專利名稱：一種基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地表塌陷區(qū)回填法的技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法。
背景技術(shù)：
采用無底柱分段崩落法出礦的礦山，隨著采深的不斷增加，空區(qū)的形成，地表塌陷變形問題日益凸顯，礦區(qū)地表的建(構(gòu))筑物及周邊的自然環(huán)境產(chǎn)生了不同程度的破壞；同時，采選過程中的廢石堆放占地污染環(huán)境，給礦區(qū)帶來了很大的社會問題和生態(tài)問題。如何合理的利用采選過程中產(chǎn)生的廢石安全回填塌陷區(qū)和有效緩解地表塌陷變形及恢復地表生態(tài)環(huán)境是礦區(qū)急需研究的課題。目前，金屬礦山地表塌陷區(qū)的回填尚無規(guī)范的回填工藝方案，在地表塌陷變形 區(qū)內(nèi)，回填工作的開展存在著一定的盲目性，回填行車路線隨意性強，廢石隨意傾倒現(xiàn)象明顯。這種回填方式的主要問題是由于塌陷區(qū)內(nèi)部回填體的不穩(wěn)定性，盲目的回填廢石及汽車行車路線的隨意性會給回填工作和汽車運輸帶來很大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種安全和高效的基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的具體步驟是
第一步、確定地表塌陷界線與移動界線
首先，利用工程類比法與數(shù)值分析法相結(jié)合的方式，確定各勘探線剖面圖中礦體最終開采深度時礦體上盤和下盤巖石的塌陷界線與移動界線；再采用坐標定位的方法，在地質(zhì)地形平面圖上找出所述塌陷界線與地表交點的坐標點位置和所述移動界線與地表交點的坐標點位置，分別得出各勘探線上位于地質(zhì)地形平面圖中的地表塌陷坐標點和地表移動坐標點，將地質(zhì)地形圖中相鄰兩勘探線上的地表塌陷坐標點連接，修整后即為地表塌陷界線；同樣地，將地質(zhì)地形圖中相鄰兩勘探線上的地表移動坐標點連接，修整后即為地表移動界線。第二步、劃分地表塌陷區(qū)的回填范圍
按照步驟一所確定的地表塌陷界線與地表移動界線為界，在地質(zhì)地形平面圖中，以地表塌陷變形范圍內(nèi)的回填體穩(wěn)定程度劃分為三大回填區(qū)域礦體最終開采深度時的礦體正上方所在的地表區(qū)域為III區(qū)，即為危險區(qū)；臨近下盤的礦體邊界與下盤巖石塌陷界線間的地表區(qū)域為II區(qū)，即為較安全區(qū)；下盤巖石塌陷界線與下盤巖石移動界線間的地表區(qū)域為I區(qū)，即為安全區(qū)；為確保回填工作安全，地表塌陷區(qū)回填范圍為I區(qū)和II區(qū)。第三步、地表塌陷區(qū)的回填
根據(jù)步驟二所劃分的回填范圍，在I區(qū)中修筑相對固定的碎石道作為回填時的主要行車通道，該碎石道的修筑方向平行于礦體的走向。
回填I(lǐng)區(qū)時，將廢石運送到I區(qū)的碎石道兩旁至I區(qū)全部回填完畢。回填I(lǐng)I區(qū)前，分別以I區(qū)中所修筑的碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點為圓心規(guī)劃出各自的回填扇形域；回填I(lǐng)I區(qū)時，將廢石分別運送至I區(qū)碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點，運送來的廢石沿各自的回填扇形域在II區(qū)內(nèi)均勻推進至II區(qū)回填完畢。在回填過程中，加強地下放礦管理，采用地下各進路均勻出礦與地表塌陷區(qū)的回填方法相結(jié)合。使地表回填體能夠均勻沉降，避免無序出礦時地表回填體的沉陷漏斗產(chǎn)生后所導致的間歇性回填，以保證地表回填工作的連續(xù)性，提高回填效率的同時確保地表回填工作的安全性。所述各自的回填扇形域的半徑為I區(qū)碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點分別至II區(qū)回填范圍內(nèi)下盤礦體邊界的最大距離。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明能有效地解決礦山地表塌陷問題，采用該法回填后的主要優(yōu)點如下
①能有效地減緩上、下盤巖體中裂隙的產(chǎn)生與發(fā)展；
②能及時補充地下出礦時采出廢石散體的高度，保證無底柱崩落法對覆蓋層厚度的要求；③能防止井下泥石流的發(fā)生；
④解決了采選廢石的堆放占地且污染環(huán)境的問題。因此，本發(fā)明不僅具有安全和高效的的特點，還能及時解決大量廢石占地污染環(huán)境的問題，有助于地表生態(tài)環(huán)境的恢復。


