[发明专利]采空区的硐室与深孔爆破法

说明书

技术领域

本发明涉及对急倾斜中厚及厚采空区的处理方法，特别涉及一种采空区的硐室与深孔爆破法。

背景技术

采空区是由人为开采或者天然溶洞疏干在地表下面形成的“空洞”，采空区的存在引起顶板应力过度集中，使得矿山的安全生产面临很大的安全隐患，可能导致顶板突然冒落或地表突然沉陷，从而导致伤害事故。

对于有上层矿体需要保护的中厚或厚大采矿区，应用房柱法开采后也遗留了大量矿柱需要回收。既要适当回收矿柱，又要处理采空区而避免突然冒落或沉陷而导致的伤害事故，过去一般应用废石等充填来处理急倾斜中厚或厚大采空区，或矿房崩落充填来处理急倾斜中厚或厚大采空区，这些方法处理采空区的费用仍然超过30～50元/m³。急倾斜薄脉矿体开采形成的采空区，过去一般应用浅孔或中深孔削壁充填或废石充填采空区，采空区处理也需要约25元/m³。尾砂或胶结充填处理急倾斜中厚或厚大采空区，处理费用更昂贵，而且还需要建立充填系统。

为了降低采空区处理费用，限制上盘过度岩体移动，保护滞后开采的上层矿体，确保多中段开采及矿柱回收后嗣后简便地集中处理急倾斜中厚或厚大采空区，特提出了硐室与深孔爆破法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采空区的硐室与深孔爆破法，使采空区上盘部分下移三棱柱体卸载从而引起上盘下移的荷载降低或消失，深孔爆破三棱柱体产生的松石和掘进深孔凿岩的水平施工巷道产生的废石将施工巷道下部矿柱抽采后形成的采空区充填，从而限制上盘岩体和保留的间柱向采空区移动。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

采空区的硐室与深孔爆破法，从上向下抽采间柱1及其两侧的顶柱或顶底柱3形成采空区4，每隔2～3个中段就在采空区4的最上一个中段对应的上盘掘进水平施工巷道12并在水平施工巷道12内开凿深孔5沿采空区4走向实施深孔爆破，借助深孔爆破和掘进水平施工巷道12产生的废石就地充填到采空区4在水平施工巷道12下方的部分。

深孔爆破同时削掉采空区4的最上一个中段对应的上盘可引起上盘下移的部分三棱柱体11荷载，具体方法是在实施深孔爆破卸载三棱柱体11的中段，先沿采空区4的走向掘进深孔凿岩的水平施工巷道12，在水平施工巷道12向采空区4实施深孔爆破卸载三棱柱体11。

在完整稳定硬岩中，所述深孔凿岩的水平施工巷道12与采空区4边缘的水平距离为5～20m。

在中等完整稳固硬岩中，所述深孔凿岩的水平施工巷道12与采空区4边缘的水平距离为12m。

所述卸载三棱柱体11的深孔5包含一组上向和下向的扇形深孔或中深孔。

所述上向和下向的扇形深孔或中深孔沿剖面的钻孔数按常规爆破布置，确保能成功实现爆破卸载三棱柱体11；沿采空区4的走向的深孔5孔间距取4.5±0.5m；从采空区4边缘向岩体深部逐排微差起爆。

为了保证爆破效果，上向的深孔5的深度由需要卸载的三棱柱体11的体积来决定，确保爆破松石在采空区4中的堆积厚度满足采空区处理的要求，下向的深孔5的孔底离采空区4边缘的距离为2-3m，钻孔组成的扇形断面垂直于深孔凿岩的水平施工巷道12的走向。

如果深孔爆破和掘进水平施工巷道12产生的废石难于满足其下部采空区4充填厚度或充满的要求，则沿下盘走向辅助1～2层爆破硐室6，沿采空区4走向每层布置2～3个以上的爆破硐室6实施硐室爆破。

采空区4处理能限制上盘发生过度岩体移动或破坏，有利于保护滞后开采的上层矿体9的完整性，适合有上层矿体需要保护的中厚或厚大采空区的处理。本发明在深孔爆破同时削掉上盘的可引起上盘下移的部分三棱柱体11荷载，也避免保留的上盘围岩发生过度破坏，从而限制上盘和保留的间柱1向采空区发生过度岩体移动或破坏，也消除冒落激发的冲击波危害。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：

1)采空区处理紧跟矿柱回收，在矿柱回收出矿完成后马上实施，因此，采空区处理的凿岩施工可以与矿柱回收平行作业；

2)采空区处理与矿柱回收相伴开展，不可单独施工。这种采空区处理工艺，要求矿柱回收从上中段向下中段逐一进行，回采完2～3个中段的矿柱后，立即实施采空区处理，然后沿矿体走向向两端间隔抽采间柱并间隔采空区类似处理采空区。因此，回收矿柱的采矿强度高，在矿石覆盖层下出矿因而贫化率低，矿柱的理论回收率可以达到77.9％，贫化率理论上可以降低到0。

3)相对废石等其他充填方法经济。处理约260万m³采空区，仅需要390万元人民币施工费；