專利名稱:采空區的v型切槽頂板閉合方法
技術領域:
本發明涉及對急傾斜薄脈采空區的處理方法,特別涉及一種采空區的V型切槽頂板閉合方法。
背景技術:
采空區是由人為開采或者天然溶洞疏干在地表下面形成的“空洞”,采空區的存在引起頂板應力過度集中,使得礦山的安全生產面臨很大的安全隱患,可能導致頂板突然冒落或地表突然沉陷,從而導致傷害事故。過去一般應用削壁充填法或廢石充填法處理急傾斜薄脈采空區,這兩種方法處理采空區的費用仍然需要20 50元/m3。為了降低采空區處理費用,確保多中段開采后嗣后簡便地集中處理急傾斜薄脈采空區,特提出了 V型切槽頂板閉合法。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種采空區的V型切槽頂板閉合方法,使采空區上盤向“V型”切槽口下滑并向下盤翻轉,導致上部采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,從而消除上部開采形成的采空區;并借助切槽和掘進切槽施工巷道產生的廢石就地充填到切槽口下一中段開采形成的采空區,從而也消除了切槽口下一中段開采形成的采空區。為了實現上述目的,本發明采用的技術方案是采空區的V型切槽頂板閉合方法,從上向下開采時,每隔2 3個中段就在采空區 2的上盤沿采空區2的走向實施“V型”爆破切槽3,引起采空區2的上盤向“V型”爆破切槽3的切槽口發生下滑并向下盤翻轉,導致“V型”爆破切槽3上部采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,從而消除“V型”爆破切槽3上部的采空區。在實施“V型”爆破切槽3的中段,先沿采空區2的走向掘進水平施工巷道1,從水平施工巷道1向采空區2實施“V型”爆破切槽3。所述水平施工巷道1與采空區2邊界的水平距離為10 30m,最好為20m。所述“V型”爆破切槽3包括第一切槽鉆孔31和第二切槽鉆孔32,第一切槽鉆孔 31的一端指向采空區2,第二切槽鉆孔32的一端也指向采空區2,第二切槽鉆孔32的另一端與第一切槽鉆孔31的另一端交接于水平施工巷道1,其中第一切槽鉆孔31平行于水平面,第二切槽鉆孔32和第一切槽鉆孔31的夾角為45°。而且,所述“V型”爆破切槽3還包括第三切槽鉆孔33,第三切槽鉆孔33的一端指向采空區2,另一端與第一切槽鉆孔31和第二切槽鉆孔32交接于水平施工巷道1,第三切槽鉆孔33與第一切槽鉆孔31的夾角,第三切槽鉆孔33與第二切槽鉆孔32的夾角,都為22. 5°。第一切槽鉆孔31、第二切槽鉆孔32 和第三切槽鉆孔33的鉆孔底到采空區2邊界的距離都為2-3m,3個鉆孔組成的扇形斷面垂直于水平施工巷道1的走向。將實施“V型”爆破切槽3和掘進水平施工巷道1產生的廢石就地充填到切槽口的下一個中段開采形成的采空區。為了便于將掘進水平施工巷道1產生的廢石就地充填到切槽口的下一個中段開采形成的采空區,沿水平施工巷道1的走向每間隔40m左右,垂直水平施工巷道1的走向向采空區2掘進斷面為2mX 2m左右的川脈聯通采空區2。水平施工巷道1的斷面尺寸由“V 型”切槽采用的深孔鑿巖的機械尺寸決定,一般約為2. 5mX3m,其中斷面高為3m。
本發明與現有技術相比,具有的優點是1)該采空區處理新方法施工成本低。處理約20 30萬m3的采空區,施工費用不超過170萬元。2)應用該采空區處理新方法,施工速度快、操作簡便、施工安全;而且采空區處理徹底,不僅引起“V型”切槽口上部的采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,而且充填處理了 “V型”切槽口下部的采空區。
圖1是實施例一的結構及受力分析示意圖,箭頭表示巖體可能的運動方向,其中采空區的傾角在深部發生倒轉。圖2是實施例二的結構及受力分析示意圖,箭頭表示巖體可能的運動方向,其中采空區的傾角在深部不發生倒轉。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明。實施例一如圖1所示,采空區2的傾角在深部發生倒轉,從上向下開采時,每隔2 3個中段就在采空區2的上盤沿其走向掘進水平施工巷道1,從水平施工巷道1向采空區2實施 “V型”爆破切槽3,水平施工巷道1與采空區2邊界的最佳水平距離為20m,其斷面尺寸由 "V型”切槽采用的深孔鑿巖機具確定。為了便于掘進排廢石,沿采空區2走向每間隔40m 左右,從水平施工巷道1向采空區2開鑿一條2. OmX2. Om的聯絡川脈,在采空區2的兩端分別按深孔鑿巖機具的施工要求各開鑿一條聯絡川脈。以采空區2為自由面,分別在采空區2兩端的聯絡川脈內垂直拉槽,形成“V型”切槽的爆破自由面,并從采空區兩端向中間后退“V型”切槽。所述“V型”爆破切槽3包括第一切槽鉆孔31和第二切槽鉆孔32,第一切槽鉆孔 31的一端指向采空區2,第二切槽鉆孔32的一端也指向采空區2,第二切槽鉆孔32的另一端與第一切槽鉆孔31的另一端交接于水平施工巷道1,其中第一切槽鉆孔31平行于水平面,第二切槽鉆孔32和第一切槽鉆孔31的夾角為45°。“V型”切槽時,在水平施工巷道1中,向采空區2方向鑿呈排的半扇形孔,排距取 3 4m,每個鑿巖半扇形斷面由3個炮孔組成,即水平或略向下傾斜的深約17m的炮孔,以形成第一切槽鉆孔31,向上傾角約為45°深約25m的炮孔,以形成第二切槽鉆孔32,向上傾角約為22. 5°深約19m的炮孔,以形成第三切槽鉆孔33。孔底至采空區2邊界的距離都保持 2-3m。