[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

摘要

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，通过根据采空区赋存状态，监测顶板的稳定性及安全厚度、确定缓冲层安全厚度、爆破方案的优化选择、硐室位置的布置方式、爆破参数的选择、各硐室装药量计算、起爆药包的制作加工及安放、起爆顺序及爆破网络联线、爆破后岩石方量验算及硐室爆破后围岩稳定性监测的方法，用崩落岩石充填采空区，在空区上部形成岩石保护垫层，缓解甚至消除应力集中现象，防止了上部围岩突然大量冒落时冲击气浪和机械冲击对采准巷道、采掘设备和人员的危害。崩落顶部围岩形成覆盖层以后，对于矿柱中各分层的矿石，采用截止品位放矿方式和巷道全断面出矿方法最大限度的回收矿石，矿柱的回收率可达到65％。

主权项

1.一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，其特征在于：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；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：如果采空区赋存在20~30万m³以下，采用单层、单排布置方式；如果采空区赋存体积超过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）：；上述公式中：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；W为最小抵抗线，m；n为爆破作用指数；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；硐室按设计药量装药时，将已加工好的起爆体放入药包中央，起爆体下面铺设米字型的导爆索并延伸至整个药包的四周，保证爆破时瞬时将能量传至整个药包；起爆顺序及爆破网络联线：按照爆破补偿空间和设计要求，利用毫秒雷管的延时性按先后顺序依次起爆，爆破网络采用复式起爆网络；敷设复式起爆网络时，将导爆索在塑料管的保护之下穿过巷道堵塞物；爆破后岩石方量验算：硐室爆破后，待围岩安全稳定时对爆破现场进行查勘，以验算爆破岩石方量是否符合设计方量，采用多面临空地形的爆堆计算爆破后岩石方量；硐室爆破后围岩稳定性监测：主要检测硐室爆破后围岩是否达到应力的二次平衡，不出现大范围的垮落就是稳定，零星冒落属正常状态。