[发明专利]一种处理复杂采空区的充填加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及采矿领域，具体是一种处理复杂采空区的充填加固方法。

背景技术

自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这直接影响着矿山开采的安全生产以及对周边环境的破坏，因此对采空区的处理变得刻不容缓。

目前，根据顶板特征、矿层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同采空区常用处理方法有全部垮落法、充填法、矿柱支撑法等。全部垮落法处理采空区简单可靠、费用少，所以凡是条件合适时均应尽可能采用这种方法，但这将影响深部矿层的继续开采，导致矿产资源的浪费；充填法主要有矸石充填、水砂充填、膏体充填等，这些方法对一般采空区的治理固然可行，对于复杂的采空区（采空区岩层较差，空区内部部分塌陷，地表不能满足设备的承重要求），这种方法存在着施工安全隐患，很难实现；矿柱支撑法适用于岩层完整性较好的采空区，且该方法的施工难度较大，技术要求高。

发明内容

本发明为了克服上述方法的不足，提出了一种处理复杂采空区的充填加固方法，这种方法不需要将整个采空区爆破垮塌，且不影响对矿产资源的进一步开采。本发明将充填法进一步发展，避免了在内部塌陷的采空区地表施工，并且能够很好地保证采空区充填加固后的强度要求，以及不影响周边建筑物的安全使用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种处理复杂采空区的充填加固方法，包括以下步骤：

（1）场地平整：根据现场环境及场地要求对场地进行清理、平整；

    （2）确定采空区地面范围：根据矿山的地质资料和矿区的开采情况，结合物探手段确定出采空区的地面范围及埋藏深度；

    （3）拟定注浆孔位置：在采空区划出的地面范围内，拟定注浆孔，拟定注浆孔的布置采用边长R为8～10m的平面正三角形，即相邻三个拟定注浆孔为平面正三角形的顶点；

    （4）实际注浆孔位置：以第一排拟定注浆孔所在的平面为基准面，设每个拟定注浆孔到采空区下侧的垂直高度为h，以拟定注浆孔的最低端为基点，在基准面的垂直面内，从基点向采空区的外侧发出偏移基准面的射线，且偏移角度α为45°～60°，相交于地面的点即为实际注浆孔的位置，注浆孔管路位于射线所在位置，则注浆孔的深度，即注浆孔管路的长度为1.414h～2h；

    （5）放线定位：采用全站仪和皮尺在场地内测量出实际注浆孔的位置，钻孔的实际位置为步骤（4）设计的实际注浆孔方圆1m内；

    （6）在钻孔位置确定后，即可安排钻机入场，就位第一排钻孔；

    （7）钻机进行钻孔，并且对钻孔的地质情况进行取样、记录，终孔条件为钻至采空区顶部或下侧矿体岩层1m以内；

    （8）钻孔成形后安放铁管或PVC管，确保钻孔畅通，为下一步注浆做准备；

    （9）在第一排实际注浆孔钻孔完成后，将注浆管下入孔内，封口安装球阀，连接管路准备充填加固；

    （10）充填加固分为两部分：对于塌陷区，高压喷射水泥砂浆，浆液的浓度采用先稀后稠的方法；对于采空区，填充碎石尾矿粉水泥混合料；

    （11）第一排所有的实际注浆孔充填完成并达到设计要求；

    （12）在第一排实际注浆孔施工完成2～4天后，将设备往采空区方向推移，继续对第二排实际注浆孔放线定位，逐步充填加固整个采空区。

作为本发明进一步的方案：钻进过程中未到采空区深度如遇突然漏水或抱钻时，立即提钻停止钻进，提钻后并进行灌浆或压浆填充；漏水或塌孔区域灌浆或压浆量较大时采用双液浆进行灌注，待浆液初凝后再进行钻进。

作为本发明进一步的方案：步骤（10）中对于塌陷区，连接注浆孔管路，然后进行注浆；每次搅拌量为0.5～0.7立方米，制浆完成后，放入浆液池内，由注浆机吸入注入孔内；注浆时应先注水1～2分钟后，打通注浆通道后，再进行注浆，注浆时采用先稀后稠的方法；注浆量较大时采取间歇注浆，并调整注浆的浓度，待初凝后再进行补充注浆；掺合料为水泥和尾矿粉或粗砂，且水泥与水的质量比为1：1，水泥与其他掺合料的质量比为1：6；注浆压力达到5～6MPa时终止注浆。

作为本发明进一步的方案：步骤（10）中对于采空区，采取填充碎石、细骨料、水泥混合料的处理方式；碎石粒径为10mm～30mm，细骨料为尾矿粉或粗砂，水泥含量为80～100kg/m³，水泥与水的质量比为1：1，填充量为充满采空区，压力达到3～6MPa，填充量和填充压力均达到设计要求方能终孔。