一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法，包括：用廢石充填采空區(qū)域，形成廢石充填體；用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與所述廢石充填體之間的間隙。通過上述方法即可實(shí)現(xiàn)采空區(qū)充填，并能方便地進(jìn)行接頂，從而可以大大提高廢石充填采礦法中的接頂作業(yè)的施工速度及降低接頂作業(yè)的勞動強(qiáng)度，降低接頂作業(yè)的人工費(fèi)用。
【專利說明】一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采礦工藝，尤其涉及一種采空區(qū)充填方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在廢石充填采空區(qū)的采礦法中，當(dāng)?shù)V體的傾角不足夠大時(shí)，充填到采空區(qū)中的廢石難以堆積到緊挨頂板。在這種情況下，在廢石堆與頂板之間，會存在間隙。當(dāng)然，如果礦體的傾角足夠大，大于廢石的自然安息角，即大于廢石堆在堆積過程中自然形成的堆積坡度，則在廢石堆與頂板之間，不會存在間隙。當(dāng)?shù)V體的傾角不足夠大，充填到采空區(qū)中的廢石與頂板之間存在間隙時(shí)，如果不用某種材料將間隙填滿，則這種廢石充填起不到支撐采空區(qū)頂板的作用。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常用混凝土來填充這個(gè)間隙。因此，為了充填這個(gè)間隙，往往需要消耗大量的水泥和砂子，也耗費(fèi)大量的人工成本，且施工難度大，勞動強(qiáng)度大，速度慢，物料運(yùn)送費(fèi)力且困難。而且，井下的混凝土在干燥過程中往往會有所收縮，致使對間隙的充填效果不好，加之手工填塞縫隙往往填塞不好，也導(dǎo)致對間隙的充填效果不甚理想。這種用某種材料填塞采空區(qū)頂板與廢石堆充填體之間的間隙的過程稱為接頂。在現(xiàn)有技術(shù)中，接頂成為薄弱環(huán)節(jié)。由于該環(huán)節(jié)十分薄弱，往往導(dǎo)致廢石充填采礦法走向失敗。本來廢石充填采礦法是一種十分低成本的充填式采礦法，既低成本地實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)充填，從而保護(hù)了采空區(qū)，又充分地利用了廢石資源，沒有形成大量廢石丟棄在大自然中造成某種環(huán)境破壞或生態(tài)失衡，但是，由于接頂環(huán)節(jié)的薄弱，致使廢石充填采礦法往往被棄用。由于廢石充填采礦法的棄用，致使某些僅適用于低成本充填法開采的礦藏得不到合理和有效的開采，造成礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，而且大量廢石被堆放在地表的大自然中，造成環(huán)境甚至生態(tài)的破壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服廢石充填采空區(qū)中接頂環(huán)節(jié)的問題，本發(fā)明提供了一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法，包括:用廢石充填采空區(qū)域，形成廢石充填體；用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙。
[0004]由于硬質(zhì)泡沫塑料的填充工藝十分簡便，硬質(zhì)泡沫塑料的凝固及硬化很快，使接頂作業(yè)十分快捷，人工耗費(fèi)很低，勞動強(qiáng)度也很輕。由于與混凝土相比，硬質(zhì)泡沫塑料的單位體積重量很輕，硬質(zhì)泡沫塑料的單位體積重量僅有混凝土的百分之一到百分之二，因而其物料運(yùn)送輕便，容易。也由于與混凝土相比，硬質(zhì)泡沫塑料的單位體積重量很輕，使硬質(zhì)泡沫塑料的單位體積物料耗費(fèi)價(jià)錢并不比水泥混凝土有明顯偏高。在抗壓強(qiáng)度方面，雖然硬質(zhì)泡沫塑料的抗壓強(qiáng)度不及水泥混凝土，但在采礦活動的有限期間內(nèi)，其作用是有效的，畢竟采空區(qū)的垮塌是一個(gè)漫長的過程，如果采空區(qū)沒有充填，則在采礦活動期間內(nèi)，采空區(qū)頂板也許會垮塌3到5米的厚度，該3到5米厚度的巖石也僅僅形成了相當(dāng)于一個(gè)大氣壓的力量，然而，硬質(zhì)泡沫塑料通常能承受2到3個(gè)大氣壓以上的力量，可見，在采礦活動的有限期間內(nèi)，硬質(zhì)泡沫塑料的作用是足夠有效的。由于硬質(zhì)泡沫塑料充填僅僅是實(shí)施在廢石充填體與采空區(qū)頂板之間的間隙中，該間隙僅僅占據(jù)了整個(gè)采空區(qū)的很小一部分，因而，就充填體對頂板的長期支撐效果而言，本技術(shù)方案與全部的廢石充填的效果是幾乎相當(dāng)?shù)摹４讼Σ?，由于硬質(zhì)泡沫塑料在填充過程中會膨脹從而會產(chǎn)生一定的膨脹力，該膨脹力有利于支撐采空區(qū)頂板，而混凝土則沒有，因而在該方面，硬質(zhì)泡沫塑料優(yōu)于混凝土。在充填過程中，硬質(zhì)泡沫塑料還會部分地充填到廢石充填體的縫隙中，其結(jié)果也有利于加固廢石充填體，增強(qiáng)廢石充填體的強(qiáng)度?？梢?，與混凝土接頂相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有明顯的優(yōu)勢。
