[發明專利]一種下向進路充填法人工假頂設施的構筑方法

有效

• 申請號: 202010552415.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111878117B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李帥;胡博怡;張宇霖;郭勤強;李振龍;王新民;王振閩;李永超;王哲;張欽禮
• 申請（專利權）人: 中南大學;河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D20/02;E21D11/15
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本發明公開了一種下向進路充填法人工假頂設施及構筑方法，包括如下步驟：基于井下復雜的開采技術條件，模擬分析不同工況的承載強度，計算最優工程造價與構筑參數；在進路底部鋪設鋼筋、鐵絲網并噴射混凝土，構筑高強度膠面層；崩落兩幫圍巖，在兩幫施工錨桿、吊筋連接底部鋼筋網，形成斜拉承載結構；澆筑充填料漿覆蓋崩落塊石，高頻振搗形成高強度塊石?尾砂膠結充填體；采用尾砂非膠結充填上部采空區。本發明通過崩落兩幫圍巖至采空區，采用塊石?尾砂組合料膠結充填工藝，形成高強度板塊承載結構，提高人工假頂的承載強度、降低水泥單耗；構筑斜拉與斜壓承載結構，轉移上部地壓作用至兩幫，進一步提高人工假頂的安全可靠性。

技術領域

本發明屬于采礦工程技術領域，具體涉及一種下向進路充填法人工假頂設施的構筑方法。

背景技術

國內外大量礦山的應用實踐表明：下向進路充填法安全性好、損失貧化小，對礦巖均不穩固、礦體稟賦變化大的復雜開采技術條件適應性強，是實現軟弱破碎巖層條件下高品質多金屬資源安全、高效、低貧損回收最有效的采礦方法。下向進路充填法工藝要求在上分層進路回采結束后，及時充填采空區并構筑高強度人工假頂，用于承受上部地壓作用并防止破碎礦巖冒落，保障下分層進路回采作業安全。

由于地下礦山開采技術條件的復雜性、不確定性和不穩定性，目前國內外還沒有普適的人工假頂強度計算公式和標準的人工假頂設施的構筑方法，礦山大多憑借經驗進行人工假頂構筑，往往會忽視工程地質條件和地壓作用的影響，進而導致人工假頂構筑參數設計缺乏依據，構筑強度不合理、不滿足礦山實際要求、人工假頂存在垮落風險，或構筑強度設計過于保守、鋼材消耗過大、構筑成本過高等問題。

充填采礦理論的不斷進步和模擬仿真技術的高速發展為更加經濟合理、安全可靠的人工假頂構筑提供了便利。基于地下礦山復雜的開采技術條件，利用先進的模擬仿真技術，開發一種塊石與尾砂充填相結合、高強度膠結與低成本非膠結充填相配合、斜拉與斜壓承載共同作用的下向進路充填法人工假頂設施的構筑方法，不僅可以減少鋼材和水泥單耗、降低構筑成本，還可以轉移上部地壓作用至兩幫，提高人工假頂的安全性和可靠度，保障下部分層回采作業的安全。

發明內容

為了解決傳統人工假頂構筑參數設計缺乏依據、強度不合理、不滿足礦山實際要求、鋼材消耗過大、構筑成本過高的技術問題，本發明提供一種下向進路充填法人工假頂設施的構筑方法，具有鋼材和水泥用量少、構筑成本低、安全性和可靠度高的優點。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，

一種下向進路充填法人工假頂設施的構筑方法，包括以下步驟：

步驟一，構筑參數設計：開展系統的礦巖稟賦特征與工程巖石力學調查，分析影響人工假頂穩定性和可靠性的因素，依據巖石力學和彈塑性力學理論，進行人工假頂應力、應變和位移變化仿真計算，提供經濟合理的人工假頂構筑參數設計與材料選型；

步驟二，底部高強度膠面層構筑：在回采結束的進路底部鋪設一層縱橫交錯的鋼筋網，并在鋼筋網上覆蓋一層菱形鐵絲網，采用噴漿機噴射高標號混凝土覆蓋鋼筋、鐵絲網；

步驟三，兩幫圍巖崩落：計算所需崩落塊石量，進行炮孔參數設計，采用淺孔或中深孔鉆機鑿巖，裝藥爆破后通風，崩落塊石的堆積高度應在0.6~1.0m之間，塊石的大塊率應控制在5%以內，兩幫崩落后形成的斜面坡角應在45~60°之間；

步驟四，斜拉承載結構構建：在兩幫圍巖崩落后形成的斜面上施工錨桿，采用端部帶有彎鉤的吊筋連接錨桿端部和底部鋼筋網，形成斜拉承載結構；

步驟五，中部塊石-尾砂膠結充填：封堵進路口，采用高灰砂比的充填料漿充填進路、覆蓋崩落塊石，充填料漿滲入塊石空隙后，再經高頻振搗器振搗，形成高強度的塊石-尾砂膠結充填體，可轉移上部地壓作用至兩幫，并壓實連接錨桿和鋼筋網的吊筋，形成斜壓承載結構；

步驟六，上部尾砂非膠結充填：采用尾砂非膠結充填的方式，充填進路上部遺留采空區。