[发明专利]一种采场充填物化联合接顶方法

说明书

本发明提供一种采场充填物化联合接顶方法，属于充填技术领域。该方法首先根据矿山实际生产情况，确定充填工艺参数及充填体物理力学性能指标，选择合适的膨胀剂类型、膨胀剂添加量、确定膨胀剂添加方式、计算膨胀率；其次根据采空区结构参数，建立采空区结构模型及三维直角坐标系、进行接顶率计算参数选取与数学模型建立；然后根据建立的接顶率数学模型，通过不同方案对比，确定下料点的个数及两个下料点间的距离；最后布置管道、进行充填接顶。该方法将多点下料法(物)与添加膨胀剂法(化)相融合形成一种高质量、高效率的充填接顶方法，安全可靠、成本低、可对接顶率进行控制与调节、适用于各种采矿方法的接顶工作。

技术领域

本发明涉及充填技术领域，特别是指一种采场充填物化联合接顶方法。

背景技术

随着工业的不断发展，对矿产资源量的需求量逐渐增加，地下矿石被开采后形成大量采空区，破坏了原岩应力平衡，围岩发生变形破坏。充填开采在确保安全的情况下兼具环境保护和提高回采率的双重功效，是绿色开采技术体系中最重要的技术之一。充填接顶是影响采场充填效果的重要因素。如果充填接顶效果欠佳，会使采场顶板暴露面积过大，达到或者超过维持顶板稳定允许的最大暴露面积时，顶板冒落、围岩片帮、充填体垮塌等灾难便会接踵而来，危及作业人员的安全。

影响充填接顶的因素有很多如充填料浆自流浓度、料浆自凝收缩、脱水沉降等。为解决这些问题，目前矿山常用的充填接顶措施有人工接顶、加压泵送充填接顶、强制崩落接顶、自流输送接顶。但其中人工接顶劳动强度大、效率低；加压泵送充填接顶效率虽高但需要一套专用的砂浆加压泵送设施，具有很大的局限性；强制崩落接顶会造成地表的局部沉降，对于地表需保护的情况不适用。由于以上弊端的存在，想要达到高质量充填接顶可能会浪费大量财力物力，且还有可能达不到目标充填接顶效果。

基于以上认识，本发明提出一种采场充填物化联合接顶方法。为完成高质量、高效率的充填接顶工作提供技术方法依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采场充填物化联合接顶方法，将多点下料法(物)与添加膨胀剂法(化)相融合形成一种高质量、高效率的充填接顶方法。

该方法首先根据矿山实际生产情况，确定充填工艺参数及充填体物理力学性能指标，选择合适的膨胀剂类型、膨胀剂添加量、确定膨胀剂添加方式、计算膨胀率；其次根据采空区结构参数，建立采空区结构模型及三维直角坐标系、进行接顶率计算参数选取与数学模型建立；然后根据建立的接顶率数学模型，通过不同方案对比，确定下料点的个数及两个下料点间的距离；最后布置管道、进行充填接顶。

该方法具体包括步骤如下：

S1：根据矿山实际生产情况，确定充填工艺参数及充填体物理力学性能指标；

S2：根据矿山需要，选择合适的膨胀剂类型、膨胀剂添加量、确定膨胀剂添加方式、计算膨胀率；

S3：根据采空区结构参数，建立采空区结构模型及三维直角坐标系；

S4：在S3基础上，进行接顶率计算参数选取与数学模型建立；

S5：基于S4中建立的接顶率数学模型，通过不同下料点个数及膨胀剂添加情况对比，确定下料点的个数及两个下料点间的距离；

S6：根据S5中对比结果，布置充填管道和脱水管、标记充填终止位置、封闭采空区；

S7：准备就绪后打开泵送系统，通过充填管道将充填料浆送入采空区，料浆到达标记处停止充填。

其中，S1中充填工艺参数及充填体物理力学性能指标包括采空区结构参数、剩余采空区高度(剩余采空区高度不超过2m)、接顶率(接顶率为充填体与顶板接触面积和顶板总面积的比值)、充填体单轴抗压强度、充填体浓度、沉缩率、泌水率、灰砂比、自流坡度。