本發(fā)明屬于采礦爆破技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)的方法。

背景技術(shù)：

由地下開采轉(zhuǎn)露天開采的金屬礦山，在地采期間形成大量體積不一的空區(qū)，在露采期間針對前期形成的地下采空區(qū)處理方式主要有三種：第一種深孔崩落法，即在保證安全厚度的空區(qū)上方露采臺階面上施工深孔并裝藥爆破，通過崩落頂板礦巖來充填下部空區(qū)，是最常用的一種空區(qū)處理方法；第二種是在空區(qū)上方露采臺階面上穿鑿大口徑鉆孔充填碎料治理空區(qū)的方法；第三種是針對空區(qū)上方的原巖厚度較薄、施工設(shè)備無法在上部作業(yè)的情況，采用在采空區(qū)周邊布設(shè)密集炮孔切割崩落頂板礦巖處理采空區(qū)的方式。第一種方法是在空區(qū)上方露采臺階面上施工，為保證安全，一般適用于頂板厚度大于26m、跨度較小的單層或雙層空區(qū)；該方法穿孔深度較大，一般孔深大于30m，多數(shù)以下部空區(qū)作為自由面，補(bǔ)償空間小，夾制效應(yīng)明顯，爆破后雖能充填空區(qū)，但礦石塊度難以符合鏟裝要求，尤其是位于孔深24m以下的礦巖，鏟裝作業(yè)時(shí)需要進(jìn)行二次穿孔爆破作業(yè)，將礦石塊度降低至符合鏟裝要求后才能回收殘礦，二次穿爆施工難度大且成本提高。第二種方法一般在空區(qū)跨度較大、高度較高、頂板較厚的條件下采用，首先在空區(qū)上方露采臺階面上穿鑿大口徑直孔，然后用充填料將空區(qū)充填到一定程度，保證臺階安全作業(yè)的前提下，先按照正常臺階推進(jìn)，當(dāng)臺階面至空區(qū)的高度降低至一定范圍，一般為20-24m，采用第一種方法處理未充實(shí)部分空區(qū)，該方案爆破礦石塊度一般能達(dá)到鏟裝要求，但空區(qū)充填穿鑿大口徑鉆孔施工工藝復(fù)雜、作業(yè)周期長、成本較高。第三種方法切割孔布設(shè)于空區(qū)周邊，作業(yè)設(shè)備在非空區(qū)區(qū)域施工，能有效保證了作業(yè)人員和設(shè)備的安全，但由于周邊切割孔炸藥爆破作用有限，僅能將空區(qū)頂板切割成縫整體垮落，難以對中間未穿孔部分產(chǎn)生有效爆破作用，爆破后需進(jìn)行大面積二次穿爆作業(yè)，施工難度大，成本高。

上述三種方案通常一次處理復(fù)合采空區(qū)的層數(shù)不超過兩層。由于無序的地下開采可能形成層間原巖厚度薄的多層極復(fù)雜空區(qū)，上部空區(qū)采用崩落法處理后，破碎礦巖體堆在空區(qū)上部，形成難以鏟裝的危險(xiǎn)區(qū)域。以往的采空區(qū)處理方法無法有效處理該類空區(qū)，在某些礦區(qū)該類問題非常突出，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)和臺階的正常推進(jìn)，為有效解決層間原巖厚度薄的極復(fù)雜多層復(fù)合空區(qū)的處理問題，創(chuàng)新地提出了露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對層間原巖厚度薄的極復(fù)雜多層高危復(fù)合空區(qū)，提供一種安全性好、爆破效率高、綜合成本低的空區(qū)處理方法，即一種露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)的方法。

為實(shí)現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案：

一種露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)的方法，包括如下步驟：

第一步、將極薄空區(qū)S2、S3上部堆存的爆堆S1及周邊礦體S4作為一個(gè)整體的開采單元，通過三維激光掃描儀精確掃描出空區(qū)S2、S3的形態(tài)；

