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礦山采空區(qū)處理方法注漿站 天津賽智

采空區(qū)是煤礦開采后導(dǎo)致的災(zāi)害，頻繁發(fā)生，開采完成形成采空區(qū)后，煤層失去強(qiáng)度，導(dǎo)致上覆巖體塌陷、冒落，形成滑坡。需要對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注漿填充加固，本文就為大家介紹一下礦山采空區(qū)處理方法。

礦山采空區(qū)處理方法

對(duì)于礦山地下開采遺留的采空區(qū)，處理方法通常有封閉、崩落、加固和充填四大類。

加固法處理采空區(qū)主要在采空區(qū)土方修建公路、隧道等工程時(shí)應(yīng)用較多。由于成本較高，技術(shù)難度大，所以目前在礦山的開采階段應(yīng)用較少。在具體的采空區(qū)處理過程中，由于各個(gè)礦山存在的采空區(qū)數(shù)量、其所處位置、形態(tài)特征不一樣，必須針對(duì)各采空區(qū)的特點(diǎn)和條件，分別采取相應(yīng)的處理方法。

有時(shí)采用兩類方法聯(lián)合處理，如采用加固法與充填法聯(lián)合、崩落法與充填法聯(lián)合等:有時(shí)由同一類方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、膠結(jié)充填法等。

1.崩落法

崩落圍巖處理采空區(qū)的實(shí)質(zhì):用崩落圍巖充填空區(qū)或形成緩沖保護(hù)巖石墊層，以防止上部大量巖石突然崩落時(shí)，氣浪沖擊和機(jī)械沖擊巷道、設(shè)備和人生的危害:緩和應(yīng)力集中，減少巖石的支撐壓力。

崩落圍巖又分為自然崩落和強(qiáng)制崩落兩種。從理論上講，任何一種巖石，當(dāng)它達(dá)到極限暴露面積時(shí)，應(yīng)能自然崩落·但是由于巖體并非理想彈性體，往往還未達(dá)到極限暴露面積以前，因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造原因，圍巖某部位就可能發(fā)生破壞，形成自然崩落.當(dāng)圍巖無構(gòu)造破壞，整體性好，非常穩(wěn)固時(shí)，需要在其中布置工程，進(jìn)行強(qiáng)制崩落處理采空區(qū)。爆破的部位根據(jù)礦體的厚度和傾角確定。崩落巖石厚度一般以滿足緩沖保護(hù)墊層的需要，達(dá)5mm以上為宜。崩落的方法一般采用深孔爆破或藥室爆破(崩落露天邊坡或極堅(jiān)硬巖石)。

在崩落圍巖時(shí)，為減少?zèng)_擊氣浪的危害，對(duì)離地表較近的采空區(qū)或已與地表相通的相鄰采空區(qū)，應(yīng)提前與地表或與上述采空區(qū)崩透，形成“天窗”。強(qiáng)制放頂工作一般與礦柱回采同時(shí)進(jìn)行，且要求礦柱超前爆破。如不進(jìn)行回采礦柱，則必須崩落所有支撐礦(巖)柱，以保證強(qiáng)制崩落圍巖的效果。

1.1 地表強(qiáng)制崩落法處理采空區(qū)

該方法是利用采空區(qū)上方預(yù)先鉆鑿的中深孔或大孔，采用垂直倒漏斗爆破技術(shù)，將采空區(qū)上方中的巖石崩落，充填并消除采空區(qū)。

原理是在采空區(qū)的正上方采用垂直倒漏斗爆破技術(shù)，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。

其一是:從采空區(qū)位置全部鉆鑿好直徑為150mm左右的炮眼，其深度直接與采空區(qū)穿透，然后用帶繩木塊對(duì)所有炮眼進(jìn)行堵塞，裝入孔內(nèi)導(dǎo)爆索和炸藥后，再裝填一定長(zhǎng)度的隔離礦砂，采用孔內(nèi)分層爆破，直到采空區(qū)上方巖石完全崩落或填滿采空區(qū);

其二是：在采空區(qū)中央，采用多次爆破方法形成天井，以此為自由面和中心，在采空區(qū)上方鉆鑿大孔，然后側(cè)向崩礦，將崩落礦巖填入采空區(qū)。

此類方法具有效果好、經(jīng)濟(jì)、處理快速等特點(diǎn)，但是缺點(diǎn)在采空區(qū)上方進(jìn)行鑿巖，爆破作業(yè)時(shí)安全性差，易于卡鉆等。VCR法地表強(qiáng)制崩落法適用于采空區(qū)距離地表較淺，且采空區(qū)范圍不大的情況，而大深逆向爆破多次成井側(cè)向崩落法適用于距離地表深度大，邊界不清，范圍較大的采空區(qū)處理。

