露天采矿堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法

摘要

本发明涉及露天采矿堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法，按如下步骤进行：在地下首中段采空区顶部对应的露天坑底部钻凿充填孔和滤水管放置孔；设置充填挡墙，放滤水管路到充填挡墙的滤水孔位置；对采空区进行充填处理；将地下首中段滤水管路作为露天坑堆填治理的排水通道，按照露天矿尾砂胶结充填治理方法对露天坑进行分区分层回填；在地下过渡期的首中段便于施工的位置布设防水闸门，形成安全储备水仓；露天坑汇水经泄水井，滤水管，排水沟，过渡期地下开采的储备水仓、水泵排至地表循环利用。本发明能将露天坑汇水有效的截留在地下开采区域上部并进行循环利用，大幅度降低深部矿体开采涌水淹井的事故发生的概率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种露天采矿矿山应用领域，特别是一种露天采矿堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法。

背景技术

对于露天转地下开采地下采用空场或充填法的矿山，在转入地下开采后，上部为遗留的深凹露天坑和过渡期开采的采空区。露天采坑的大量汇水，直接威胁地下矿山的安全生产，地下矿山的防水与治理一直是露天转地下开采地下开采阶段的重点关注问题。

为了解决露天转地下开采方式中地下开采阶段水患问题，《有色矿冶》2010年8月发表的“浅谈露天转地下开采防洪问题”，《金属矿山》2012年第1期发表的“归来庄矿露天转地下安全高效开采”，“一种露天转地下开采中地下开采阶段综合治水方法”专利(专利申请号201710075607.X)，给出了相应的治理措施。

以往的治水措施工程没有将露天坑治理和过渡期采空区治理作为一个系统工程对待，治理费用高，治水效果不明显。

发明内容

本发明将露天坑堆填治理和地下采空区充填治理的排水系统作为一个系统工程，进行协同研究，发明了一种露天采矿堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法，通过以下技术方案来实现：

一种露天采矿堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法，按如下步骤进行：

a、在地下首中段采空区顶部对应的露天坑底部钻凿充填孔和滤水管放置孔；

b、在地下首中段便于施工以及挡墙构筑面积最小的位置设置充填挡墙，自露天坑底的滤水管放置孔下放滤水管路到充填挡墙的滤水孔位置；

c、对露天转地下过渡期的地下开采的首个中段的采空区进行充填处理；

d、将地下首中段采空区充填治理的滤水管路延长作为露天坑堆填治理的排水通道，按照

露天矿尾砂胶结充填治理方法对露天坑进行分区分层回填；

e、在地下过渡期的首中段便于施工的位置布设防水闸门，形成安全储备水仓；

f、露天坑汇水经泄水井，滤水管，排水沟，过渡期地下开采的储备水仓、水泵排至地表循环利用。

与现有技术相比，本发明中所公开的方法对露天采坑和地下首中段空区的治理排水进行了协同考虑，能将露天坑汇水有效的截留在地下开采区域上部并进行循环利用，大幅度的降低了深部矿体开采涌水淹井的事故发生的概率，为地下矿山安全生产提供了保障。

本发明采用的优选方案是：

步骤d中，滤水管延长是指将滤水管通过接头、弯头连接改变长度和空间位置；滤水管通过三通连接增加排布数量。

根据采空区的长度进行充填孔和滤水管放置孔的布设与施工，充填孔以及滤水管放置孔之间的孔间距采用大于或等于10m而小于或等于30m，充填孔和滤水管放置孔的直径分别为150mm，充填孔和滤水管放置孔内分别进行30mm厚度的混凝土护壁处理。

滤水管选用波纹滤水管，其管径为100mm，滤水管外层用麻布包裹，内层用滤布包裹，并用细铁丝捆扎。

露天坑回填的分区长度和宽度分别大于等于50 m而小于等于100m，分区中间布置方形泄水井，采用砖墙砌筑，泄水井尺寸为150mm×150mm，进行30mm混凝土护壁处理，泄水井砌筑高度大于分层堆填高度的200mm，泄水井内连接的滤水管高度大于分层堆填高度的400mm。

附图说明

图1为地下首中段开采结束采空区未充填矿山纵剖面图。

图2为地下首中段开采结束采空区顶部钻孔施工完毕矿山纵剖面图。

图3为地下首中段采空区充填结束露天坑开始回填矿山纵剖面图。

图4为露天坑第一阶段分区回填完毕矿山纵剖面图。

图5为露天坑多阶段分区回填完毕矿山纵剖面图。

图6为地下首中段开采结束采空区未充填水平工程布置图。

图7为地下首中段开采结束采空区充填后水平工程布置图。

附图标记为：露天开采阶段1；露天转地下过渡阶段2；地下开采阶段3；风井4；过渡期地下首中段采空区5_i；露天与地下之间的境界顶柱6；主井7；穿脉巷道8；阶段运输巷道9；水仓水泵房10；水仓10₁；水泵房10₂；地下开采矿体11；充填孔12；滤水管放置孔13；滤水管14；采空区充填体15；露天回填的第n阶段第i分区16_iⁿ；泄水井17；弯头连接18；三通连接19；间柱20；脉外联络巷道21；出矿穿22；滤水管布置路线23；充填挡墙24；排水线路25；防水闸门26。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

本发明涉及一种露天采坑堆填治理与地下首中段采空区充填排水协同方法，可在黑色、有色、黄金等非煤固体露天转地下后采用空场嗣后充填法的矿山应用。

具体实施方式

某矿山地下首中段开采结束后，采空区未充填时的矿山纵剖面图如图1所示，在地下首中段采空区5_i顶部对应的露天坑底部钻凿充填孔12和滤水管放置孔13（如图2所示），充填孔12和滤水管放置孔13的布设应根据采空区的长度进行，充填孔12和滤水管放置孔13的的直径分别为150mm，对充填孔12和滤水管放置孔13进行30mm混凝土护壁处理。充填孔12和滤水管放置孔13之间的孔间距大约12米。

在地下首中段便于施工以及挡墙构筑面积最小的位置设置充填挡墙24，自露天坑底的滤水管放置孔13下放滤水管14到充填挡墙24的滤水孔位置（如图7所示），滤水管选用波纹滤水管，其管径为100mm，滤水管外层用麻布包裹，内层用滤布包裹，并用细铁丝捆扎。

对露天转地下过渡期的地下开采的首个中段的采空区5_i进行充填处理，如图3所示。

将地下首中段采空区充填治理的滤水管路14延长作为露天坑堆填治理的排水通道，按照露天矿尾砂胶结充填治理方法（该充填治理方法是国家专利局公开的专利文献，授权公告号：CN104632246B，专利号：201410758781.0），对露天坑进行分区分层回填，滤水管14通过接头、弯头18连接改变长度和空间位置，通过三通19连接增加滤水管数量，如图5所示。

露天坑回填分区长度和宽度不大于100m，分区中间布置方形泄水井17，采用砖墙砌筑，泄水井尺寸为150mm×150mm，进行30mm混凝土护壁处理，泄水井砌筑高度大于分层堆填高度的200mm，泄水井17内连接的滤水管14高度大于分层堆填高度的400mm。

在地下过渡期的首中段便于施工的位置布设防水闸门26，形成安全储备水仓；露天坑汇水经泄水井17，滤水管14，排水沟，过渡期地下开采的水仓10₁、水泵10₂排至地表循环利用。