側翼揭露斜孔逐漸推進法在三道莊多層復合空區處理的應用

楊森林 張紅照 徐英

摘要：河南省欒川縣三道莊露天礦是地采轉露采的特殊礦山，歷史上留下了大量地采空區, 隨著露天臺階的逐步推進，大量的地下采空區嚴重制約著露天開采，空區處理已經隨同露天生產同步進行，本文介紹了三道莊礦區在目前條件下，處理露天采場下部大量多層采空區的方法,提出了三道莊礦區多層空區側翼揭露斜孔逐漸推進法處理應具備的安全參數，規范了空區探測、場地準備、穿孔、爆破及鏟裝施工規程，解決了采礦安全，殘礦回收利用問題。特別是目前，我國礦產資源緊張的情況下，對于解決國內同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時消除安全隱患，合理開發具有參考意義。

關鍵詞：空區；參數;露天礦；側翼揭露斜孔逐漸推進法

Flank to expose inclined hole gradually applied in three village multilayer complex goaf treatment

Xuying Yangsenlin zhanghpngzhao

（Luoyang City Construction & Engineering Co. Ltd，luanchuan, henna,471500）

Abstrac: Luanchuan County in Henan Province three Dao Zhuang open pit mine mining is special to opencast mining，The history of a lot of goaf，With the open step step by step，A large number of underground goaf restricts the opencast mining，Goaf treatment has been accompanied by the open pit production simultaneously，This paper introduces three Zhuang mining under current conditions，Method for treatment of open pit bottom large multilayer goaf，The three Dao Zhuang mine goaf flank exposed inclined hole multilayer gradually advancing process should have the safety parameters，Specification of the empty area, site preparation, perforation, blasting and shovel construction rules，To solve the mining safety, recovery of residual ore utilization，Especially at present, China's mineral resources shortage，To solve the same type of domestic mineral resources security，The effective use of resources, eliminate potential safety hazards, the reasonable development has reference significance。

Key words: goaf；parameter；open pit mine；Flank to expose inclined hole gradually advancing method

中圖分類號：TU71 文獻標識碼： A

三道莊礦區歷史上經過30多年的地下開采，在露天開采境界內形成了大量的地下不規則空區[1].，共有空區面積120萬m2，空區體積1800萬m3，而受空區影響的地質資源占整個三道莊礦區資源總量的30～40%。由于大規模采空區群存在于當前生產的露天境界內，采空區極其復雜，這些采空區的長期存在，嚴重影響了礦山的正常生產[3]，給礦山施工的人員和設備帶來了極大的安全威脅，殘礦資源回收難度大，危險程度高。為了確保露天礦生產的安全，減少資源浪費。隨著采場臺階的下降，空區處理的難度逐步加大，急需開展三道莊露天礦空區處理與殘礦回收利用示范工程整體方案研究工作，通過空區處理方法及工藝設計，為今后的空區處理與殘礦回收工程設計提供技術規范。

多層復合空區：有相對獨立的構造帶，頂板巖石不穩固，空區頂板連續暴露面積較大；上下層空區重疊復合，上層空區底板與下層空區頂板間的原巖厚度小于最小安全厚度。多層復合空區的處理可根據空區賦存形態及空區關聯性分一次或多次進行處理，其主要方法有：側翼揭露斜孔逐漸推進法、中深孔切割崩落法以及并段臺階深孔崩落法[5]。本文主要介紹側翼揭露斜孔逐漸推進法。

1.三道莊礦區現狀

三道莊鉬礦床為我國重要的鉬資源基地，礦石地質儲量達20億噸，位居亞洲第一，世界第三。三道莊礦自2003年地采結束后，井下巷道工程全部封閉，人員設備均無法進入井下，空區和殘礦不能在井下處理和回收。礦區內殘礦資源大部分礦體出露山坡，全部礦量均可用露天開采法采出，采用露天開采平均剝采比（1.2t/t）小，貧化、損失小，生產成本低。在露天境界范圍內的采空區，在露天剝離時采用地表中深孔崩落法分區分類進行處理，在地表將露天采場按空區分布進行了區域劃分，對整個地下空區按危險等級和處理難易程度進行了系統科學的分類，對露天開采和空區處理進行統籌規劃，按分期、分段進行[7]；采用探測、監測、采礦、處理并舉，探測先行系統作業法，對空區頂板先行探測，確認空區頂板原巖厚度，同時對高?？諈^進行巖移監測，建立空區安全預警系統，形成了集探測、監測、開拓、采礦、鏟裝、運輸、空區處理、安全預警為一體同步進行，依實施法，分期分段的殘礦開采技術體系。

2．側翼揭露斜孔分次逐漸推進法工藝

多層重疊空區邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法適用于空區相互重疊且空區之間的隔層厚度小于最小安全厚度，無法在一個水平一次同時處理的多層空區處理。方案的主要特征：首先在滿足頂板最小安全厚度臺階采用單層空區處理的方法崩落第一層空區；再將臺階推進至下一層空區側翼，布置斜孔崩落空區頂板，然后再一次將臺階推進至空區側翼，布置斜孔崩落頂板，依次直至空區處理結束。

2.1多層重疊空區邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理應具備的安全參數

2.1．1天氣條件

為保證空區處理安全以及施工質量，多層重疊空區邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理不應在雨季進行，選擇在非雨季的晴天或陰天期間組織施工。非雨季進行單層空區處理施工時，如果遇到暴雨天或長時間的下雨應停止施工，等雨停后再根據情況恢復施工。另外雷電、大霧天氣禁止實施空區處理爆破施工。

