[发明专利]一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法。

背景技术

目前，对于露天矿老采空区是边探测边处理，露天矿地下老采空区的分布是较为复杂的，由于历史悠久,相关的资料缺失，对于其中相当一部分老采空区的赋存状态是含混不清的，往往事先无法预测可能发生塌陷的确切部位，因而随着露天矿的开采，局部地段老采空区的塌陷会造成突发性的安全事故。

在处理地下老采空区所采用的方法中充填法是应用的比较广泛的一种方法。按照采空区充填材料的类型不同和输送的方式，采空区的充填可以分为三种方式。

干式充填：干式充填是用松散物料作为充填材料，即采空区用松散的碎石、砂、尾矿、炉渣等没有胶结的材料来充填。干式充填的成本费用低，但充填体强度较低，具有较大的可压缩型。

水力充填：水利充填是以水为输送介质，利用自然压头或者泵压，从制备站沿着管道或者与管道相连接的钻孔，将山砂、河砂、破碎砂、尾矿等材料用水利输送和充填到采空区。充填过程中充填体需要脱水，并需要建置排水设施系统将水排出。

胶结充填：胶结充填是将加工好的具有一定粒度级配散体材料（例如细沙、破碎的石料等），掺入适量的胶凝材料，加水混合搅拌制备成胶结充填浆料，沿着管道、钻孔等向采空区输送和灌入，形成具有一定强度的和整体性的充填体。

为确保安全，露天矿地下采空区是严禁人员进入的，因此充填加固不适合采用水利充填的方法，无法建置排水设施系统进行充填体的脱水和排水，而且大量的水对于露天矿岩体边坡的稳定性具有一定的不利影响。干式充填的成本较低，但是松散的充填体可压缩性比较大，初始的抗压强度很低，对采空区上覆岩体变形的限制和支撑力都不理想，地表往往还会发生较大的沉陷。胶结充填可以获得较高的充填体的强度，施工机械化程度也较高，充填效果比较理想，但是充填成本费用相对的较高，如果需要对采空区分层胶结注浆充填时，施工的周期很长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以避免分层胶结注浆充填施工工期很长，成本费用较高的弊端，能够节约大量的成本费用，大幅度提高施工效率的治理露天矿地下采空区的充填加固方法。

本发明的目的是这样实现的，按照本发明的一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在地下采空区确定充填钻孔的布置方式并钻充填钻孔，充填钻孔穿透岩层至采空区顶板，确定充填钻孔布置方式时，对于狭长的采空区，当采空区的宽度≤5m，高度H在2m～2.5m以内时，充填钻孔沿着采空区的走向采用单排充填钻孔；当采空区的高度H＞2.5m，宽度＞5m时，充填钻孔沿着采空区的走向采用双排或多排的充填钻孔；

2）在每个充填钻孔中插装设有托盘的投料管，所述的投料管的下部管口伸入到地下采空区顶板处；

3）每间隔一个或几个投料管内插入注浆管，其注浆管的底端要到达采空区的底板处；

4）通过每个投料管向采空区内投入散体砂石料，直至采空区的顶板；

5）然后通过注浆管向散体的砂石料中注入水泥砂浆，注浆料在注浆泵的压力作用下以挤压的形式注入到散体砂石料中，最大注浆压力控制在2.5Mpa以下，注浆料在散体砂石料中扩散并同时将一部分散体砂石料向四周挤压，从而在散体砂石料中形成一个倒圆锥形的混凝土夹芯墙；其混凝土夹芯墙的单轴抗压强度达到4.2Mpa，直至完成整个采空区的充填加固施工。

所述的投料管的直径比钻孔直径小20mm～30mm，投料管托盘的上部管口部位高于地表面80mm～100mm。

在所述的投料管上部管口处设置便于投料的大开口的漏斗。

所述的水泥砂浆中的水泥与砂子的比例为1:8～1:10,水泥为普通32.5^#硅酸盐水泥，砂子为河沙或山石破碎砂。

所述的注浆管的下端为多孔的花管，其多孔花管的长度为采空区高度的2/3。

本发明的优点是：

采用本发明的一种治理露天矿地下采空区的充填加固方法，其充填体的强度比采用松散砂石料的干式充填要大大的增强，可以有效地限制采空区围岩的变形和移动，得到满意的充填加固效果。与注浆胶结充填方法比较，可以避免分层注浆施工工期很长，成本费用较高的弊端，能够节约大量的成本费用，大幅度提高施工效率。

附图说明

图1为本发明在充填钻孔中的投料管内间隔式设置注浆管的结构示意图。

图2为在采空区内投入的砂石料中注入水泥砂浆后在采空区形成倒圆锥形的混凝土夹芯墙的结构示意图。