礦山開采必然形成采空區(qū),而采空區(qū)的形成會使周邊一定范圍的巖體應(yīng)力重新分布,導(dǎo)致巖石變形、破壞和移動,給日常生產(chǎn)埋下安全隱患。為了減少巖石和地表移動幅度,減慢其移動的發(fā)生和發(fā)展,防止大面積的地壓活動,必須對采空區(qū)進(jìn)行處理。
關(guān)于礦山采空區(qū)的處理方法通常有封閉、崩落、加固和充填幾種。但由于各個礦山的具體條件不同,各個采空區(qū)位置、形態(tài)特征各異,對每個采空區(qū)的治理方法常常不盡相同。如何針對采空區(qū)的特點和條件,綜合考慮影響其處理方法與決策的各種因素,并應(yīng)用先進(jìn)的手段和治理技術(shù),是治理采空區(qū)的重要環(huán)節(jié)。
根據(jù)不同采空區(qū)特征,一般治理方法主要為8種:
1、強(qiáng)制崩落圍巖,使地表陷落消除采空區(qū),或者強(qiáng)制崩落部分圍巖使之形成廢石墊層,將作業(yè)區(qū)段隔開。
2、圍巖自然崩落充填采空區(qū)。
3、用礦石墊層將作業(yè)區(qū)段與采空區(qū)隔開。
4、用各種材料,包括掘進(jìn)廢石、選礦尾砂或尾砂加其它膠結(jié)材料充填采空區(qū)。
5、留永久礦柱支撐采空區(qū)。
6、礦柱支撐和充填聯(lián)合處理采空區(qū)。
7、疏通采空區(qū)與密閉采空區(qū)。
8、以上兩種或幾種不同方法聯(lián)合處理采空區(qū)。
采空區(qū)一般治理技術(shù)主要4種:
1、充填法治理采空區(qū)
充填治理采空區(qū)可以減小巖石和地表移動的幅度,并減慢上述移動的發(fā)生和發(fā)展過程,防止大面積地壓活動,并有助于解決尾礦和采掘廢石的堆放問題。和其他處理方法比較,充填法處理采空區(qū)一般建設(shè)投資較大,費用較高,工藝較復(fù)雜。
該技術(shù)主要在地表需要保護(hù)、為控制巖石移動對井下設(shè)施或作業(yè)區(qū)的有害影響采用其他方法處理達(dá)不到目的或不合理以及充填量大但在經(jīng)濟(jì)上比較合理時使用。
2、崩落圍巖治理采空區(qū)
用崩落采空區(qū)上部和周圍的巖石來充填采空區(qū),以解除采空區(qū)周圍的應(yīng)力集中,并形成緩沖層,從而防止空氣沖擊波對巷道、設(shè)備和人身的危害,并根據(jù)具體情況,在有關(guān)地點設(shè)置隔離墻與采空區(qū)隔絕。該方法主要在地表允許崩落以及回采礦柱和處理采空區(qū)同時進(jìn)行時使用。
3、永久性礦柱或人工礦柱支護(hù)采空區(qū)
此法技術(shù)簡單,采空區(qū)處理費用低。
采用此法時常犧牲部分表外或表內(nèi)礦石,處理時要注意兩點:
一要開展巖體移動觀測;
二要封閉部分采空區(qū),避免與生產(chǎn)區(qū)段相通,防止氣浪沖擊破壞。
4、封閉和隔離采空區(qū)
封閉和隔離采空區(qū)就是把采空區(qū)通向生產(chǎn)區(qū)域的通道密閉或隔離,以防止采空區(qū)周圍巖石突然冒落時發(fā)生的空氣沖擊波對生產(chǎn)區(qū)域的危害。此法主要用于邊遠(yuǎn)的孤立采空區(qū),既可獨立使用,也可以與其它方法聯(lián)合使用。
新型采空區(qū)治理技術(shù)主要2種:
①類框架結(jié)構(gòu)支撐采空區(qū)
類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)治理技術(shù)主要是利用表外礦石柱,或部分低于經(jīng)濟(jì)開采條件的表內(nèi)礦石柱并結(jié)合富礦體開采使用人工礦柱,在水平與垂直方向不規(guī)則地分隔采空區(qū),使連續(xù)采空區(qū)變?yōu)楠毩⒉煽諈^(qū),變大采空區(qū)為小采空區(qū),讓其自然片落圍巖充填采空區(qū)而與生產(chǎn)礦段隔離。
②隔絕封閉和充填聯(lián)合法
隔絕封閉和嗣后廢石充填形成巖石墊層治理采空區(qū)的方法,是一種簡便而經(jīng)濟(jì)的采空區(qū)處理方法,它通過封閉隔離層的隔離與支護(hù)作用,既能緩解生產(chǎn)中段的應(yīng)力集中,提高圍巖的穩(wěn)固性,又能把上部采空區(qū)及覆蓋松散巖石與生產(chǎn)中段隔離開來,避免在覆蓋巖石下放礦,從而大大降低了采礦綜合貧化率和損失率。
同時,結(jié)合人工混凝土底板淺孔留礦采礦法形成人工混凝土隔離底柱,可大幅度減少礦柱礦量,提高礦石回收率,有利于礦塊礦量的及早回采,并緩解礦山三級礦量的緊張狀態(tài)。
此方法不僅在技術(shù)上可行,而且經(jīng)濟(jì)上合理。