本发明属于采矿充填，具体涉及一种采场充填接顶方法。
背景技术：
1、在开采深部、品位高、围岩不稳定矿体时，大多使用进路式充填采矿法。但由于进路式充填巷道顶部为三心拱，受充填料浆流动限制，料浆无法达到充填接顶的效果。尤其对于深井矿山开采而言，采场充填接顶对顶板稳定性有显著益处。相关资料显示，2019年某镍矿因采场未充填接顶，导致分段充填体整体向下滑移和垮塌，造成大量经济损失和人员伤亡。根据相关研究表明，采场接顶率提高1％，巷道顶板最大拉应力和应力集中区域可降低约3％，充分说明提高采场充填接顶率尤为重要。因此，高应力环境采矿对采场充填接顶要求更高，如何提高采场充填接顶率同时又不额外增加材料成本，已成为当今采场充填的迫切需求。
2、针对采场充填接顶工艺，在现有技术存在以下几种解决方案，但各自均存在一定的不足。例如，中国发明专利申请公布号cn116498322a公开了一种用于提高进路采矿充填接顶率的充填采矿方法，该方法包括：采用进路回采的方式自下而上对采场进行回采；在回采完成后形成的采空区架设充填管路；将充填管路沿长度方向平均划分为若干个分段，并在每个分段的充填管路中开设泄流孔；每个分段中泄流孔的孔径及数量根据流量公式进行计算，计算原则为：使每个分段的设计泄流量相等；在采场入口处设置密闭墙进行密闭，随后开始充填作业，使充填料浆进入所述充填管路中，并通过泄流孔进入采空区内，待充填接顶后，完成采场充填。该方法虽可实现单管多点下料，提高采场充填接顶率，但伸入采场内部的充填管道无法回收，造成材料成本增加，且开设多个泄流孔对操作要求高，施工困难。中国发明专利申请公布号cn116480409公开了一种充填接顶的复式充填方法，该方法的步骤为：先在采场回采结束后，清理采空区；再在所述采空区内构建充填挡墙；开始充填作业，先充填料浆填充到采空区内，直至充满整个采空区；待采空区中的充填料浆初凝泌水后，形成空顶，通过料仓将接顶填材料输送进入空顶内与初凝泌水混合，发生膨胀后充填接顶，完成充填。该方法虽然工艺简单，操作方便，但膨胀材料价格昂贵，增加了充填材料成本，且膨胀材料与泌水反应过程处在不可见的采场空顶内，实际膨胀情况无法考量。中国发明专利申请公布号cn114183194a公开了一种充填接顶方法，该方法包括如下步骤：采场回采结束后，进行充填作业，并相对采场顶板预留空顶高度；充填到达预留空顶高度位置时，停止充填；待充填体凝固后，向采场顶板钻凿上向炮孔；向炮孔中装药并连线；对预留空顶高度的空间进行充填；待充填料浆初凝之后，对炮孔进行爆破，利用爆破后的矿岩碎胀性进行接顶。虽然该方法可靠性较高，适用性较强，但爆破需要大量的炸药，生产成本高，且采场顶部大量爆破会造成充填体整体强度下降，威胁采场安全。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种采场充填接顶方法，该方法可以解决如何提高采场充填接顶率同时又不额外增加材料成本的技术问题。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、一种采场充填接顶方法，包括以下步骤：
4、s1.在巷道顶板沿长度方向上预设第一管道，且第一管道与巷道顶板活动连接，第一管道外表面设有隔离层；
5、s2.充填时，采用充填料浆对巷道进行初次充填至接顶；
6、s3.待初次充填料浆凝固沉缩并产生一定强度后，对第一管道进行回收；
7、s4.对巷道顶部剩余空间进行二次充填至接顶。
