一種治理露天礦地下采空區(qū)的充填加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種治理露天礦地下采空區(qū)的充填加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于露天礦老采空區(qū)是邊探測(cè)邊處理，露天礦地下老采空區(qū)的分布是較為復(fù)雜的，由于歷史悠久，相關(guān)的資料缺失，對(duì)于其中相當(dāng)一部分老采空區(qū)的賦存狀態(tài)是含混不清的，往往事先無(wú)法預(yù)測(cè)可能發(fā)生塌陷的確切部位，因而隨著露天礦的開(kāi)采，局部地段老采空區(qū)的塌陷會(huì)造成突發(fā)性的安全事故。
[0003]在處理地下老采空區(qū)所采用的方法中充填法是應(yīng)用的比較廣泛的一種方法。按照采空區(qū)充填材料的類型不同和輸送的方式，采空區(qū)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(qū)用松散的碎石、砂、尾礦、爐渣等沒(méi)有膠結(jié)的材料來(lái)充填。干式充填的成本費(fèi)用低，但充填體強(qiáng)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(zhì)，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(qū)。充填過(guò)程中充填體需要脫水，并需要建置排水設(shè)施系統(tǒng)將水排出。
[0006]膠結(jié)充填:膠結(jié)充填是將加工好的具有一定粒度級(jí)配散體材料(例如細(xì)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(jié)充填漿料，沿著管道、鉆孔等向采空區(qū)輸送和灌入，形成具有一定強(qiáng)度的和整體性的充填體。
[0007]為確保安全，露天礦地下采空區(qū)是嚴(yán)禁人員進(jìn)入的，因此充填加固不適合采用水利充填的方法，無(wú)法建置排水設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行充填體的脫水和排水，而且大量的水對(duì)于露天礦巖體邊坡的穩(wěn)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(qiáng)度很低，對(duì)采空區(qū)上覆巖體變形的限制和支撐力都不理想，地表往往還會(huì)發(fā)生較大的沉陷。膠結(jié)充填可以獲得較高的充填體的強(qiáng)度，施工機(jī)械化程度也較高，充填效果比較理想，但是充填成本費(fèi)用相對(duì)的較高，如果需要對(duì)采空區(qū)分層膠結(jié)注漿充填時(shí)，施工的周期很長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種可以避免分層膠結(jié)注漿充填施工工期很長(zhǎng)，成本費(fèi)用較高的弊端，能夠節(jié)約大量的成本費(fèi)用，大幅度提高施工效率的治理露天礦地下采空區(qū)的充填加固方法。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，按照本發(fā)明的一種治理露天礦地下采空區(qū)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(qū)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(qū)頂板，確定充填鉆孔布置方式時(shí)，對(duì)于狹長(zhǎng)的采空區(qū)，當(dāng)采空區(qū)的寬度< 5m，高度Η在2m?2.5m以內(nèi)時(shí)，充填鉆孔沿著采空區(qū)的走向采用單排充填鉆孔；當(dāng)采空區(qū)的高度Η >2.5m，寬度> 5m時(shí)，充填鉆孔沿著采空區(qū)的走向采用雙排或多排的充填鉆孔；
2)在每個(gè)充填鉆孔中插裝設(shè)有托盤(pán)的投料管，所述的投料管的下部管口伸入到地下采空區(qū)頂板處；
3)每間隔一個(gè)或幾個(gè)投料管內(nèi)插入注漿管，其注漿管的底端要到達(dá)采空區(qū)的底板處；
4)通過(guò)每個(gè)投料管向采空區(qū)內(nèi)投入散體砂石料，直至采空區(qū)的頂板；
5)然后通過(guò)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(kuò)散并同時(shí)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(gè)倒圓錐形的混凝土夾芯墻；其混凝土夾芯墻的單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到4.2 Mpa，直至完成整個(gè)采空區(qū)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(pán)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(shè)置便于投料的大開(kāi)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(zhǎng)度為采空區(qū)高度的2/3。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
采用本發(fā)明的一種治理露天礦地下采空區(qū)的充填加固方法，其充填體的強(qiáng)度比采用松散砂石料的干式充填要大大的增強(qiáng)，可以有效地限制采空區(qū)圍巖的變形和移動(dòng)，得到滿意的充填加固效果。與注漿膠結(jié)充填方法比較，可以避免分層注漿施工工期很長(zhǎng)，成本費(fèi)用較高的弊端，能夠節(jié)約大量的成本費(fèi)用，大幅度提高施工效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明在充填鉆孔中的投料管內(nèi)間隔式設(shè)置注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為在采空區(qū)內(nèi)投入的砂石料中注入水泥砂漿后在采空區(qū)形成倒圓錐形的混凝土夾芯墻的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種治理露天礦地下采空區(qū)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(qū)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(qū)頂板7，確定充填鉆孔2布置方式時(shí)，對(duì)于狹長(zhǎng)的采空區(qū)8，當(dāng)采空區(qū)的寬度< 5m，高度Η在2m?2.5m以內(nèi)時(shí)，充填鉆孔2沿著采空區(qū)的走向采用單排充填鉆孔；當(dāng)采空區(qū)8的高度Η > 2.5m，寬度> 5m時(shí)，充填鉆孔2沿著采空區(qū)的走向采用雙排或多排的充填鉆孔，
2)在每個(gè)充填鉆孔2中插裝設(shè)有托盤(pán)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(qū)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(nèi)，其投料管3托盤(pán)的上部管口部位高于地表面1為80mm?100 mm,其托盤(pán)4用來(lái)托住投料管3 ； 本發(fā)明在所述的投料管3上部管口處設(shè)置便于投的料大開(kāi)口的漏斗，用于投放散體砂石料;
3)每間隔一個(gè)或幾個(gè)投料管3內(nèi)插入注漿管5，其注漿管的底端要到達(dá)采空區(qū)8的底板處