[0005]另外，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在多種填充硬質(zhì)泡沫塑料的辦法中擇優(yōu)地選用了噴射法。其它辦法還有注射法等等，在此不一一列出。由于在土木建筑工程領(lǐng)域廣泛地使用了噴射法噴射硬質(zhì)泡沫塑料，硬質(zhì)泡沫塑料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于土木建筑工程領(lǐng)域，因而本申請對硬質(zhì)泡沫塑料的噴射法施工不作詳細(xì)贅述。
[0006]本發(fā)明針對某些情況，在優(yōu)選實(shí)施方案中還提供了一種用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)側(cè)幫與所述的廢石充填體之間的間隙的技術(shù)方案，以滿足某些特別需求。
[0007]為了靈活應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明在優(yōu)選實(shí)施方案中還提供了一種間斷式地應(yīng)用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙的技術(shù)方案，以便進(jìn)一步提高接頂速度及降低接頂成本。畢竟在很多情況下，采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙并非需要百分之百地充填，也許隔幾米接頂幾米即可，例如接頂3米的區(qū)域后又隔開2米的區(qū)域不接頂，就可以達(dá)到支撐頂板的要求。具體間隔多少距離，由具體情況而定。
[0008]總之，通過利用本發(fā)明所提供的用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與廢石充填體之間間隙的采空區(qū)充填方法，可以有效地提高廢石充填采礦法中的接頂作業(yè)的施工速度及降低接頂作業(yè)的勞動強(qiáng)度，降低接頂作業(yè)的人工費(fèi)用，從而可以有效地提高整個(gè)廢石充填工藝的施工速度及降低勞動強(qiáng)度和降低人工費(fèi)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是采空區(qū)立體圖；
[0010]圖2是采空區(qū)側(cè)視圖。
[0011]圖中，I是采空區(qū)頂板，2是采空區(qū)，3是廢石充填體，4是采空區(qū)頂板與廢石充填體之間的間隙，5是采空區(qū)底板，6是采空區(qū)側(cè)幫。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖1、附圖2對實(shí)施例進(jìn)行具體描述。
[0013]通過圖1、圖2可以看見，采空區(qū)2是一個(gè)在地下的礦石被采出后形成的空腔，空腔的上方為采空區(qū)頂板I (對應(yīng)于房屋的天花板)，空腔的下方為采空區(qū)底板5，空腔的側(cè)面為采空區(qū)側(cè)幫6。采空區(qū)底板通常都有坡度。采空區(qū)有大有小，有的采空區(qū)沿坡度方向的長度可以達(dá)到上百米，有的僅有二米，沿寬度方向的長度有的可以達(dá)到幾十米，有的僅有二、三米，其大小由具體情況而定。由于在具體事務(wù)中，采空區(qū)的規(guī)模、大小、形狀各不相同，有的相差很大，情況太復(fù)雜，因此，本申請只好將情況簡化，以便能更準(zhǔn)確地將本發(fā)明的技術(shù)方案描述清楚、描述準(zhǔn)確。
[0014]在實(shí)施例中，描述的是一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法，包括以下步驟:
[0015]步驟101，用廢石充填采空區(qū)域，形成廢石充填體3。
[0016]由于采空區(qū)的規(guī)模、大小、形狀各不相同，有的相差很大，情況太復(fù)雜，當(dāng)規(guī)模很大時(shí)，例如沿坡度方向的長度比較大時(shí)，此時(shí)充填作業(yè)應(yīng)分段自下而上地進(jìn)行，好比修路應(yīng)一段一段地修，至于每段的長度，應(yīng)結(jié)合施工隊(duì)伍自身情況及施工環(huán)境、作業(yè)條件等多方因素靈活確定。確定了每段長度后，便可以確定每次堆積廢石充填體3的規(guī)模、沿坡度方向的長度等。然后將廢石運(yùn)搬、堆積到預(yù)定的采空區(qū)域，便形成了廢石充填體3。
[0017]形成廢石充填體3的過程并不復(fù)雜，在此不再贅述。
[0018]需要說明的是，在形成廢石充填體3時(shí)，最好將廢石堆積得比較高，距離采空區(qū)頂板I越近越好，以便盡量形成較小的采空區(qū)頂板與廢石充填體之間的間隙4，以便盡量減少硬質(zhì)泡沫塑料的用量，以減少材料消耗，降低充填成本，畢竟廢石沒有太多成本。
[0019]還需要說明的是，廢石是一個(gè)比較籠統(tǒng)的概念，不能因?yàn)槠渲杏袔讐K礦石，或有幾根鋼釬，或有幾段木頭而不認(rèn)為是廢石。