第二步、在周邊礦體S4上依據(jù)空區(qū)形態(tài)穿鑿若干排大直徑垂直裝藥孔；

第三步、每一裝藥孔內(nèi)自下至上裝填條形炸藥，條形炸藥之間設(shè)有填充體隔開，根據(jù)空區(qū)形態(tài)設(shè)置分層高度；

第四步、以炸藥柱的側(cè)向臨空面作為爆破自由面，以空區(qū)作為爆破落礦區(qū)，強(qiáng)制爆破崩落礦體充填采空區(qū)。

所述第二步中孔的裝藥孔的孔徑是200-350mm。

所述裝藥孔的下部裝藥段炸藥單耗為1.6-2.1kg/m³，每排裝藥孔的前、后排錯(cuò)開呈三角形布設(shè)，抵抗線長度小于20倍孔徑且小于排間距。

所述抵抗線的長度是3-4.5m。

裝藥孔的排數(shù)由空區(qū)的體積、巖石的松散系數(shù)確定，保證爆破后側(cè)崩拋入空區(qū)的礦石量充填空區(qū)體積的80%以上，且裝藥孔排數(shù)不少于三排。

裝藥孔的未穿透空區(qū)的，孔底距離空區(qū)底板2-3m。

第三步裝填炸藥的方式是間隔裝藥，下部裝藥段和上部裝藥段之間設(shè)有填充體，下部裝藥段長度應(yīng)保證炸藥上平面與空區(qū)高度一致，所有下部裝藥段上平面處于同一水平。

每一裝藥孔的中間間隔填充體上端面必須位于同一水平面；中間充填體長度應(yīng)不小于10倍孔徑；上部充填體長度應(yīng)不小于20倍孔徑。

下部裝藥段采用逐排微差起爆，排間爆破時(shí)間間隔大于150ms。

上部裝藥段可整體爆破崩落礦體或兩排為一段別分段爆破。

本發(fā)明能夠取得以下技術(shù)效果：

本發(fā)明所述的一種露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)的方法，是在極復(fù)雜多層高危復(fù)合空區(qū)中的上部空區(qū)采用崩落法處理后，形成的爆堆S1堆置于空區(qū)S2、S3上部，由于層間原巖厚度小于空區(qū)頂板最小安全厚度，無法鏟裝上部崩落礦石，也無法處理下部空區(qū)，整體形成嚴(yán)重的安全隱患。為此，將層間原巖厚度極薄空區(qū)S2、S3上部堆存的爆堆S1及周邊礦體S4作為一個(gè)整體的開采單元，根據(jù)精確掃描地下采空區(qū)的形態(tài)，依據(jù)抵抗線變化，布置不同深度的深孔，按照爆破阻力來匹配炸藥量原則實(shí)行差別裝填炸藥，通過對空區(qū)周邊礦體S4的強(qiáng)制爆破，達(dá)到崩落礦體側(cè)向充填治理極?？諈^(qū)S2、S3的目的，同時(shí)鏟裝S1實(shí)現(xiàn)整個(gè)開采單元順利推進(jìn)。

附圖說明

圖1側(cè)崩充填治理采空區(qū)平面圖；

圖2 側(cè)崩充填治理采空區(qū)A-A剖面圖。

具體實(shí)施方式

通過下面實(shí)施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)，本發(fā)明并不局先于下面的實(shí)施例：

結(jié)合附圖1～2，本發(fā)明所述的一種露天礦側(cè)崩充填治理采空區(qū)的方法，包括如下步驟：

第一步、將極薄空區(qū)S2、S3上部堆存的爆堆S1及周邊礦體S4作為一個(gè)整體的開采單元，通過三維激光掃描儀精確掃描出空區(qū)S2、S3的形態(tài)；