1.2 井下崩落礦柱處理采空區(qū)

井下崩落礦柱方法是在原有的采空區(qū)中，在礦柱的適當(dāng)位置開鑿硐室，利用原有的巷道，在礦柱中鉆鑿深孔爆破處理采空區(qū)，分為垂直深孔方法與水平深孔方法兩種。

2、充填法處理采空區(qū)

對(duì)于那些在其上部存在露天采場(chǎng)或有建筑物的采空區(qū)，由于地表絕對(duì)不允許大面積塌陷。因此，崩落處理采空區(qū)的方法不可行，至于對(duì)采空區(qū)用錨索或錨桿進(jìn)行加固，也只是一種臨時(shí)措施，要徹底根除采空區(qū)帶來的安全隱患.比較可行的手段只能是“充填”。用充填料(廢石，尾砂)充填采空區(qū)。用充填料支撐圍巖，可以減緩或阻止圍巖的變形，以保持其相對(duì)的穩(wěn)定，因?yàn)槌涮畈牧峡蓪?duì)礦柱施以側(cè)向力，有助于提高其強(qiáng)度.

常用的充填法有:干石充填法、尾砂充填法、膠結(jié)充填法。

充填法是利用地表中露天剝離的廢石、開采廢石或選礦尾砂作為主要充填骨料，建立充填系統(tǒng)，然后通過采空區(qū)的鉆孔、天井或充填管道將充填料自流(或加壓)充填至井下采空區(qū)。

用充填法處理采空區(qū)，一方面要求對(duì)采空區(qū)的位置、大小以及與相鄰采空區(qū)的所有通道了解清楚，以便對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉，加設(shè)隔離墻，進(jìn)行充填脫水或防止充填料流失;另一方面，采空區(qū)中必須能有鉆孔、巷道或天井相通，以便充填料能直接進(jìn)入采空區(qū)，達(dá)到密實(shí)、充填采空區(qū)的目的。

充填法用于采空區(qū)處理，具有效果好，見效快，充填密實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，但是充填法存在施工難度大，成本高，作業(yè)安全性差等缺點(diǎn)，在采用充填法處理采空區(qū)時(shí)一方面要從安全生產(chǎn)的角度，另一方面要從經(jīng)濟(jì)的角度加以考慮，選用合理的充填材料和研究經(jīng)濟(jì)可行的工藝技術(shù)。

3、封閉處理采空區(qū)

隨著采空區(qū)面積不斷擴(kuò)大，巖體應(yīng)力的集中，有一個(gè)從量變逐漸發(fā)展到質(zhì)變的過程。當(dāng)集中應(yīng)力尚未達(dá)到極限值時(shí)，礦石與圍巖處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。如果在此之前結(jié)束整個(gè)礦體的回采工作，而采空區(qū)即使冒落也不會(huì)帶來災(zāi)難，可將采空區(qū)封閉，任其存在或冒落。這是一種經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的采空區(qū)處理方法，但其使用條件比較嚴(yán)格，可用于下列兩種情況:

(1)礦石與圍巖極穩(wěn)固，礦體厚度與延伸不大，埋藏不深，地表允許崩落;

(2)埋藏較深的分散孤立的盲采空區(qū)，離主要礦體或主要生產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)，采空區(qū)上部無作業(yè)區(qū)。

在封堵采空區(qū)時(shí)，要在采空區(qū)附近通往生產(chǎn)區(qū)的巷道中，構(gòu)筑一定厚度的隔墻，使采空區(qū)中圍巖崩落所產(chǎn)生的沖擊氣浪不至造成危害。因此，構(gòu)造充分的緩沖層厚度或通往采空區(qū)的通道封堵長(zhǎng)度是采用封閉法處理采空區(qū)的關(guān)鍵。

4、采空區(qū)處理的輔助手段

建立地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。井下采空區(qū)發(fā)生大的地壓活動(dòng)之前，一般都有一定的征兆，如地音、地震強(qiáng)度的變化等，通過對(duì)這些變化的監(jiān)控，可以對(duì)地壓活動(dòng)進(jìn)行一定程度的預(yù)報(bào)。

因此為配合對(duì)采空區(qū)的治理，掌握采場(chǎng)穩(wěn)定性安全動(dòng)態(tài)，應(yīng)該對(duì)采空區(qū)圍巖采取一定的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段。目前監(jiān)測(cè)手段較多，但是較為常用的有巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)定位儀、水準(zhǔn)測(cè)量、多點(diǎn)位移計(jì)、壓力計(jì)、斷面收斂測(cè)量以及光應(yīng)力計(jì)等監(jiān)測(cè)手段。為監(jiān)測(cè)超大采空區(qū)地壓活動(dòng)，提供一種有效方法。