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地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法

207 编辑：北方有色网来源：河北建安矿冶工程设计有限公司

2026-01-14 17:17:36

权利要求 1.一种地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将由尾砂、工业废渣、复合胶凝材料、形状记忆聚合物纤维和纳米压电陶瓷颗粒制成的充填料浆输送至地下矿山采空区，进行分层填充，每层充填后采用高频振动与真空脱水联合工艺进行密实处理，并预留固化时间，形成充填体; 步骤二：通过预埋于充填体内的分布式光纤传感器、纳米压电陶瓷自感知网络以及布设于围岩的微震监测系统，实时采集充填体的应力、应变、温度及内部损伤信号，将监测数据无线传输至中央控制系统，并构建采空区充填体的高保真数字孪生模型，实时反演充填体内部应力场、损伤场及预测其长期性能演化; 步骤三：基于高保真数字孪生模型提供的实时力学状态与预测结果，通过智能决策算法，动态优化调整后续矿体开采参数，包括回采顺序、矿柱尺寸、爆破参数及能量调控措施; 步骤四：在开采过程中，基于高保真数字孪生模型定位的充填体内部损伤区域，采用无人机搭载红外热像与探地雷达进行精准复核，并利用定向钻孔技术对受损区域进行二次注浆补强，回收的充填材料经破碎筛分后，与嗜重金属微生物菌剂及营养基质混合，对相邻采区充填作业。 2.根据权利要求1所述的一种地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述充填料浆包括以下重量份原料：尾砂40～55份、工业废渣25～35份、复合胶凝材料12～20份、形状记忆聚合物纤维0.5～1.5份、纳米压电陶瓷颗粒1～3份。 3.根据权利要求2所述的一种地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法，其特征在于：所述复合胶凝材料中硅酸盐水泥、矿渣微粉、纳米二氧化硅的质量比为5:3:2，所述纳米二氧化硅粒径为10～30nm，所述纳米压电陶瓷颗粒的粒径为50～100nm。 4.根据权利要求1所述的一种地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述高频振动与真空脱水联合工艺的具体操作为：在每层充填料浆浇筑后，采用高频振动工艺振捣5min以上，随后覆盖透水膜并进行真空脱水处理2h以上。 5.根据权利要求1所述的一种地下矿山采空区充填体强化与嗣后开采衔接方法，其特征在于：所述步骤二中，所述分布式光纤传感器的采样频率在静态阶段为2

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