[发明专利]一种采矿工程中的采空区充填方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采矿工艺，尤其涉及一种采空区充填方法。

背景技术

在废石充填采空区的采矿法中，当矿体的倾角不足够大时，充填到采空区中的废石难以堆积到紧挨顶板。在这种情况下，在废石堆与顶板之间，会存在间隙。当然，如果矿体的倾角足够大，大于废石的自然安息角，即大于废石堆在堆积过程中自然形成的堆积坡度，则在废石堆与顶板之间，不会存在间隙。当矿体的倾角不足够大，充填到采空区中的废石与顶板之间存在间隙时，如果不用某种材料将间隙填满，则这种废石充填起不到支撑采空区顶板的作用。在现有技术中，通常用混凝土来填充这个间隙。因此，为了充填这个间隙，往往需要消耗大量的水泥和砂子，也耗费大量的人工成本，且施工难度大，劳动强度大，速度慢，物料运送费力且困难。而且，井下的混凝土在干燥过程中往往会有所收缩，致使对间隙的充填效果不好，加之手工填塞缝隙往往填塞不好，也导致对间隙的充填效果不甚理想。这种用某种材料填塞采空区顶板与废石堆充填体之间的间隙的过程称为接顶。在现有技术中，接顶成为薄弱环节。由于该环节十分薄弱，往往导致废石充填采矿法走向失败。本来废石充填采矿法是一种十分低成本的充填式采矿法，既低成本地实现了采空区充填，从而保护了采空区，又充分地利用了废石资源，没有形成大量废石丢弃在大自然中造成某种环境破坏或生态失衡，但是，由于接顶环节的薄弱，致使废石充填采矿法往往被弃用。由于废石充填采矿法的弃用，致使某些仅适用于低成本充填法开采的矿藏得不到合理和有效的开采，造成矿产资源的浪费，而且大量废石被堆放在地表的大自然中，造成环境甚至生态的破坏。

发明内容

为了克服废石充填采空区中接顶环节的问题，本发明提供了一种采矿工程中的采空区充填方法，包括：用废石充填采空区域，形成废石充填体；用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙。

由于硬质泡沫塑料的填充工艺十分简便，硬质泡沫塑料的凝固及硬化很快，使接顶作业十分快捷，人工耗费很低，劳动强度也很轻。由于与混凝土相比，硬质泡沫塑料的单位体积重量很轻，硬质泡沫塑料的单位体积重量仅有混凝土的百分之一到百分之二，因而其物料运送轻便，容易。也由于与混凝土相比，硬质泡沫塑料的单位体积重量很轻，使硬质泡沫塑料的单位体积物料耗费价钱并不比水泥混凝土有明显偏高。在抗压强度方面，虽然硬质泡沫塑料的抗压强度不及水泥混凝土，但在采矿活动的有限期间内，其作用是有效的，毕竟采空区的垮塌是一个漫长的过程，如果采空区没有充填，则在采矿活动期间内，采空区顶板也许会垮塌3到5米的厚度，该3到5米厚度的岩石也仅仅形成了相当于一个大气压的力量，然而，硬质泡沫塑料通常能承受2到3个大气压以上的力量，可见，在采矿活动的有限期间内，硬质泡沫塑料的作用是足够有效的。由于硬质泡沫塑料充填仅仅是实施在废石充填体与采空区顶板之间的间隙中，该间隙仅仅占据了整个采空区的很小一部分，因而，就充填体对顶板的长期支撑效果而言，本技术方案与全部的废石充填的效果是几乎相当的。此外，由于硬质泡沫塑料在填充过程中会膨胀从而会产生一定的膨胀力，该膨胀力有利于支撑采空区顶板，而混凝土则没有，因而在该方面，硬质泡沫塑料优于混凝土。在充填过程中，硬质泡沫塑料还会部分地充填到废石充填体的缝隙中，其结果也有利于加固废石充填体，增强废石充填体的强度。可见，与混凝土接顶相比，本发明的技术方案具有明显的优势。

另外，本发明的优选实施方案在多种填充硬质泡沫塑料的办法中择优地选用了喷射法。其它办法还有注射法等等，在此不一一列出。由于在土木建筑工程领域广泛地使用了喷射法喷射硬质泡沫塑料，硬质泡沫塑料已经广泛地应用于土木建筑工程领域，因而本申请对硬质泡沫塑料的喷射法施工不作详细赘述。

本发明针对某些情况，在优选实施方案中还提供了一种用硬质泡沫塑料填充采空区侧帮与所述的废石充填体之间的间隙的技术方案，以满足某些特别需求。

为了灵活应用本发明的技术方案，本发明在优选实施方案中还提供了一种间断式地应用硬质泡沫塑料填充采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙的技术方案，以便进一步提高接顶速度及降低接顶成本。毕竟在很多情况下，采空区顶板与所述的废石充填体之间的间隙并非需要百分之百地充填，也许隔几米接顶几米即可，例如接顶3米的区域后又隔开2米的区域不接顶，就可以达到支撑顶板的要求。具体间隔多少距离，由具体情况而定。