[发明专利]一种地下矿山大型采空区放顶处理并消除采空区的方法

说明书

本发明公开了一种地下矿山大型采空区放顶处理并消除采空区的方法，在采空区(1)周边的采空区围岩(3)中划分出2～6个作业区或爆区；在每个作业区或爆区内的采空区围岩(3)中布置3～6个深孔凿岩硐室(9)，各分层的深孔凿岩硐室(9)之间采用硐室联络井(10)进行连通；在现有工程与深孔凿岩硐室(9)之间布置井巷工程——联络平巷(6)、联络斜井(7)或联络天井；在中下层的深孔凿岩硐室(9)内布置放顶水平深孔(12)，在上层的深孔凿岩硐室(9)内布置水平和上向扇形切割弱化深孔(13)。本发明减少了井下工程量和深孔爆破的炸药量和采空区大面积冒落带来的空气冲击波造成的危害，降低了施工成本，消除大型采空区存在的安全隐患。

技术领域

本发明属于地下矿山采空区处理技术领域，具体涉及一种地下矿山大型采空区放顶处理的方法，适用于非煤地下矿山利用深孔爆破法对大型采空区进行放顶处理。

背景技术

地下开采的矿山采空区治理通常采用：封闭采空区、崩落采空区、充填采空区、支撑采空区四种方案。其中崩落围岩处理采空区的实质是采用崩落围岩充填空区，改变围岩的应力分布状态，减少岩石的支撑压力。充填采空区是国家鼓励优先采用的空区处理方法，主要是用充填料(尾砂，废石)充填采空区，用充填料支撑围岩，可以减缓或阻止围岩的变形，以保持其相对的稳定。这两张处理方法是比较彻底的治理采空区方法，可以完全解决采空区危害。

目前国内大部分非煤地下矿山采用崩落法和空场法开采，井下留有一定数量的采空区，由于受到矿石品质和市场的影响，许多矿山遗留大小不等的采空区未得到有效治理。而充填法治理空区，因为充填料缺乏、充填成本高等原因而无法实施，特别是在低品位的铁矿山、化工矿山、建材矿山等地下矿山。

在一些设计采用放顶处理的崩落法开采矿山，由于放顶工程量大，费用高的问题，放顶工程未及时实施，造成井下空区体积越来越大，带来的安全隐患也愈发严重，对井下生产和地表场地安全威胁日益突出，阻碍了矿山企业的发展。

发明内容

本发明的目的就是为了针对现有地下矿山大型采空区井下作业安全条件差、存在重大安全隐患、采空区处理工序复杂、空区处理工程费用高的问题，而提供一种地下矿山大型采空区放顶处理并消除采空区的方法。采用本发明采空区放顶处理的结构布置，一方面减少了井下工程量和深孔爆破的炸药量，另一方面也减少了采空区大面积冒落带来的空气冲击波造成的危害，大大减少了放顶工程的成本，减少了采空区放顶工作的工序，同时消除大型采空区存在的安全隐患。

为实现本发明的上述目的，本发明一种地下矿山大型采空区放顶处理并消除采空区的方法，将地下开采工程划分为采空区、采空区顶板、采空区围岩、不规则的点柱四部分，采空区、采空区顶板、采空区围岩之间为采空区界限，其特点是采用以下步骤实施：

1)根据岩石力学计算分析结果，选择在井下采空区周边的坚固稳定、完整性好的采空区围岩中划分出2～6个作业区或爆区，所选择的采空区围岩的完整性系数不小于0.8、抗压强度不小于100MPa；

2)在每个作业区或爆区内的采空区围岩中，寻找围岩稳定性薄弱地段布置3～6个具有放顶或切割弱化功能的深孔凿岩硐室，所述的3～6个深孔凿岩硐室分布在2～4个分层内，各分层的深孔凿岩硐室之间采用硐室联络井进行连通；所述的硐室联络井根据实际情况采用联络竖井或联络斜井；

3)在现有工程与深孔凿岩硐室之间布置作为两者之间的联络道并承担人员、材料、设备上下、通风、网路连通任务的井巷工程——联络平巷、联络斜井或联络天井；

4)在中下层的深孔凿岩硐室内布置放顶水平深孔，在上层的深孔凿岩硐室内布置水平和上向扇形切割弱化深孔；

5)在放顶水平深孔和切割弱化深孔内装填炸药，放顶水平深孔、切割弱化深孔连网后，采用高精度非电导爆管雷管逐孔起爆技术爆破，放顶水平深孔爆破后崩落采空区顶板形成覆盖层，切割弱化深孔爆破后形成切割弱化冒落面；