一種處理大型地下采空區(qū)的方法
【專利摘要】一種處理大型地下采空區(qū)的方法，包括1、對發(fā)現(xiàn)的空區(qū)頂板鉆超深孔，通過激光三維掃描詳細(xì)了解采空區(qū)的形態(tài)；2、通過礦區(qū)內(nèi)實地工程地質(zhì)調(diào)查及礦巖力學(xué)參數(shù)試驗，對各種巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，確定了不同采空區(qū)分布狀況及巖層條件時的露天礦邊坡保安層安全技術(shù)參數(shù)；3、對較厚的頂板，采用分層同次處理，下部分層超前于上部分層崩落。本發(fā)明在太鋼(集團(tuán))嵐縣礦業(yè)公司袁家村鐵礦應(yīng)用以來，共處理15個采空區(qū)，處理效果良好，消除了安全隱患。本發(fā)明對露天金屬礦山采空區(qū)處理，尤其是較厚頂板的采空區(qū)處理有較強的指導(dǎo)意義，值得推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種處理大型地下采空區(qū)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理金屬露天礦較厚頂板采空區(qū)的方法，尤其涉及一種露天臺階深孔爆破崩落頂板充填采空區(qū)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)大部分金屬露天礦采用深孔爆破崩落法處理采空區(qū)，其方法是:在了解空區(qū)形態(tài)的基礎(chǔ)上，預(yù)定一定的頂板厚度，采用露天深孔爆破崩落法充填空區(qū)，達(dá)到處理采空區(qū)的目的。存在的不足是:
[0003]1、傳統(tǒng)的采空區(qū)勘察技術(shù)只能給出二維結(jié)果，需要經(jīng)驗進(jìn)行分析辨識且成本高昂、危險性大、費工費時，很多情況下不實用也不可行；采空區(qū)處理技術(shù)人員在不了解采空區(qū)的空腔形態(tài)下處理，給安全生產(chǎn)留下隱患；
[0004]2、采空區(qū)頂板保安層厚度多依據(jù)采空區(qū)處理技術(shù)人員個人經(jīng)驗，且無根據(jù)不同采空區(qū)分布狀況及巖層條件時的保安層安全厚度；
[0005]3、無成熟的較厚頂板(厚度約為30?50米左右)采空區(qū)處理方案及應(yīng)用實例；
[0006]4、施工過程中，鉆孔及吊孔質(zhì)量難以得到保證，漏藥現(xiàn)象較普遍，嚴(yán)重影響爆破效果，并為將來的采空區(qū)鏟裝遺留安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]解決了現(xiàn)有采空區(qū)處理技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種金屬露天礦采空區(qū)的處理方法，它施工更加安全，處理效果更好。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:金屬露天礦采空區(qū)的處理方法，其特征是包括下述內(nèi)容:對采空區(qū)頂板鉆孔，對采空區(qū)空腔內(nèi)進(jìn)行激光掃描并生成采空區(qū)空腔內(nèi)的三維形態(tài)圖，計算保安層的厚度并預(yù)留保安層，設(shè)計爆破方案，爆破前施工，對采空區(qū)頂板進(jìn)行爆破處理，爆破后評價。
[0009]所述對采空區(qū)進(jìn)行超深鉆孔，即在采空區(qū)頂板采用潛孔鉆機鉆孔，鉆孔深度是穿過頂板使三維激光掃描系統(tǒng)進(jìn)入采空腔內(nèi)；
[0010]所述對采空區(qū)空腔內(nèi)進(jìn)行激光掃描并生成采空區(qū)空腔內(nèi)的三維形態(tài)圖，即將英國MDL公司開發(fā)的“空腔自動激光掃描系統(tǒng)(C-ALS) ”置于空腔內(nèi)部，利用前部微型激光掃描儀，測量空腔的三維形狀及表面反射性；利用英國MDL的ModelAce軟件套件，處理激光掃描“點云”數(shù)據(jù)集，形成三維渲染框架模型；利用SURPAC軟件真實還原采空區(qū)形態(tài)，并根據(jù)實際布孔割剖面，確定逐孔孔深及最小抵抗線；
[0011]所述計算保安層的厚度并預(yù)留保安層的方法:即通過選取巖芯、現(xiàn)場取樣并進(jìn)行室內(nèi)試驗，室內(nèi)試驗項目分別是單軸抗壓強度試驗、巴西法抗拉強度試驗、測量彈性模量和泊松比實驗。
[0012]分析出不同采空區(qū)跨度條件下，各種巖性預(yù)留保安層厚度，并進(jìn)一步回歸分析得出預(yù)留保安層厚度與采空區(qū)跨度關(guān)系如下:
[0013](I)石英磁鐵礦的表生氧化產(chǎn)物:h = 0.643b-0.633 ；
[0014](2)閃石石英磁鐵礦的表生氧化礦石:h = 0.695b-0.183 ；
[0015](3)赤鐵礦、磁鐵礦:h = 0.683b-0.944 ；
[0016](4)磁鐵礦:h = 0.865b-0.45 ；
[0017](5)綠泥片巖:h = 0.635b+0.117 ；
[0018](6)變輝綠巖:h = 0.552b+0.228 ；
[0019](6)灰?guī)r:h = 0.697b-0.122 ；
[0020](7)礫巖礦:h = 0.712b-0.123 ；
[0021]上述各式中，h為保安層厚度，單位是m;，b為采空區(qū)最大跨度，單位是m。