圖I是本發(fā)明的一種地質(zhì)地形平面示意 圖2是圖I的A-A首I]面不意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的闡述，并非對其保護范圍的限制。一種基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法。該回填方法的具體步驟是 第一步、確定地表塌陷界線與移動界線
首先，利用工程類比法與數(shù)值分析法相結(jié)合的方式，確定各勘探線剖面圖中礦體最終開采深度時礦體上盤和下盤巖石的塌陷界線與移動界線；再采用坐標定位的方法，在地質(zhì)地形平面圖上找出所述塌陷界線與地表交點的坐標點位置和所述移動界線與地表交點的坐標點位置，分別得出各勘探線上位于地質(zhì)地形平面圖中的地表塌陷坐標點和地表移動坐標點，如圖I所示，將地質(zhì)地形平面圖中相鄰兩勘探線上的地表塌陷坐標點連接，修整后即為地表塌陷界線3 ;同樣地，將地質(zhì)地形圖中相鄰兩勘探線上的地表移動坐標點連接，修整后即為地表移動界線4。圖I是本具體實施方式
的一種地質(zhì)地形平面示意圖，圖2是圖I中的A-A剖面示意圖。確定地表塌陷坐標點和地表移動坐標點的具體步驟是由圖2中的巖石塌陷界線與地表的交點和巖石移動界線與地表的交點分別向下作垂線，找出其位于圖I中所在縱坐標點的位置；然后再由所確定的縱坐標點的位置在圖I中分別作平行于橫軸的直線，找出所述直線與勘探線的交點，該交點即為圖I中的地表塌陷坐標點位置與地表移動坐標點位置，其它勘探線剖面上的地表塌陷坐標點與地表移動坐標點在地質(zhì)地形圖中定點方法類似。第二步、劃分地表塌陷區(qū)的回填范圍
按照步驟一所確定的地表塌陷界線3與地表移動界線4為界，在地質(zhì)地形平面圖中，以地表塌陷變形范圍內(nèi)的回填體穩(wěn)定程度劃分為三大回填區(qū)域礦體最終開采深度時的礦體正上方所在的地表區(qū)域為III區(qū)，即為危險區(qū)；臨近下盤的礦體邊界I與下盤巖石塌陷界線間的地表區(qū)域為II區(qū)，即為較安全區(qū)；下盤巖石塌陷界線與下盤巖石移動界線間的地表區(qū)域為I區(qū)，即為安全區(qū)。為確保回填工作安全，地表塌陷區(qū)回填范圍為I區(qū)和II區(qū)。在回填地表塌陷區(qū)時，結(jié)合地質(zhì)地形平面圖，嚴格按照所劃分的區(qū)域進行回填作業(yè)并用標志性的 物質(zhì)(如小紅旗或石塊等)把I、II、111回填區(qū)域的在地表上的界線明顯標出，嚴格區(qū)分。第三步、地表塌陷區(qū)的回填
根據(jù)步驟二所劃分的回填范圍，在I區(qū)中修筑相對固定的碎石道2作為回填時的主要行車通道，該碎石道的修筑方向平行于礦體的走向?；靥領(lǐng)區(qū)時，將排石場B處的廢石運送到I區(qū)的相對固定的碎石道2兩旁至I區(qū)全部回填完畢?；靥領(lǐng)I區(qū)前，分別以I區(qū)中所修筑的碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點為圓心規(guī)劃出各自的回填扇形域；回填I(lǐng)I區(qū)時，將廢石分別運送至I區(qū)碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點，運送來的廢石沿各自的回填扇形域在II區(qū)內(nèi)均勻推進至II區(qū)回填完畢。在回填過程中，加強地下放礦管理，采用地下各進路均勻出礦與地表塌陷區(qū)的回填方法相結(jié)合，使地表回填體能夠均勻沉降，避免無序出礦時地表回填體的沉陷漏斗產(chǎn)生后所導致的間歇性回填，以保證地表回填工作的連續(xù)性，提高回填效率的同時確保地表回填工作的安全性。汽車回填時，首先在礦體下盤的I區(qū)域上行駛，以在I區(qū)上修筑的相對固定的碎石道2為行車線路主線，在I區(qū)范圍內(nèi)將廢石運送到相對固定的碎石道2的兩旁及其周圍的區(qū)域，然后在I區(qū)范圍內(nèi)直接回填，選用壓實充填的方式將回填后的廢石做壓實處理。在I區(qū)回填完成后，以I區(qū)中所修筑的相對固定的碎石道2的左端點、右端點和所述兩端點間的中點為圓心規(guī)劃出回填扇形域，然后以各扇形域為基礎(chǔ)向II區(qū)推進且與地下均勻出礦的放礦管理模式相結(jié)合的方式進行回填，確保地表回填作業(yè)安全有序的進行。地表回填時，嚴禁無關(guān)人員進入塌陷區(qū)內(nèi)，回填人員須在相關(guān)技術(shù)負責人的監(jiān)督指導下，嚴格按照回填的路線和要求去實施地表回填工作，不可違章作業(yè)。遇上惡劣天氣或降雨量較大時，為防止意外，應停止回填，待天氣好轉(zhuǎn)，查看現(xiàn)場確認安全后再恢復作業(yè)，從根本上保證回填人員與設(shè)備的安全。該方法在一定程度上緩解了地表塌陷的進一步擴大所帶來的危害，同時也為礦區(qū)生態(tài)恢復打下了良好的基礎(chǔ)。本具體實施方式
