一種治理露天礦地下采空區的充填加固方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于采礦技術領域，特別涉及一種治理露天礦地下采空區的充填加固方法。
【背景技術】
[0002]目前，對于露天礦老采空區是邊探測邊處理，露天礦地下老采空區的分布是較為復雜的，由于歷史悠久，相關的資料缺失，對于其中相當一部分老采空區的賦存狀態是含混不清的，往往事先無法預測可能發生塌陷的確切部位，因而隨著露天礦的開采，局部地段老采空區的塌陷會造成突發性的安全事故。
[0003]在處理地下老采空區所采用的方法中充填法是應用的比較廣泛的一種方法。按照采空區充填材料的類型不同和輸送的方式，采空區的充填可以分為三種方式。
[0004]干式充填:干式充填是用松散物料作為充填材料，即采空區用松散的碎石、砂、尾礦、爐渣等沒有膠結的材料來充填。干式充填的成本費用低，但充填體強度較低，具有較大的可壓縮型。
[0005]水力充填:水利充填是以水為輸送介質，利用自然壓頭或者栗壓，從制備站沿著管道或者與管道相連接的鉆孔，將山砂、河砂、破碎砂、尾礦等材料用水利輸送和充填到采空區。充填過程中充填體需要脫水，并需要建置排水設施系統將水排出。
[0006]膠結充填:膠結充填是將加工好的具有一定粒度級配散體材料(例如細沙、破碎的石料等)，摻入適量的膠凝材料，加水混合攪拌制備成膠結充填漿料，沿著管道、鉆孔等向采空區輸送和灌入，形成具有一定強度的和整體性的充填體。
[0007]為確保安全，露天礦地下采空區是嚴禁人員進入的，因此充填加固不適合采用水利充填的方法，無法建置排水設施系統進行充填體的脫水和排水，而且大量的水對于露天礦巖體邊坡的穩定性具有一定的不利影響。干式充填的成本較低，但是松散的充填體可壓縮性比較大，初始的抗壓強度很低，對采空區上覆巖體變形的限制和支撐力都不理想，地表往往還會發生較大的沉陷。膠結充填可以獲得較高的充填體的強度，施工機械化程度也較高，充填效果比較理想，但是充填成本費用相對的較高，如果需要對采空區分層膠結注漿充填時，施工的周期很長。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于提供一種可以避免分層膠結注漿充填施工工期很長，成本費用較高的弊端，能夠節約大量的成本費用，大幅度提高施工效率的治理露天礦地下采空區的充填加固方法。
[0009]本發明的目的是這樣實現的，按照本發明的一種治理露天礦地下采空區的充填加固方法，其特征在于包括如下步驟:
1)在地下采空區確定充填鉆孔的布置方式并鉆充填鉆孔，充填鉆孔穿透巖層至采空區頂板，確定充填鉆孔布置方式時，對于狹長的采空區，當采空區的寬度< 5m，高度Η在2m?2.5m以內時，充填鉆孔沿著采空區的走向采用單排充填鉆孔；當采空區的高度Η >2.5m，寬度> 5m時，充填鉆孔沿著采空區的走向采用雙排或多排的充填鉆孔；
2)在每個充填鉆孔中插裝設有托盤的投料管，所述的投料管的下部管口伸入到地下采空區頂板處；
3)每間隔一個或幾個投料管內插入注漿管，其注漿管的底端要到達采空區的底板處；
4)通過每個投料管向采空區內投入散體砂石料，直至采空區的頂板；
5)然后通過注漿管向散體的砂石料中注入水泥砂漿，注漿料在注漿栗的壓力作用下以擠壓的形式注入到散體砂石料中，最大注漿壓力控制在2.5 Mpa以下，注漿料在散體砂石料中擴散并同時將一部分散體砂石料向四周擠壓，從而在散體砂石料中形成一個倒圓錐形的混凝土夾芯墻；其混凝土夾芯墻的單軸抗壓強度達到4.2 Mpa，直至完成整個采空區的充填加固施工。
[0010]所述的投料管的直徑比鉆孔直徑小20 mm?30 mm，投料管托盤的上部管口部位高于地表面80 mm?100 mm。
[0011]在所述的投料管上部管口處設置便于投料的大開口的漏斗。
[0012]所述的水泥砂漿中的水泥與砂子的比例為1:8?1:10，水泥為普通32.5#硅酸鹽水泥，砂子為河沙或山石破碎砂。
[0013]所述的注漿管的下端為多孔的花管，其多孔花管的長度為采空區高度的2/3。
[0014]本發明的優點是:
采用本發明的一種治理露天礦地下采空區的充填加固方法，其充填體的強度比采用松散砂石料的干式充填要大大的增強，可以有效地限制采空區圍巖的變形和移動，得到滿意的充填加固效果。與注漿膠結充填方法比較，可以避免分層注漿施工工期很長，成本費用較高的弊端，能夠節約大量的成本費用，大幅度提高施工效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明在充填鉆孔中的投料管內間隔式設置注漿管的結構示意圖。
[0016]圖2為在采空區內投入的砂石料中注入水泥砂漿后在采空區形成倒圓錐形的混凝土夾芯墻的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1和圖2所示，本發明的一種治理露天礦地下采空區的充填加固方法，其特征在于包括如下步驟:
1)在地下采空區確定充填鉆孔的布置方式并鉆充填鉆孔，充填鉆孔2穿透巖層6至采空區頂板7，確定充填鉆孔2布置方式時，對于狹長的采空區8，當采空區的寬度< 5m，高度Η在2m?2.5m以內時，充填鉆孔2沿著采空區的走向采用單排充填鉆孔；當采空區8的高度Η > 2.5m，寬度> 5m時，充填鉆孔2沿著采空區的走向采用雙排或多排的充填鉆孔，
2)在每個充填鉆孔2中插裝設有托盤4的投料管3，所述的投料管3的下部管口伸入到地下采空區頂板7處；所述的投料管3的直徑比充填鉆孔2直徑小20 mm?30 mm，這樣便于投料管3插裝于充填鉆孔2內，其投料管3托盤的上部管口部位高于地表面1為80mm?100 mm,其托盤4用來托住投料管3 ； 本發明在所述的投料管3上部管口處設置便于投的料大開口的漏斗，用于投放散體砂石料;
3)每間隔一個或幾個投料管3內插入注漿管5，其注漿管的底端要到達采空區8的底板處