露天轉地下開采覆蓋層界面移動規(guī)律初步分析

2012-07-29 08:09:02溫海民劉艷東

山西建筑 2012年24期

溫海民陳超劉艷東

(1．河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司黑山鐵礦，河北承德 067400; 2．河北聯(lián)合大學，河北唐山 063009;3．寬城滿族自治縣冶金建材工業(yè)公司，河北寬城 067600)

0 引言

我國的大中型露天金屬礦山大多都始建于20世紀50年代～60年代，經過幾十年的開采，已有80%的鐵礦山進入了中晚期開采階段，大部分礦山已在高陡邊坡下進行深凹露天開采。隨著開采深度的增加，技術難度加大，而且經濟上不再可行，因此露天轉地下開采勢在必行。對于采用崩落采礦法進行轉地下開采的礦山，要求在地下開采區(qū)域的上部留有安全緩沖墊層——覆蓋層，其對露天轉地下開采的礦山生產安全及技術經濟指標具有重要的現(xiàn)實意義。

實現(xiàn)露天開采方式向地下開采方式的轉變，有許多問題需要解決。其中覆蓋層的問題是其中之一。隨著覆蓋層下面礦石的放出，散體不斷的下移補充，覆蓋層界面將不斷的發(fā)生變化，很可能出現(xiàn)凹坑，造成“V”形凹坑，可能使雨水匯聚，造成雨水下滲速度太快，從而對礦山的開采造成危害。為此研究覆蓋層界面移動規(guī)律迫在眉睫。

1 露天轉地下覆蓋層移動規(guī)律實驗研究

1．1 覆蓋層界面移動物理模擬試驗目的

構建物理實驗模型，模擬采用無底柱崩落法的露天轉地下礦山首采中段放礦過程中，覆蓋層移動變化的規(guī)律，以及覆蓋層表層界面變化，確定其變化規(guī)律。

礦石崩落后，形成覆蓋層—礦石層雙層結構，隨著放礦過程中礦石不斷被放出，礦石層和覆蓋層不斷相互侵蝕，結果導致礦石層的貧化和覆蓋層散體材料下移流動過程中不斷損失。再次放礦過程中，隨著覆蓋層整體的不斷向下移動，覆蓋層表層界面將不斷的發(fā)生變化，將逐漸出現(xiàn)“V”形塌陷凹坑。覆蓋層表層界面的“V”形塌陷，不但造成礦石的損失貧化，而且會影響到覆蓋層的安全功能，甚至導致覆蓋層安全機能的失效。故在覆蓋層形成和維護過程中，必須考慮后期覆蓋層的損失，保持覆蓋層的結構和厚度大體維持穩(wěn)定和平衡，保證其安全機能充分發(fā)揮。揭示放礦擾動下覆蓋層表層界面的變化規(guī)律，是完善露天轉地下礦山覆蓋層設計和形成技術急需解決的問題。

本文將通過覆蓋層移動規(guī)律的物理模擬實驗，通過觀察放礦過程中覆蓋層和礦石層的相互侵蝕，分析覆蓋層表層界面的移動規(guī)律。