能有效地解決礦山地表塌陷問題，采用該法回填后的主要優(yōu)點如下
①能有效地減緩上、下盤巖體中裂隙的產(chǎn)生與發(fā)展；
②能及時補充地下出礦時采出廢石散體的高度，保證無底柱崩落法對覆蓋層厚度的要求；③能防止井下泥石流的發(fā)生；④解決了采選廢石的堆放占地且污染環(huán)境的問題。因此，本具體實施方式
不僅具有安全和高效的的特點，還能及時解決大量 廢石占地污染環(huán)境的問題，有助于地表生態(tài)環(huán)境的恢復。
權(quán)利要求
1.一種基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法，其特征在于該回填方法的具體步驟是 第一歩、確定地表塌陷界線與移動界線 首先，利用工程類比法與數(shù)值分析法相結(jié)合的方式，確定各勘探線剖面圖中礦體最終開采深度時礦體上盤和下盤巖石的塌陷界線與移動界線；再采用坐標定位的方法，在地質(zhì)地形平面圖上找出所述塌陷界線與地表交點的坐標點位置和所述移動界線與地表交點的坐標點位置，分別得出各勘探線上位于地質(zhì)地形平面圖中的地表塌陷坐標點和地表移動坐標點，將地質(zhì)地形圖中相鄰兩勘探線上的地表塌陷坐標點連接，修整后即為地表塌陷界線；同樣地，將地質(zhì)地形圖中相鄰兩勘探線上的地表移動坐標點連接，修整后即為地表移動界線； 第二歩、劃分地表塌陷區(qū)的回填范圍 按照步驟一所確定的地表塌陷界線與地表移動界線為界，在地質(zhì)地形平面圖中，以地表塌陷變形范圍內(nèi)的回填體穩(wěn)定程度劃分為三大回填區(qū)域礦體最終開采深度時的礦體正上方所在的地表區(qū)域為III區(qū)，即為危險區(qū)；臨近下盤的礦體邊界與下盤巖石塌陷界線間的地表區(qū)域為II區(qū)，即為較安全區(qū)；下盤巖石塌陷界線與下盤巖石移動界線間的地表區(qū)域為I區(qū)，即為安全區(qū)；地表塌陷區(qū)回填范圍為I區(qū)和II區(qū)； 第三步、地表塌陷區(qū)的回填 根據(jù)步驟ニ所劃分的回填范圍，在I區(qū)中修筑相對固定的碎石道作為回填時的主要行車通道，該碎石道的修筑方向平行于礦體的走向； 回填I(lǐng)區(qū)時，將廢石運送到I區(qū)的碎石道兩旁至I區(qū)全部回填完畢； 回填I(lǐng)I區(qū)前，分別以I區(qū)中所修筑的碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點為圓心規(guī)劃出各自的回填扇形域；回填I(lǐng)I區(qū)時，將廢石分別運送至I區(qū)碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點，運送來的廢石沿各自的回填扇形域在II區(qū)內(nèi)均勻推進至II區(qū)回填完畢； 在回填過程中，采用地下各進路均勻出礦與地表塌陷區(qū)的回填方法相結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法，其特征在于所述各自的回填扇形域的半徑為I區(qū)碎石道的左端點、右端點和所述兩端點間的中點分別至II區(qū)回填范圍內(nèi)下盤礦體邊界的最大距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于地下金屬礦床開采的地表塌陷區(qū)回填方法。其步驟是先通過地質(zhì)地形圖中各勘探線剖面確定地表塌陷界線3和地表移動界線4。再以這兩個界線為界并結(jié)合地表回填體的穩(wěn)定性，將地表塌陷區(qū)劃分為三大回填區(qū)域Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)可回填，Ⅲ區(qū)不回填。Ⅱ區(qū)回填時，分別以Ⅰ區(qū)中所修筑相對固定的碎石道2的左端點、右端點和所述兩端點間的中點為圓心規(guī)劃出各自的回填扇形域，均勻推進回填；在地表回填作業(yè)進行的同時，并與地下各進路均勻出礦相結(jié)合，使地表回填體能夠均勻沉降，保證地表回填工作的連續(xù)性，提高回填效率的同時確保地表回填工作的安全。因此，本發(fā)明不僅具有安全和高效的特點，還能及時解決大量廢石占地污染環(huán)境的問題。
文檔編號E21C41/32GK102678124SQ20121017048
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者李彬, 李艷, 王平, 許夢國, 馬俊 申請人:武漢科技大學