在上述的切槽鉆孔中裝藥爆破,引起采空區2的上盤向“V型”爆破切槽3的切槽口發生下滑并向下盤翻轉,導致“V型”爆破切槽3上部采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,從而消除“V型”爆破切槽3上部的采空區。將實施“V型”爆破切槽3和掘進水平施工巷道1產生的廢石就地充填到切槽口的下一個中段開采形成的采空區,從而也消除了切槽口下一中段開采形成的采空區。在上盤巖石較穩固時,為了確保采空區2 的上盤在“V型”切槽后的短期內向“V 型”切槽口下滑并向下盤翻轉,可以在半扇形斷面增加一個垂直水平施工巷道1頂板的鉆孔,孔深取25 30m,以便“V型”槽與采空區2之間的上部巖體充分拉裂而脫離母巖體,從而便于下滑和向下翻轉。圖1的箭頭表示運動方向,可以看出,實施V型爆破切槽后,周圍巖體向采空區以及切槽口運動,使得采空區自然閉合。實施例二如圖2所示,采空區2的傾角在深部不發生倒轉,方式與實施例一一致,在“V型”切槽時,在水平施工巷道1中,也是向采空區2方向鑿呈排的半扇形孔,排距取3 4m,每個鑿巖半扇形斷面由3個炮孔組成,即水平或略向下傾斜的深約17m的炮孔,以形成第一切槽鉆孔31,向上傾角約為45°深約25m的炮孔,以形成第二切槽鉆孔32,向上傾角約為22. 5° 深約19m的炮孔,以形成第三切槽鉆孔33。孔底至采空區2邊界的距離都保持2_3m。唯一的區別是,例二掘進的水平施工巷道1離采空區邊界的水平距離不能小于 15-20m,否則,巷道底板可能向采空區滑移,很難保證水平施工巷道1的穩定和“V型”切槽爆破的施工安全。因此,水平施工巷道1離采空區邊界的水平距離一般為15-30m,最好為 20m。圖2的箭頭表示運動方向,可以看出,實施V型爆破切槽后,周圍巖體向采空區以及切槽口運動,使得采空區自然閉合。使用本方法,成本僅僅是掘進水平施工巷道1以及“V型”切槽爆破施工所產生的費用,比現在的方法,成本大大降低,而且可以有效處理采空區。
權利要求
1.采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,從上向下開采時,每隔2 3個中段就在采空區⑵的上盤沿其走向實施“V型”爆破切槽(3),引起采空區(2)的上盤向“V型” 爆破切槽(3)的切槽口發生下滑并向下盤翻轉,導致“V型”爆破切槽(3)上部采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,從而消除“V型”爆破切槽(3)上部的采空區。
2.根據權利要求1所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,在實施“V型” 爆破切槽(3)的中段,先沿采空區(2)的走向掘進水平施工巷道(1),從水平施工巷道(1) 向采空區⑵實施“V型”爆破切槽(3)。
3.根據權利要求2所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,所述水平施工巷道⑴與采空區⑵邊界的水平距離為10 30m。
4.根據權利要求2所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,所述水平施工巷道(1)與采空區(2)邊界的水平距離為20m。
5.根據權利要求2所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,所述“V型” 爆破切槽(3)包括第一切槽鉆孔(31)和第二切槽鉆孔(32),第一切槽鉆孔(31)的一端指向采空區(2),第二切槽鉆孔(32)的一端也指向采空區(2),第二切槽鉆孔(32)的另一端與第一切槽鉆孔(31)的另一端交接于水平施工巷道(1),其中第一切槽鉆孔(31)平行于水平面,第二切槽鉆孔(32)和第一切槽鉆孔(31)的夾角為45°。
6.根據權利要求5所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,所述“V型” 爆破切槽(3)還包括第三切槽鉆孔(33),第三切槽鉆孔(33)的一端指向采空區(2),另一端與第一切槽鉆孔(31)和第二切槽鉆孔(32)交接于水平施工巷道(1),第三切槽鉆孔 (33)與第一切槽鉆孔(31)的夾角,第三切槽鉆孔(33)與第二切槽鉆孔(32)的夾角,都為
7.根據權利要求5或6所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,為了保證爆破效果,第一切槽鉆孔(31)、第二切槽鉆孔(32)和第三切槽鉆孔(33)的鉆孔底到采空區 (2)邊界的距離都為2-3m,3個鉆孔組成的扇形斷面垂直于水平施工巷道(1)的走向。
8.根據權利要求1所述的采空區的V型切槽頂板閉合方法,其特征在于,將實施“V型” 爆破切槽(3)和掘進水平施工巷道(1)產生的廢石就地充填到切槽口的下一個中段開采形成的采空區。
全文摘要
本發明為急傾斜薄脈采空區的V型切槽頂板閉合方法,從上向下開采時,每隔2~3個中段就在采空區的上盤沿礦體走向實施“V型”爆破切槽,引起采空區的上盤向“V型”爆破切槽的切槽口發生下滑并向下盤翻轉,導致“V型”爆破切槽上部采空區閉合或形成自然平衡的閉合拱,從而消除“V型”爆破切槽上部的采空區,并借助切槽和掘進切槽施工巷道產生的廢石就地充填到切槽口下一中段開采形成的采空區,從而也消除了切槽口下一中段開采形成的采空區。
文檔編號E21C41/16GK102434157SQ20111028677
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者侯華清, 劉金鋼, 孫鋒剛, 李俊平, 連民杰, 郭進平, 馬毅敏 申請人:西安建筑科技大學