[发明专利]利用硐室爆破技术形成覆盖层处理地下矿山采空区的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下矿山处理采空区的方法，具体指一种利用硐室爆破技术形成覆盖层处理地下矿山采空区的方法。

背景技术

目前，国内在有色金属矿山采矿中，采用空场法的比例较大，据不完全统计，空场法采矿占一半以上，并且由于采矿机械化程度的不断提高，无轨设备和无人驾驶遥控设备的大量投入使用，使得空场法的应用越来越广，空场法仍将是今后有色金属矿山生产中应用的主要采矿方法。

根据空场法采矿工艺，矿房回采结束后会留下大量采空区，由于充填成本较高，多数矿山都暂不处理采空区，导致部分间柱不能回收，造成永久损失，矿产资源浪费严重。

硐室爆破技术具有：1、可以在短期内完成大量土石方的挖运工程，有利于加快工程施工速度。2、与其它爆破工艺比较，其凿岩工程量少，相应的设备、工具及材料和动力消耗也少。3、所需的机具简单轻便，一些小工程甚至可以用人工完成。4、工效高，具有节省大量劳动力的优点。这些都使其在露天矿基建初期、大型公路、铁路的开挖、堆筑尾矿区、挖堑沟及平整场地等方面得到了广泛的应用。但是，利用硐室爆破技术处理地下矿山采空区的报道却很少。

发明内容

本发明提供一种利用硐室爆破技术形成覆盖层处理地下矿山采空区的方法，本发明成本低，对矿山覆盖层的形成和消除空区隐患、构建安全生产体系可奠定良好的基础。

所采用的技术方案为：一种利用硐室爆破技术形成覆盖层处理地下矿山采空区的方法，具体步骤如下： 

 根据采空区赋存状态，监测顶板的稳定性及安全厚度：

取所述采空区上盘围岩处的矿岩送实验室作岩石抗拉强度、岩石单轴抗压强度、矿岩弹性变量能指数、矿岩弹性变形能指数的测定；并利用所得的各项参数，采用结构力学、厚跨比法、长宽比梁板法、有限数值模拟法对采空区顶板稳定性及合理性进行分析研究，确定采空区顶板的安全厚度；经过计算，一般采空区高度与顶板成一次线性增长，最佳为：空场宽度50~60m，采场高度为50m时，顶板的安全厚度为6~18m；

 通过计算，确定缓冲层安全厚度：

根据伊缅尼托夫提出的缓冲层厚度计算经验公式计算缓冲层的安全厚度，并根据采空区的体积可以得出所需废石的方量，在此基础上确定硐室爆破方案；

 爆破方案的优化选择：

根据中测定的矿岩力学参数及中确定的缓冲层安全厚度，用松动爆破、抛掷爆破和定向爆破联合爆破崩落围岩，形成废石覆盖层，以达到处理采空区和构建下部采矿安全体系的目的；具体：主要在靠近采空区上盘围岩15~35m处开掘一条硐室联络道，然后，按照采空区赋存大小和形成覆盖层厚度的要求沿采空区一侧布置集中药包，药包硐室与联络道之间采用小断面巷道相连；

 硐室位置的布置方式：

硐室布置的原则为：如果采空区体积在20~30万m³以下，采用单层、单排布置方式；如果采空区体积超过30万m³以上，采用双层单排混合布置；

 爆破参数的选择：

最小抵抗线W(m)：选择药包的最小抵抗线，是布药的核心问题，其值一般取15～30m；

标准爆破炸药消耗量K（kg/m³）：K是常数，一般为0.5~0.9 kg/m³，岩石坚硬，取大值，相反，取小值；

爆破作用指数n：一般取0.75～1，与最小抵抗线有关，最小抵抗线取大值时，相应爆破作用指数取大值，相反，则取小值；

药包间距a（m）： ；

上破裂半径R（m）： ；

下破裂半径R＇（m）： ，

β为破坏系数，它与地面坡角φ（°）有关，对于坚硬岩石时，，对于软岩、次软岩时； 

 各硐室装药量计算：

采用抛掷和加强松动爆破的装药量：， 

式中：Q为单硐室内装药量，kg，

e为炸药的换算系数，对2号岩石炸药e=1.0，对铵油炸药e=1.0~1.15，

式中K、W、n字母含义同中的所述；

 起爆药包的制作加工及安放：

起爆体用1～2cm厚的木板，做成可装20～30kg炸药的长方体木箱；选用优质、密度均匀的乳化炸药，保证起爆体内炸药密度为1.0g/cm³；起爆体加工时，应将6发同一段别的导爆管雷管装入3枚起爆弹内，每枚内各装两发，然后置于起爆体炸药中央，并固定好雷管，将雷管脚线引出起爆体，以备使用；