第二步、在周邊礦體S4上依據(jù)空區(qū)形態(tài)穿鑿若干排大直徑垂直裝藥孔；

第三步、每一裝藥孔內(nèi)自下至上裝填條形炸藥，條形炸藥之間設(shè)有填充體隔開，根據(jù)空區(qū)形態(tài)設(shè)置分層高度；

第四步、以炸藥柱的側(cè)向臨空面作為爆破自由面，以空區(qū)作為爆破落礦區(qū)，強(qiáng)制爆破崩落礦體充填采空區(qū)。

所述第二步中孔的裝藥孔的孔徑是200-350mm。

所述裝藥孔的下部裝藥段炸藥單耗為1.6-2.1kg/m³，每排裝藥孔的前、后排錯(cuò)開呈三角形布設(shè)，抵抗線長度小于20倍孔徑且小于排間距。

所述抵抗線的長度是3-4.5m。

裝藥孔的排數(shù)由空區(qū)的體積、巖石的松散系數(shù)確定，保證爆破后側(cè)崩拋入空區(qū)的礦石量充填空區(qū)體積的80%以上，且裝藥孔排數(shù)不少于三排。

裝藥孔的未穿透空區(qū)的，孔底距離空區(qū)底板2-3m。

第三步裝填炸藥的方式是間隔裝藥，下部裝藥段和上部裝藥段之間設(shè)有填充體，下部裝藥段長度應(yīng)保證炸藥上平面與空區(qū)高度一致，所有下部裝藥段上平面處于同一水平。

每一裝藥孔的中間間隔填充體上端面必須位于同一水平面；中間充填體長度應(yīng)不小于10倍孔徑；上部充填體長度應(yīng)不小于20倍孔徑。

下部裝藥段采用逐排微差起爆，排間爆破時(shí)間間隔大于150ms。

上部裝藥段可整體爆破崩落礦體或兩排為一段別分段爆破，為防止上下層相互影響，上部裝藥段整體爆破時(shí)起爆時(shí)間與下部裝藥段最后一排起爆時(shí)間的間隔一般為100-300ms；上部裝藥段分段爆破時(shí)前兩排同時(shí)起爆，起爆時(shí)間與最后一排下部裝藥段起爆時(shí)間的間隔一般為100-300ms，上部裝藥段第三、四排起爆起爆時(shí)間與前兩排起爆時(shí)間的間隔一般為200-300ms。

所述第四步中的上部條形藥柱以上部臺階臨空面、下部強(qiáng)制爆破形成的自由面一次崩落礦巖體，進(jìn)一步充填采空區(qū)。

本發(fā)明的具體實(shí)施例如下：

施工區(qū)域位于礦區(qū)北部，空區(qū)賦存狀態(tài)較復(fù)雜，出現(xiàn)過大塌方，主要處理1273空區(qū)、1282空區(qū)，該空區(qū)上部為1295空區(qū)處理后爆堆，原巖厚度6m左右，達(dá)不到設(shè)備安全作業(yè)條件?；诖?，采用側(cè)崩充填處理采空區(qū)。

步驟1：將上部空區(qū)處理后堆存的爆堆（S1）、下伏原巖極薄空區(qū)(S2、S3)及周邊礦體（S4）作為一個(gè)整體的開采單元，通過三維掃描儀精確掃描出空區(qū)S2、S3的形態(tài)。

圖2所示S1為上部空區(qū)處理后剩余的爆堆；空區(qū)S2頂板標(biāo)高為1292m，底板標(biāo)高1273m，空區(qū)高度19m，空區(qū)S2與上部空區(qū)原巖厚度為6m左右，小于頂板最小安全厚度，無法鏟裝上部崩落礦石，也無法處理下部空區(qū)，為極危險(xiǎn)空區(qū)，整體形成嚴(yán)重的安全隱患。為了達(dá)到安全處理的目的，將S1、S2、S3、S4作為一個(gè)開采單元。由于抵抗線影響著爆破效果，穿孔是否到位是爆破成功的關(guān)鍵，因此，采用三維掃描儀器對空區(qū)的形態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)掃描，可以為空區(qū)周邊炮孔的布設(shè)和空區(qū)治理效果評估提供依據(jù)。