[0020]還需要說明的是，在形成廢石充填體3時(shí)，可以在其中樹立一些木頭或鋼材用來支撐采空區(qū)頂板1，以便增強(qiáng)充填體的支撐效果。
[0021]步驟102，用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙4。
[0022]該作業(yè)其實(shí)就是接頂。由于硬質(zhì)泡沫塑料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土木建筑等領(lǐng)域，人們對于硬質(zhì)泡沫塑料的各種性能、性質(zhì)、特點(diǎn)及安全性等已經(jīng)十分熟悉，涉及硬質(zhì)泡沫塑料的施工也已經(jīng)不是新鮮事物，因此本申請對硬質(zhì)泡沫塑料本身及其性能、性質(zhì)、特點(diǎn)及安全性等不再贅述，對其施工方法也不做特別贅述。
[0023]硬質(zhì)泡沫塑料的填充方法可有多種，例如可以采用注射法、噴射法等等，本申請對各種方法也不再詳細(xì)贅述。在土木建筑領(lǐng)域廣泛采用噴射法，因此，本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施辦法也推薦使用噴射法。但注射法也十分適合本發(fā)明的技術(shù)方案，畢竟本發(fā)明技術(shù)方案主要涉及的是給具有邊界的縫隙填充硬質(zhì)泡沫塑料的作業(yè)。
[0024]與混凝土接頂相比，硬質(zhì)泡沫塑料的填充工藝十分簡便，硬質(zhì)泡沫塑料的凝固及硬化很快，使接頂作業(yè)十分快捷，人工耗費(fèi)很低，勞動強(qiáng)度也很輕。為了減少硬質(zhì)泡沫塑料的用量，采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙4可以留得盡量小，因?yàn)榧词馆^小的間隙4也不妨礙噴射或注射，但如果是混凝土人工接頂，則必須留有較大的間隙4，否則沒法進(jìn)行人工接頂。可見，與混凝土接頂相比，硬質(zhì)泡沫塑料具有無比的優(yōu)越性。
[0025]另外，為了減少硬質(zhì)泡沫塑料的消耗量，在具體實(shí)施中，還可以視具體情況，采取間斷式地充填間隙4的辦法來減少硬質(zhì)泡沫塑料的消耗，即，沿采空區(qū)坡度方向或沿采空區(qū)寬度方向，可以隔幾米接頂幾米，例如接頂3米的區(qū)域后又隔開2米的區(qū)域不接頂，不接頂?shù)牡胤街挥袕U石充填而無接頂，這樣也可以大大減少硬質(zhì)泡沫塑料的消耗。能否采取間斷式接頂?shù)姆桨?，主要取決于頂板I的穩(wěn)固性，因情況太復(fù)雜，在此不予贅述。
[0026]本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施辦法還針對特殊情況提供了接邊的技術(shù)方案。所謂接邊，即是用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)的側(cè)幫6與所述的廢石充填體3之間的間隙。在這種情況下，往往要故意留有采空區(qū)側(cè)幫6與所述的廢石充填體3之間的間隙。至于為何要接邊，要看具體情況，例如，如果側(cè)幫是尚未開采的礦體，則為了側(cè)幫礦體的開采，此處需要接邊。
[0027]需要說明的是，在接頂或接邊的過程中，通常會有部分硬質(zhì)泡沫塑料被擠進(jìn)到廢石充填體3內(nèi)部的縫隙中，這種情況不應(yīng)影響到本發(fā)明技術(shù)方案的完整性，更不應(yīng)影響到本發(fā)明保護(hù)范圍的完整性和準(zhǔn)確性。
[0028]綜上所述，通過本發(fā)明所提供的上述方法，即可輕便、快捷、高效地實(shí)現(xiàn)廢石充填采礦法的接頂作業(yè)，使接頂作業(yè)的施工速度得到提高，勞動強(qiáng)度大為降低，人工費(fèi)用也大為減少，從而可以有效地提高整個(gè)廢石充填工藝的施工速度及降低勞動強(qiáng)度和降低人工費(fèi)用。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采礦工程中的采空區(qū)充填方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟101，用廢石充填采空區(qū)域，形成廢石充填體； 步驟102，用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)頂板與所述的廢石充填體之間的間隙。
2.按照權(quán)利要求1所述的充填方法，其特征在于，用硬質(zhì)泡沫塑料填充采空區(qū)側(cè)幫與所述的廢石充填體之間的間隙。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的充填方法，其特征在于，利用噴射法進(jìn)行硬質(zhì)泡沫塑料的填充。
4.按照權(quán)利要求1所述的充填方法，其特征在于，所述的頂板與廢石充填體之間的間隙被硬質(zhì)泡沫塑料間斷式地充填。
【文檔編號】E21F15/00GK104153808SQ201410382050
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】韋立堅(jiān) 申請人:韋立堅(jiān)