2.1.2地質條件

根據邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法的工藝特點，采用該法處理空區和回采殘礦人員和設備都沒有在空區直接頂板上作業，避免了空區不穩定給人員和設備帶來的危險。為此，地質條件參數對采用該法影響小。

2.1.3空區頂板厚度參數

邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理的多層重疊空區上方覆蓋有較厚的虛碴，同時空區頂板原巖厚度小，空區隨時都可能出現垮塌。根據邊部側翼揭露斜孔分次逐漸推進法的工藝特點，采用該法處理空區和回采殘礦人員和設備都沒有在空區直接頂板上作業，避免了空區不穩定給人員和設備帶來的危險。為此，空區頂板厚度參數對采用該法影響小。

2.2臺階側翼推進與場地準備

最上層空區崩落處理后，從下一層空區的側面采用邊鏟裝邊探測的方式，小步驟推進臺階，直至將臺階推進至空區邊部時，立即停止向前推進。然后平整場地，提前準備黃泥、水等施工輔助材料，進行空區處理鉆機施工準備。

2.3穿孔施工

2.3.1孔網參數及孔深

穿孔采用351潛孔鉆進行[2]，孔徑Φ140mm。根據巖石硬度（f=6-8）以及中深孔崩落處理空區的要求，空區側翼正常臺階炮孔采用6.0×4.0m孔網參數，孔深13.0m。前后排呈三角形錯開布置?？諈^邊部布置2-3排斜孔孔網參數進行加密，采用5.0m×3.0m的孔網參數。根據下部空區情況，在距空區最近的一排斜孔傾角65°-70°，第二炮斜孔傾角傾角70°-75°，第三炮斜孔傾角75°-80°。

2.3.2穿孔施工順序及技術要求

現場放孔時必須嚴格按照設計的孔位進行布孔，孔位誤差不得大于0.5m；穿孔施工必須先探測孔，禁止邊打探測孔邊打非探測孔；探測孔施工完畢后周邊炮孔孔深根據探測孔情況及時優化調整，調整原則為根據穿透空區的探測孔孔深周邊孔減少1.5m。

在施工過程中，要求施工人員對每個孔的孔位、孔深及施工中出現的問題進行全程跟蹤記錄，發現問題及時向設計人員進行聯系，然后根據施工中出現的問題對設計進行修改補充。每個孔施工完畢后，必須對孔進行保護，孔口周圍0.2米以內巖粉必須清理干凈。在施工時由一人操作，一人在鉆邊觀察發現異常情況立即撤離并上報礦山主管部，由礦山領導組織人員對異常情況進行評估分析，并采取措施排除危險后再進行施工，否則不準施工。

2.3.3炮孔驗收

炮孔施工完畢后，技術人員對施工炮孔的孔深、孔位、標高、傾角等進行驗收測量，檢測炮孔是否符合設計要求；查看亂孔、透孔、水孔的數量；所有炮孔驗收后，發現施工炮孔不能滿足設計要求時，應進行補孔或提出補救措施。

2.3.4爆破施工及組織

炸藥類別為多孔粒狀銨油炸藥或或粉狀乳化炸藥，但水孔應采用乳化炸藥?？變炔捎眠B性柱狀裝藥結構，打透空區的炮孔應先吊孔堵塞，在下部采用巖粉充填1.5-2.0m后再進行裝藥，孔口采用細巖粉密實充填， 充填高度3.5m。堵孔嚴禁用水沖或用金屬物通孔[4]。炮孔深度小于15m，爆破以前端臺階坡面為自由面進行側向爆破。

2.3.5爆破后安全分析及殘礦鏟裝

空區爆破處理后，應對爆區及周邊范圍封閉24小時，安全評估人員在24小時后對爆破后塌陷區及周邊空區穩定性進行安全評估。爆區安全評估分兩步進行，首先根據爆破后觀察到的現場塌陷情況，分析空區是否塌陷，然后技術人員進入現場對爆堆進行測量，并根據測收的爆堆制作剖面圖；根據剖面圖爆堆形態與爆前空區形態進行對照，按巖石松散系數法分析空區充填密實情況。周邊空區穩定性評估主要根據地壓監測情況對周邊空區穩定性進行判斷。

安全評估后，礦山再根據評估結果制定鏟裝及臺階推進方案。當空區處理爆破后經評估分析確定空區沒有崩落時，首先應對爆區進行封閉，禁止人員與設備入內。未塌陷區內鏟裝推進應從空區側翼進行，先由臺階兩翼圍繞爆區周邊向中央小步距鏟裝“蠶食”推進，邊鏟邊探。向前推進的同時，從采空區邊界開始，按6m×6m網度布置鉆孔探測空區情況。當鏟裝至空區邊緣時，應停止向前鏟裝，然后在安全區，空區頂板側翼鑿傾斜炮孔，對空區進行二次處理。

綜上分析，三道莊露天礦地下空區采用以露天生產的同時使用側翼揭露斜孔逐漸推進法處理處理方案。即在露天剝離范圍內的采空區，在露天剝離時采用側翼揭露斜孔逐漸推進法分區分類進行處理，從1998年至2006年底，三道莊露天礦共處理空區107次，處理空區面積329336m2，處理空區體積319745m3，消除了大量隱患[2]，有效的解決了三道莊礦區采礦安全，殘礦回收利用問題。特別是目前，我國礦產資源緊張的情況下，對于解決國內同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時消除安全隱患，合理開發具有參考意義。

參考文獻：

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[2]. 王春毅.露天中深孔爆破處理地下多層復合空區的實踐[J].爆破.2008(03):36-38

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[7]. 高建敏;林衛星.露天開采與空區處理一體化技術[J].采礦技術.2011(03:67-69