[0022]備注:保安層需承擔(dān)的最大載荷為頂板的自身重力及露天采礦過程同時在采空區(qū)頂部作業(yè)的設(shè)備:1臺WK20電鏟(850t)、2臺貝拉斯7530汽車(371*2t)及I臺D8N推土機(38t)。
[0023]由于采空區(qū)頂板巖性一般為多種巖層組合，在確定采空區(qū)保安層厚度時，可根據(jù)巖層組合特征和推薦的各種巖性預(yù)留保安層厚度進(jìn)行換算。
[0024]3、考慮到采空區(qū)所處位置及安全因素考慮，需提前對較厚的頂板的采空區(qū)進(jìn)行處理。
[0025]處理思路:將采空區(qū)頂板分層同次處理，下部分層超前于上部分層崩落；為確保崩落過程不發(fā)生卡住，在頂板中部加強掏槽。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]自2012年4月起至今，共處理15處空區(qū)，每處空區(qū)代碼分別為:1755-10-空1、“補海”采空區(qū)、1755-1-空 3,1755-1-空 4,1755-1-空 5,1755-1-空 6,1740-10-空 7、1725-1-空 9,1725-1-空 10,1740-1-空 11,1740-1-空 12,1740-1-空 13,1740-1-空 14、1740-1-空15、1725-10-空17。，其中1740-10-空7為已知發(fā)現(xiàn)的較大、較深的空區(qū)，采用本發(fā)明有效的對空區(qū)進(jìn)行了處理，處理效果良好。及時消除了安全隱患，為企業(yè)帶來了不可估量價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實施例的裝藥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中，I一孔口回填段；2—上部裝藥段；3—中部間隔回填；
[0030]4一下部裝藥段；5—底部回填段；6— 375ms澳瑞凱雷管；
[0031]7一400ms澳瑞凱雷管。

【具體實施方式】
[0032]實施例:以1740-10-空7為例。
[0033]1、通過三維激光掃描報告了解1740-10-空7的形態(tài)。
[0034]由三維建模復(fù)合圖可以看出:空區(qū)為葫蘆狀多層空區(qū)，采空區(qū)參數(shù)如表I所示:
[0035]表I采空區(qū)參數(shù)
[0036]

【權(quán)利要求】
1.一種處理大型地下采空區(qū)的方法，其特征是包括下述內(nèi)容:(1)對采空區(qū)頂板鉆孔；(2)對采空區(qū)空腔內(nèi)進(jìn)行激光掃描并生成采空區(qū)空腔內(nèi)的三維形態(tài)圖獲得采空區(qū)空腔參數(shù)；(3)根據(jù)采空區(qū)頂板礦巖結(jié)構(gòu)確定保安層厚度；(4)對采空區(qū)頂板進(jìn)行爆破處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理大型地下采空區(qū)的方法，其特征是所述對采空區(qū)空腔內(nèi)進(jìn)行激光掃描，是將英國MDL公司開發(fā)的“空腔自動激光掃描系統(tǒng)”置于采空區(qū)空腔內(nèi)部，利用前部的微型激光掃描儀，測量采空區(qū)空腔的三維形狀及表面反射性；利用英國MDL公司配套的ModelAce軟件，處理激光掃描“點云”數(shù)據(jù)集，形成三維渲染框架模型；利用SURPAC軟件真實還原采空區(qū)形態(tài)，并根據(jù)實際布孔割剖面，確定逐孔孔深及最小抵抗線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理大型地下采空區(qū)的方法，其特征是所述采空區(qū)空腔參數(shù)包括采空區(qū)最大長度，采空區(qū)最大跨度，采空區(qū)掃描到最大高度，采空區(qū)人工測繩探測到最大聞度，最小頂板厚度，底板最低標(biāo)聞，米空區(qū)面積，米空區(qū)體積，頂板體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理大型地下采空區(qū)的方法，其特征是所述采空區(qū)頂板礦巖結(jié)構(gòu)是通過選取巖芯、現(xiàn)場取樣并進(jìn)行室內(nèi)試驗獲得，室內(nèi)試驗項目分別是單軸抗壓強度試驗、巴西法抗拉強度試驗、測量彈性模量和泊松比實驗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理大型地下采空區(qū)的方法，其特征是所述保安層厚度計算公式分別是: (1)石英磁鐵礦 的表生氧化產(chǎn)物:h= 0.643b-0.633 ； (2)閃石石英磁鐵礦的表生氧化礦石:h= 0.695b-0.183 ； (3)赤鐵礦、磁鐵礦:h= 0.683b-0.944 ；
(4)磁鐵礦:h= 0.865b-0.45 ；
(5)綠泥片巖:h= 0.635b+0.117 ；
(6)變輝綠巖:h= 0.552b+0.228 ；
(6)灰?guī)r:h= 0.697b-0.122 ；
(7)礫巖礦:h= 0.712b-0.123 ； 上述各式中，h為保安層厚度，單位是m ;，b為采空區(qū)最大跨度，單位是m。
【文檔編號】E21F17/00GK104074543SQ201410267041
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】米子軍, 白俊, 臧龍, 賈傳鵬, 張士磊, 馮文青, 韓良德, 楊兆林 申請人:太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司