[发明专利]一种采空区临界大冒落跨度及时间的确定方法

说明书

本发明公开了一种采空区临界大冒落跨度的确定方法，按下式确定采空区临界大冒落跨度：本发明根据地表弱化层厚度和采空区底板埋深来确定采空区临界大冒落跨度；依据临界大冒落跨度控制地下回采范围，以控制采空区的冒落进程，或依据地下采空区达到临界大冒落跨度的时间，预测大冒落和地表塌陷坑形成的时间，安全经济地防治采空区危害。本发明适用于倾斜缓倾斜厚大矿体地下崩落法开采矿山或该类矿体空场嗣后充填的矿山，前者适用于采空区冒落危害预测与防治，后者适用于保护地表不被破坏，可取得安全、经济和高效的防治效果。

技术领域

本发明涉及金属矿床地下采矿技术领域，具体是一种采空区临界大冒落跨度及时间的确定方法。

背景技术

采空区大冒落引起的气浪冲击、突水与地表陷落等灾害已成目前生产矿山最大灾害之一，直到近年这种灾害依然频繁发生，归根结底，是人们虽然知道随着采空区跨度的增大冒落高度增大，但不知道何时发生大冒落，即大冒落发生时间不能确定，有的矿山提前数年甚至提前十余年预防地表塌陷，结果是几年不塌，人员进入警械区照常种植，种植数年没问题，一旦突然冒透地表，很容易造成灾害。井下工作面预留矿石散体防护也是一样，几年不起作用，工人便愿意相信自已的“经验”，不再认真预留防护垫层，结果遭受到大批量冒落乃至大冒落的气浪冲击。应该说，人们的麻痹思想是导致这类灾害频繁发生的主要原因。杜绝此类灾害的发生，最好的办法是确定出大冒落发生的时间，据此实施防治措施，这样容易保障防治措施到位，实现有效防治的效果，但是目前尚未有切实可行的大冒落时间确定方法以及冒落进程控制方法，这就为相关工作人员埋下了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采空区临界大冒落跨度及时间的确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采空区临界大冒落跨度及时间的确定方法，具体步骤如下：

步骤一，按照地质资料确定出地表弱化层（包括上覆第四纪岩层与风化层）的厚度h_f、原岩的抗压强度T_c、冒落拱承载水平应力的有效范围d和采空区上覆岩体的平均容重γ，在沿矿体延深方向的剖面上，从上向下逐分段量取分段水平的采空区底板埋深H以及每一分段的采空区宽度L_i；

步骤二，按下式确定采空区临界大冒落跨度：，m；式中H为采空区底板埋深，m；h_f为地表弱化岩层厚度，m；T_c为原岩抗压强度，t/m²；d为冒落拱承载水平应力的有效范围，m；d＝1.0～2.0m；γ为采空区上覆岩体的平均容重，t/m3；L_m为采空区临界大冒落跨度，m。

步骤三，从首采分段开始，圈定每一分段的回采面积，逐分段投影到一个平面上，在此平面上量测等价圆直径，列出各分段所在深度H与对应和累加采空区等价圆直径L，与由步骤二中的公式按H值计算的Lm对比，当L≧Lm时，对应的分段为引起大冒落发生，称之为大冒落发生分段；

步骤四，在大冒落发生分段，按分段回采进度计划，确定出回采范围达到临界大冒落跨度的时间，作为大冒落发生的预测时间。

作为本发明进一步的方案：当用于预测冒透地表和在地表形成塌陷坑时间时，Tc按采空区未风化岩层的平均抗压强度计算；当用于保护地表不塌陷时，Tc按采空区未风化岩层的抗压强度的较低值计算。