[00914049]缓倾斜采空区处理新方法研究

采空区处理是中国普遍存在且特有的地下开采的重大难题。已有的采空区处理方法，能解决冲击地压问题的，应用成本昂贵。该成果以采空区为研究对象，避开用矿山测量和统计学研究岩层移动的老观点，通过仿真(数值、物理)复杂开采、地质条件下采空区应力、位移和塑性区分布，结合大型缓倾斜采空区预防冲击地压、盗矿等目的，提出控制爆破局部切槽放顶技术(切槽放顶法)和切顶与矿柱崩落法，发明了切槽位置、切槽宽度和切槽深度等切槽放顶法主要指标的设计方法，发明了极限跨度、极限悬臂跨度、切顶深度等切顶与矿柱崩落法主要指标的设计方法，发明了矿柱布置与设计新方法。在硬岩非煤矿山，上述采空区处理新方法达到国际领先水平。成果提出用v－SVR、GA等精确反演原岩应力和计算参数，改进ANSYS计算算子并实现真三维仿真，首次应用ANSYS仿真、EPSCA3D水力耦合采空区并与物理模拟、现场试验相比较，首次研究岩体破坏全过程和渗流应力耦合下岩石破坏全过程的声发射特性并用于评价采空区处理引起的应力重分布、预报施工过程中的顶板冒落。总结发明的切槽放顶法、切顶与矿柱崩落法的理论体系及上述创新，发明了采空区及其处理的安全评价新方法。总之，该成果为空场类采矿法开采遗留的大量采空区的处理、地压控制及矿体残采提出了从理论分析、方案设计、现场实施到效果观测的一整套可供推广借鉴的理论、实施和安全评价体系。应用范围：该成果适用于倾角小于40度的倾斜至水平采空区的处理和各类采空区的安全评价。主要技术指标、特点：切槽位置、切槽宽度和切槽深度等切槽放顶法主要指标的设计方法，极限跨度、极限悬臂跨度、切顶深度等切顶与矿柱崩落法主要指标的设计方法，矿柱布置与设计新方法，安全评价方法与体系。市场分析及产业化前景：全国有待采空区处理或者安全评价的非煤矿山在数千座。投资概算：每座15万平方米以下的采空区，处理技术服务费需要15-30万元，施工处理费用在50-100万元；每座20-50万平方米以下的采空区，处理技术服务费需要50-80万元，施工处理费用在100-300万元；每座50万平方米以上的采空区，处理技术服务费需要100-200万元，施工处理费用在300-500万元。采空区未勘察清楚的，还需要一定查勘费用。仅安全评价，技术服务费需要10-150万元。经济效益预测：节约施工和处理费用，小采空区在500万元左右，大采空区少则千万元、多则数千万元甚至上亿元。成功解决冲击地压隐患，还可以从技术上杜绝盗矿。