[发明专利]一种大水矿山矿房冷冻法回采方法

说明书

本发明涉及一种大水矿山矿房冷冻法回采方法，属于地下矿山防治水技术领域。本发明的技术方案是：在矿房上方一定安全距离的巷道内施工冷冻孔，在周边邻近硐室建设小型冷冻站，冷冻设施架设完成后开始积极冷冻，通过观测形成稳固冻结壁之后，转入维护冷冻，同时开始对矿房进行矿石回采，矿石回采完成后及时进行矿房充填作业。本发明的有益效果是：通过在矿房回采过程中引入冷冻技术，形成一定厚度的冻结壁，能阻隔矿房上盘水流入矿房内部，减小矿房回采的涌水风险，降低水害威胁，达到安全回采目的。

技术领域

本发明涉及一种大水矿山矿房冷冻法回采方法，属于地下矿山防治水技术领域。

背景技术

在大型地下矿山的矿石回采过程中，一般不允许地表塌陷情况发生，目前新建大型地下矿山矿石回采方式多采用充填采矿方法进行，由于地质成因影响，矿床富存条件一般较深，上部覆盖有第四系含水层，矿区水文地质条件复杂，在回采过程中矿房大多会穿过断层、破碎带等地质构造，由于断层破碎带大多较为破碎，极易与上部含水层导通，导致大量涌水，当涌水超出矿山排水系统的排水能力时将会给矿山生产带来严重灾害，轻则停产整顿，重则可能危及生产施工人员生命安全。

根据矿床成因进行分析，想要疏干地下矿内部贮水，无论从生态、技术还是经济角度考虑，都不现实且难度非常大。再结合地质情况综合考虑，矿房内出现的涌水多为上向补给，由于基岩段围岩富存条件复杂，节理裂隙发育状况多变，在裂隙分步不均或导通不充分时，在矿房回采过程中采用普通的钻孔疏水及注浆堵水难以取得预期效果，且注浆后会降低矿石品位，影响后期选矿指标。

发明内容

本发明目的是提供一种大水矿山矿房冷冻法回采方法，通过在矿房回采过程中引入冷冻技术，形成一定厚度的冻结壁，能阻隔矿房上盘水流入矿房内部，减小矿房回采的涌水风险，降低水害威胁，达到安全回采目的，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种大水矿山矿房冷冻法回采方法，包含以下步骤：在矿房上方一定安全距离的巷道内布置并施工冷冻孔，冷冻孔间距满足设计规范要求，冷冻孔造孔长度大于矿体回采边界，留安全保护层；在回采矿块上部布置冷冻检查孔；铺设冷冻管路，布置冷冻设施，进行积极冷冻，形成完整保护冻结壁后转为维护冷冻；利用冷冻系统将上方含水层补给水进行阻隔，形成完整安全的冷动隔水层，冷冻隔水层下留有一定厚度的爆破保护层；待冷冻系统运行一定时间形成安全可靠的冻结壁形成隔水作用之后，开始回采该矿房的矿石；同时为保证出矿量及工作连续性，结合矿山实际情况提前编制施工计划，对下一准备回采的矿房提前进行冷冻孔布置施工及冷冻设备安装，并适时继续进行积极冷冻；矿房回采完以后，及时对已采矿房进行充填作业；充填完成后解除该矿房冷冻，进入下一循环。

所述冷冻孔直径Φ≥108mm，冷冻孔造孔长度两端至少超过矿体回采边界20m，冻结孔间距根据《煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范》第5.6.2条确定，采用1.00m～1.30m。

所述冷冻隔水层宽度由冻结孔个数确定，冻结孔个数根据岩石倾角计算确定；冷冻隔水层宽度=冻结孔个数×冷冻孔间距，冻结孔个数=[（矿房高度+保护层厚度）/+矿房厚度]/冷冻孔间距，取整数；其中为岩石倾角正切值。

所述铺设冷冻管路，布置冷冻设施，即在各冷冻孔中铺设冷冻所需管路，并建设冷冻站，冷冻站位置可以选取邻近暂不使用且岩石条件较稳固的硐室，也可单独开凿硐室，通过连接冷冻管路后开始运行积极冷冻。

所述爆破保护层厚度大于爆破震动安全允许距离，R=

式中：R—爆破震动安全允许距离，m；

Q—炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg;

V—保护对象所在地安全允许质点速度，cm/s，一般取1；

K，—与爆破点治保护对象的地形和地质条件有关的系数和衰减指数。