料形成胶结充填体7，胶结充填体7与顶板2和横梁3胶结为一整体共同支撑顶板，如图5所示。
如图1和图4所示，本发明所述将地下空区1沿走向划分成若干区域，每个区域面积S’=KS，区域长度L等于地下空区1的宽度，跨度W=S’/L。
式中：S’为划分的区域面积，S为顶板2稳定允许的暴露面积， K为面积系数，取值0.3～0.7。
如图4所示，本发明所述两个相邻区域间预留横梁3的宽度d一般为2～4 m，高度H≥(W-d)tanα/2+b，长度等于地下空区1的宽度，
式中：α为胶结充填体7堆积自然安息角，b为胶结充填体7下沉距离，用胶结充填体7下沉系数估算，b =λT/(1-λ)，λ为胶结充填体7的下沉系数，即胶结充填体7下沉高度与原胶结充填体厚度的比值，T为地下空区1的原净空高。
本发明所述胶结充填材料，胶结充填材料包括水、水泥、砂和碎石，碎石块度小于0.7m，水、水泥、砂和碎石配合比为3:3:4:8，也可根据实际情况调整。
采用一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，有效地解决了地下空区充填方法不能接顶问题。图中8为地下空区的底部，9为多次爆破的爆破线。

Claims (5)

1.一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，将地下空区沿走向划分成若干区域，在每个区域中心位置布设充填井，再在地表对每个区域中除两个相邻区域间预留横梁外的范围布置垂直爆破孔，充填井和垂直爆破孔均由地表直通地下空区，在地表用绳索和起爆线将柱状炸药包吊在垂直爆破孔底，采用一次或多次爆破，将地下空区爆破成由顶板和横梁组成的梁式顶板结构，最后在地表通过充填井往地下空区充满胶结充填材料形成胶结充填体，胶结充填体与横梁胶结为一整体共同支撑顶板；
所述两个相邻区域间预留横梁的宽度d为2～4 m，高度H≥(W-d)tanα/2+b，长度等于地下空区宽度，式中：α为胶结充填体堆积自然安息角，b为胶结充填体下沉距离，用胶结充填体下沉系数估算，b =λT/(1-λ)，λ为胶结充填体的下沉系数，即下沉高度与原胶结充填体厚度的比值，T为地下空区的原净空高。
2.根据权利要求1所述的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，所述将地下空区沿走向划分成若干区域，每个区域面积S’=KS，区域长度L等于地下空区的宽度，跨度W=S’/L，式中：S’为划分的区域面积，S为顶板稳定允许的暴露面积， K为面积系数，取值0.3～0.7。
3.根据权利要求1所述的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，所述胶结充填材料包括水、水泥、砂和碎石，碎石块度小于0.7m，水、水泥、砂和碎石配合比为3:3:4:8。
4.根据权利要求1所述的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，所述充填井的直径为2 m～4 m。
5.根据权利要求1所述的一种梁式顶板结构的大型地下空区处理方法，其特征在于，所述垂直爆破孔的孔径为90 mm -250 mm。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507973A1 (ru) * 1987-12-09 1989-09-15 В. И. Осадчий Способ погашени подземных пустот
RU2393355C1 (ru) * 2009-05-18 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) Способ закладки выработанного пространства
CN108825298A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 广西中金岭南矿业有限责任公司 一种采场充填的接顶方法
CN109296367A (zh) * 2018-11-16 2019-02-01 西北矿冶研究院 一种中厚缓倾斜破碎矿体上向水平分层充填采矿法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2415265C2 (ru) * 2009-02-05 2011-03-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (УРАН ИПКОН РАН) Способ отработки полезных ископаемых при оптимальных параметрах
CN101737052B (zh) * 2009-12-28 2012-09-05 河北邯邢矿冶设计院有限公司 一种分段充填采矿方法
CN102619516A (zh) * 2012-04-26 2012-08-01 鞍钢集团矿业公司 一种顶部充填的无底柱垂直端壁阶段崩落法开采工艺
CN103939137B (zh) * 2014-05-07 2015-12-02 中国矿业大学 西部沙漠化矿区浅埋煤层的风积沙空场充填方法
CN104863591B (zh) * 2015-06-16 2017-12-08 东北大学 采空区控制冒落与地表充填治理方法
CN105240047A (zh) * 2015-09-16 2016-01-13 鞍钢集团矿业公司 一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法
JP6683314B2 (ja) * 2016-04-06 2020-04-15 サンソー技研株式会社 地下空洞部の充填工法
CN106640077A (zh) * 2017-01-05 2017-05-10 中南大学 深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法
CN109139100B (zh) * 2018-09-04 2019-12-20 中国矿业大学 一种内注替代式支护房式煤柱回收方法
CN109707441B (zh) * 2018-12-20 2021-01-22 新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司 一种采空区干式充填矿柱回收方法
CN110295909B (zh) * 2019-07-23 2020-10-16 北京矿冶科技集团有限公司 只留齿形矿柱的充填体底下采矿方法
CN110778316B (zh) * 2019-11-19 2020-12-25 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507973A1 (ru) * 1987-12-09 1989-09-15 В. И. Осадчий Способ погашени подземных пустот
RU2393355C1 (ru) * 2009-05-18 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) Способ закладки выработанного пространства
CN108825298A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 广西中金岭南矿业有限责任公司 一种采场充填的接顶方法
CN109296367A (zh) * 2018-11-16 2019-02-01 西北矿冶研究院 一种中厚缓倾斜破碎矿体上向水平分层充填采矿法

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