8、巷道开采阶段，在巷道顶板处预设第一管道，第一管道与巷道顶板活动连接，便于二次充填之前将第一管道进行回收。在进行巷道充填时，当料浆充填至第一管道底部时，由于第一管道的阻挡作用，充填料浆不会流淌到对帮，而是在第一管道两侧流动，使得采场内充填料浆的液面近似水平，且第一管道两侧的料浆充填得更饱满更均匀，从而减少采场顶部空洞体积。另外，由于第一管道在巷道内占据了一定的体积，为二次充填提供了基础。由于第一管道外表面设置了隔离层，使得第一管道与充填体之间不会产生相互作用力。待充填体凝固沉缩后，在巷道端部挡墙外侧对第一管道进行回收。初次充填和二次充填需间隔一定的时间，使得初次充填产生一定强度，时间间隔可为14d或28d。二次充填时，对初次充填的沉缩空间、初次充填的顶部空洞空间以及第一管道所占据的空间进行充填至完全接顶，从而获得了近乎完全充填接顶的充填采场。同时本方法的采场充填接顶方法对第一管道进行了回收，因此不会额外增加材料成本。
9、优选的，步骤s1中，在巷道顶部两侧均预埋第一连接件，两个第一连接件底部通过第二连接件相连；所述第一管道底部与第二连接件相抵接，第一管道顶部与巷道顶板间设有间隙。第一连接件可采用钢筋，第二连接件可采用绳子或扎带，两根钢筋的一端嵌入岩体，另一端通过第二连接件相连，第一管道设置在第二连接件上，从而将第一管道固定在巷道顶板下方。第一管道顶部与巷道顶板间设有间隙，使得第一管道回收时容易从巷道内抽出，同时间隙不能设置过大，使得初次充填时料浆不会将第一管道淹没，这个间隙一般设置为小于或等于10cm。
10、优选的，所述第一管道通过多根pvc管连接而成，pvc管与第二连接件相抵接处设有保护垫，该保护垫设置在隔离层与第二连接件之间。设置隔离层便于pvc管回收时与第二连接件相分离，单根pvc管长度一般为2～3m。
11、优选的，所述保护垫为尼龙垫。
12、优选的，相邻两根pvc管之间通过螺纹可拆卸固定相连。
13、具体的，步骤s3中，从巷道内抽出单根pvc管并将其拆卸下来后，继续向外抽出相邻pvc管并拆卸，不断反复，直到将第一管道从巷道内完全抽出。为了施工方便，将单根pvc管抽出后并进行拆卸。
14、优选的，所述第一管道直径为400mm～600mm，根据第一管道受到的巷道顶板围岩应力p以及压力qd对第一管道进行选型，其中，顶板围岩中塑性区半径rp是通过卡斯特纳方程推导得出；γ为顶板围岩的重度，kn/m3；r0为巷道三心拱半径，m；d为第一管道直径，m；l为充填进路跨度，m。其中，第一管道优选pvc管。研究发现岩体开挖后，围岩中应力重新分布，在地应力作用下围岩中会形成一个半径为rp的塑性区。现代地压学说认为支护承受的载荷就是上部塑性区内岩石的全部重力，而不是上覆岩体的全部重力(《岩石力学与工程》，北京：科学出版社，2002年；围岩-支护作用机制评述及其流变变形机制概念模型的建立与分析，第27卷第2期，2008年09月；《地下工程支护结构》，北京：中国水利水电出版社，2002年)。而第一管道需能承受住巷道顶板围岩应力p以及充填料浆对第一管道侧壁的冲击力f，研究表明第一管道承受的围岩应力p远远大于充填料浆对第一管道侧壁的冲击力f，因此可忽略充填料浆对第一管道侧壁的冲击力f。回采后，忽略第一管道对顶板围岩中塑性区范围的影响，采用卡斯特纳方程推导出顶板围岩中塑性区半径rp，