步驟2：在周邊礦體S4上依據(jù)空區(qū)形態(tài)穿鑿多排大直徑垂直深孔。

孔徑越大，穿孔數(shù)越少，同排起爆時(shí)炸藥的聚合作用越強(qiáng)，效果越好。本實(shí)施例選用的炮孔孔徑參數(shù)為250mm；孔網(wǎng)參數(shù)依據(jù)炸藥單耗確定，炸藥單耗保證下部達(dá)到強(qiáng)制爆破的要求，根據(jù)本例炸藥下部單耗1.89kg/m³，核算孔網(wǎng)參數(shù)為4.5m×4.5m，即排距4.5m，孔距4.5m，三角形布設(shè)，前排孔根據(jù)與空區(qū)的側(cè)向抵抗線適當(dāng)調(diào)整，抵抗線最大值應(yīng)小于20倍孔徑且小于排間距，前排抵抗線4-4.5m；孔深根據(jù)空區(qū)形態(tài)能穿透的穿透，未穿透的需穿至空區(qū)底板標(biāo)高，孔深26-35m；排數(shù)為4排。

步驟3：每一深孔內(nèi)自下至上裝填條形炸藥，根據(jù)空區(qū)形態(tài)合理設(shè)置分層高度。

深孔條形炸藥正對空區(qū)部分的裝藥段自由面較好，深孔上部壯腰段自由面僅有上拋面，自由面較差，為達(dá)到較好的爆破效果裝藥結(jié)構(gòu)采用間隔裝藥。下部裝藥段自孔底裝藥至空區(qū)頂板，然后間隔充填3m巖粉，保證上下條形藥柱相不影響；深孔中間間隔填充物上端面須位于同一水平面。上部裝藥段連續(xù)裝藥，孔口充填段長度為5m，利用細(xì)巖粉密實(shí)充填。對于穿透空區(qū)的炮孔，深孔底部填充3m左右填塞物，保證裝藥不滑漏，同時(shí)確保炸藥爆破后充分作用四周礦巖體，然后自下而上裝填條形炸藥。選用硝銨類炸藥作為爆破炸藥，為確保底部強(qiáng)制爆破效果，在炮孔底部裝一部分乳化炸藥替代硝銨炸藥。深孔條形炸藥內(nèi)放置的雷管均為400ms非電毫秒雷管。

步驟4：以藥柱的側(cè)向臨空面作為爆破自由面，以空區(qū)作為爆破落礦區(qū)，強(qiáng)制爆破崩落礦體充填采空區(qū)。

炸藥裝填完畢后，將非電毫秒延期雷管用地表干線和導(dǎo)爆索連接起來，下部裝藥段以空區(qū)為自由面，整排同時(shí)起爆，由于裝藥孔位布設(shè)合理，使得炸藥在爆炸時(shí)形成有效的爆炸應(yīng)力聚合作用，爆破后爆炸應(yīng)力沿著阻力最小的方向釋放，將爆落巖體拋向空區(qū)對空區(qū)進(jìn)行有效充填。為確保充填效果同時(shí)減小震動，同時(shí)考慮上部礦體的爆破效果，下部裝藥段采用逐排起爆；上部裝藥段整體爆破下落，為防止上下層相互影響，上部裝藥段起爆時(shí)間與下部裝藥段最后一排起爆時(shí)間間隔200ms。

本實(shí)施例治理空區(qū)效果：爆破后，經(jīng)過穿孔探測及三維掃描，空區(qū)充填率達(dá)到92%，達(dá)到預(yù)期效果。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以下技術(shù)效果：

根據(jù)本發(fā)明的側(cè)崩充填采空區(qū)方法，沿著極危空區(qū)邊沿，穿鑿數(shù)排中深孔至空區(qū)底板，孔內(nèi)采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，間隔部位位于空區(qū)頂板，下部以空區(qū)為自由面，當(dāng)下部條形藥包逐排起爆時(shí)，爆炸應(yīng)力形成的聚合效應(yīng)足以克服側(cè)向抵抗力，將爆落體沿垂直與條形藥包的方向拋出，對空區(qū)有效充填，實(shí)現(xiàn)在臺階推進(jìn)的同時(shí)處理極?？諈^(qū)的目的。

為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實(shí)施例，當(dāng)前認(rèn)為是適宜的。但是應(yīng)了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變化和改進(jìn)。