[发明专利]一种充填与人工支柱相结合的地下空区处理方法

说明书

本发明提出一种充填与人工支柱相结合的地下空区处理方法，针对地下空区充填方法不能接顶问题，在地下空区充填体上建造与顶板相连的人工钢混支柱共同支撑地表，一次施工即可完成，属于充填与人工支柱相结合的地下空区处方法，适用于中、小型地下空区处理，具有机械化程度高、安全和地表不沉陷的优点。

技术领域

本发明属于地下空区处理领域，涉及一种充填与人工支柱相结合的地下空区处理方法。

背景技术

地下空区引起地表变形、开裂、塌陷，占用和破坏大量土地、山林及水资源，威胁工农业生产、交通及人民的生命财产安全，带来了严重的经济、社会和环境问题。

目前国内外地下空区处理技术主要有以下几种：充填地下空区、留永久支柱、封闭隔离采空区、加固处理采空区、崩落围岩处理采空区等，其中充填地下空区、留永久支柱法在实际中使用较多。

充填地下空区是利用废石或选矿尾砂作为主要充填骨料，建立充填系统，然后通过空区的钻孔、充填管道将充填料充填至空区，是一种非常有效的消除空区方法，而且起到处理选矿尾砂的效果，有利于环境保护和废弃物再利用。

但是充填地下空区存在一个难以接顶的问题，由于地下空区未完全接顶，尤其对于大型地下空区，最终顶板还会继续变形、沉陷，直至破坏地表。地下空区充填接顶问题一直是行业内的技术难题。

留永久支柱处理地下空区是在地下空区内设置若干永久支柱用以支撑地下空区，但是对于已经存在的地下空区，空区内并没有支柱，需要人工建造支柱，地下空区深度一般都较大，人员还不可以进入空区施工，因此，要建造从地下空区顶板到底板的人工支柱是件困难的事。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提出一种充填与人工支柱相结合的地下空区处理方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

本发明的一种充填与人工支柱相结合的地下空区处理方法，其特征在于，将地下空区顶板沿走向划分成若干个区域，在每个区域中心位置布设充填井，充填井由地表直通地下空区，在地表通过充填井往地下空区充入碎石和选矿尾砂作为地下空区的下层充填体，当充入的下层充填体表面离充填井孔底距离为b值时，从充填井下放钢筋笼，使钢筋笼下端与地下空区下层充填体表面相接触，钢筋笼上端卡在充填井内，再通过充填井往地下空区充满胶结充填材料作为地下空区的上层充填体，并继续将充填井充满，钢筋笼和充填井内形成人工支柱，并与地下空区的上层充填体胶结为一整体共同支撑顶板。

优选地，所述的b值根据地下空区的上、下层充填体总下沉距离计算，b =λ₁T/(λ₁-λ₂+1),

式中：λ₁为下层充填体的下沉系数，λ₂为上层充填体的下沉系数，下沉系数即充填体下沉高度与原充填体厚度的比值，T为地下空区的原净空高。

优选地，所述钢筋笼的直径为d=ηc，长度为L=a+b；

式中：d为钢筋笼直径，c为充填井的直径，为2 m～4 m；η为钢筋笼直径取值系数，为0.5-0.8；a为钢筋笼插入充填井部分的长度，为3-4m，b为充入的下层充填体表面离充填井孔底距离。

优选地，所述将地下空区顶板沿走向划分成若干区域，每个区域面积S’=KS，区域长度L等于地下空区的宽度，跨度W=S’/L；

式中：S’为划分的区域面积，S为地下空区1顶板稳定允许的暴露面积，K为面积系数，取值0.3～0.7。

优选地，所述钢筋笼由纵筋及箍筋焊接而成组成，纵筋直径为30-50mm, 箍筋直径为5-12mm, 纵筋间距为150-200mm, 箍筋间距为150-200mm。