[發明專利]一種大型采空區全尾砂充填方法

有效

• 申請號: 201010209126.1
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101892862A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 李冬青;張傳信;匡玉生;孫浩;胡永泉;趙繼銀;胡新付
• 申請（專利權）人: 華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: E21F15/08
• 分類號: E21F15/08;E21F16/00
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 常前發

技術領域

本發明涉及一種地下礦山采空區處理方法，尤其是涉及一種大型采空區全尾砂充填方法。適用于各類礦山利用全尾砂對已有采空區進行充填處理。

背景技術

采空區處理有兩類基本方法：一是崩落法，二是充填法。利用全尾砂等工業廢渣作為回填料，對已采空區進行處理或作為貯庫，國內外目前工程實例僅限于干砂或較粗尾砂。對位于正在采礦生產的采場上部的大型采空區，用極細顆粒的全尾砂進行水力充填，是一個工程規模大、地質條件復雜、風險程度高的技術難題。主要表現為高差大、流體壓力高、排砂口空間小、濃度較低流量較大、細粒尾砂沉降速度慢、排水困難，一旦泄漏引起透水跑砂事故，就會對下部采礦安全及井下數百人的生命財產構成極大威脅。

中國專利申請97112374公開了一種高濃度和膏體礦山充填工藝及設備，它是將選礦廠的全部尾砂經脫水、活化、加粘接劑攪拌制成高濃度的或膏狀的砂漿充填料，輸送到采空區排放后，形成高強度的充填體；其工藝設備包括帶有脫水和流態化裝置的砂倉、攪拌機及輸送系統，流態化裝置可將粒徑為5微米～5毫米之間的砂粒從沉積狀態活化，制成70～86％的高濃度的或膏狀漿體。該專利申請提供的工藝方法適合于地下礦山充填采礦，但不適合于大型采空區處理；而且，由于需要將尾礦經脫水、活化、加粘接劑攪拌等工序制成70～86％的高濃度，處理過程復雜，費用高。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術中存在的上述缺陷，而提供一種大型采空區全尾砂充填方法，利用全尾砂對已有采空區進行充填處理，既解決采空區的安全隱患、保證大型深井礦山的正常生產，又節約采空區處理費、尾砂堆存征地費及排水費。

為實現本發明上述目的，本發明一種大型采空區全尾砂充填方法通過以下技術方案來實現：

(1)將相對獨立、相鄰的單個或數個采空區組合劃分為一個充填單元；

(2)在充填單元采空區周邊巷道上修筑封閉墻，在封閉墻墻體內設置排水管，排水管上設置礦漿閥；

(3)將尾砂輸送主管由采空區上方的平硐鋪至充填單元上方；每個充填單元上口由尾砂輸送主管接一根或數根水砂充填管或水砂充填鉆孔；

(4)高位放砂、分中段排水和交替充填：根據充填單元深淺與容積大小，按一定次序交替打開采空區上方平硐內尾砂輸送主管的相應水砂充填管的礦漿閥，進行定量放砂、交替充填；采空區水砂充填超過某一中段高度，則打開相應中段封閉墻體上的排水管上的閥門進行排水。

“高位放砂”是在采空區上部，借助水砂充填管或水砂充填鉆孔內水砂混合流體的重力勢能，讓尾砂漿體直接進入采空區下部各個角落。定量放砂、交替充填，可保持采空區內沉砂面的均勻上升，籍以提高采空區的充填率。

上述一個充填單元的采空區數量一般為1-6個，大多情況下為1-4個。

所述封閉墻的位置要求在采空區塌落帶以外且距離采空區的邊界不小于20m，封閉墻前后5m范圍內圍巖堅固穩定、完整性好，完整性系數不小于0.9。

封閉墻基槽開挖施工中的刷幫、挑頂及挖底均用小炮或風鎬，防止松動圍巖，浮石應清除。

所述封閉墻應按大體積混凝土設計，施工要連續澆灌、分層搗固，通過小井用于接頂的混凝土，適當增加砂率，塌落度宜為120～180mm，在混凝土墻體竣工齡期28天后，方可投入使用。

所述封閉墻墻體內的排水管由上下兩根組成，分別稱之為上部排水管、下部排水管。上部排水管可排除沉砂面以上的澄清水(溢流水)；下部排水管(墻內進口被反濾體包裹)起濾水管的作用，排除沉砂內的孔隙水，用以減少孔隙水壓，增加沉積尾砂的固結度，進而提高充填體的強度與穩定性。

本發明一種大型采空區全尾砂充填方法排水方式優選為：

采空區水砂充填超過某一中段(水平)高度，則打開相應中段封閉墻下部排水管閥門，觀測其排水量，含砂量及濾水效果；然后緩慢打開封閉墻上部排水管閥門，同時觀察水量與水質，當水質較清，可繼續打開封閉墻上部排水管閥門進行排水；當出現含砂量2％(重量濃度)以上的渾水，其時間超過30分鐘，則關閉封閉墻上部排水閥門，待出水含量低于2％(重量濃度)，再緩慢打開封閉墻上部排水管閥，進行排水；如此反復進行排水，隨充填進程排水逐漸向上部水平轉移。

當發現封閉墻下部排水管排水停頓，還可用壓水反洗濾層疏通以便將沉砂內孔隙水完全排除。

本發明一種大型采空區全尾砂充填方法通過以下技術方案具有以下積極效果：

(1)消除了特大型采空區的安全隱患，確保了大型深井礦山的正常生產；

(2)節約了采空區處理費、尾砂堆存征地費及排水費，直接經濟效益顯著；