15、其中，p0为开挖处的地应力，mpa；c为岩体内聚力，mpa；为岩体内摩擦角，°。为方便计算作用在第一管道上的荷载，将塑性区岩石顶压近似处理成为高为rp的矩形均布顶压，顶压单元荷载为qd，qd＝γ(rp-r0)。第一管道所承受的巷道顶板围岩应力为p，其中，h为围岩应力塑形区范围，h＝rp-r0，r0是第一管道所在巷道顶板处的三心拱的半径。根据计算得出的p以及qd值对第一管道进行选型，便可最终确定满足要求的第一管道型号。
16、优选的，所述巷道沿长度方向设有倾斜角度，巷道设有充填口的一端比另一端所在的高度高。由于充填料浆在水平采场内无法完全流平，不利于充填接顶，设计采场为有一定角度的倾斜采场，有利于提高接顶率，从而加强采场内充填接顶效果。
17、优选的，步骤s4中二次充填所采用的充填管道直径小于步骤s2中初次充填所采用的充填管道直径。二次充填时由于所需填充的空间相对较小，采用小直径的充填管道，方便对二次充填料浆进行控制。
18、优选的，所述隔离层为地膜，该地膜与第一管道相接触的侧面上涂有润滑油。设置润滑油便于第一管道抽出时与地膜相分离。
19、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20、1.本发明的采场充填接顶方法，通过设置第一管道及两次充填手段，不仅能阻挡充填料浆流淌到对帮，使采场内第一管道两侧料浆充填得更饱满更均匀，而且还能将初次充填沉缩空间进行补充接顶，减少采场顶部空洞体积，从而提高充填接顶率；
21、2.本发明的采场充填接顶方法，所采用的第一管道可回收，大幅度降低采场充填成本，从而解决采场充填接顶过程中一系列安全及成本问题；
22、3.本发明的采场充填接顶方法，工艺简单，成本低，施工方便，可实用性强。
1.一种采场充填接顶方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的采场充填接顶方法，其特征在于：步骤s1中，在巷道(1)顶部两侧均预埋第一连接件(3)，两个第一连接件(3)底部通过第二连接件(4)相连；所述第一管道(2)底部与第二连接件(4)相抵接，第一管道(2)顶部与巷道(1)顶板间设有间隙。
3.根据权利要求2所述的采场充填接顶方法，其特征在于：所述第一管道(2)通过多根pvc管连接而成，pvc管与第二连接件(4)相抵接处设有保护垫，该保护垫设置在隔离层(5)与第二连接件(4)之间。
4.根据权利要求3所述的采场充填接顶方法，其特征在于：所述保护垫为尼龙垫。
5.根据权利要求3所述的采场充填接顶方法，其特征在于：相邻两根pvc管之间通过螺纹可拆卸固定相连。
6.根据权利要求5所述的采场充填接顶方法，其特征在于：步骤s3中，从巷道(1)内抽出单根pvc管并将其拆卸下来后，继续向外抽出相邻pvc管并拆卸，不断反复，直到将第一管道(2)从巷道(1)内完全抽出。
7.根据权利要求1所述的采场充填接顶方法，其特征在于：所述第一管道(2)直径为400mm～600mm，根据第一管道(2)受到的巷道(1)顶板围岩应力p以及压力qd对第一管道(2)进行选型，其中，顶板围岩中塑性区半径rp是通过卡斯特纳方程推导得出；γ为顶板围岩的重度，kn/m3；r0为巷道(1)三心拱半径，m；
8.根据权利要求1所述的采场充填接顶方法，其特征在于：所述巷道(1)沿长度方向设有倾斜角度，巷道(1)设有充填口的一端比另一端所在的高度高。
9.根据权利要求1所述的采场充填接顶方法，其特征在于：步骤s4中二次充填所采用的充填管道直径小于步骤s2中初次充填所采用的充填管道直径。
10.根据权利要求1所述的采场充填接顶方法，其特征在于：所述隔离层(5)为地膜，该地膜与第一管道(2)相接触的侧面上涂有润滑油。
