露天境界內地下采空區處理方法技術研究

趙 興

(大寶山礦業有限公司, 廣東韶關市 512127)

露天境界內地下采空區處理方法技術研究

趙 興

(大寶山礦業有限公司, 廣東韶關市 512127)

由于偷采、盜采，大寶山礦業有限公司露天礦坑下形成了大量的盲采空區，嚴重影響礦山安全生產，為此，對盲采空區進行探測和安全防治，針對不同采空區采用不同的方法:單層采空區采用中深孔或切割孔爆破；多層采空區采用分層分次處理法和側翼揭露崩落充填法，采空區治理達到了較好的效果。

盲空區；安全防治；單層空區；多層空區

0 引 言

廣東省大寶山礦業有限公司凡洞礦區是大型多金屬礦山,由于眾多民采隊伍的偷采、盜采,在露天礦坑下形成了大量的盲采空區,其體積多達近百萬方,這些盲采空區已嚴重影響了露天開采安全生產,具體影響主要有以下幾個方面:

(1)嚴重影響了正常的生產進度計劃,給選冶帶來了很大困難；

(2)降低采區穩定性,威脅礦山的生產安全；

(3)生產成本增加；

(4)礦石質量難以得到保證。

1 盲采空區的探測

由于地下盲采空區的存在,物探法的時效性無法滿足生產的需要。根據礦山長期的摸索研究,目前主要使用鉆孔探測與三維探測相結合的方法。同時,積極尋找合適場地進行物探試驗,摸索出適合礦山巖性的合理方法并進行大范圍物探。

2 盲空區的安全防治

對于已經探明的采空區,經過多年的生產實踐,已探索出一套適合礦山處理采空區的成熟技術,針對單層采空區、多層采空區采用不同的方法。

2.1 單層采空區處理

單層空區最基本的處理方法是利用深孔或中深孔爆破處理,若現場實際情況不適合在采空區頂板上直接打垂直孔進行爆破的采空區,則可創造條件打孔爆破,如在采空區四周打切割孔或在臨近邊坡上打傾斜孔等。單層空區處理方法見圖1,圖1(a)是采空區頂板厚度不小于最小安全厚度的前提下,利用臺階坡面為自由面進行的中深孔爆破處理單層空區。

圖1(b)是采空區頂板厚度小于最小安全厚底的條件下已經無法在采空區上方進行鉆孔施工,在采空區四周布置切割孔爆破處理采空區。

2.2 多層空區處理

處理多層采空區,根據現場探測及打鉆情況,可采取不同的方法。

2.2.1 分層分次處理

若該探測結果發現多層空區間隔板較厚,處理上層空區時不會影響下層空區的穩定性狀態,則可以采用該方法。

該方法先處理上層空區,再處理下層空區,每一層的采空區都按照單層采空區的處理方法處理。處理時需采取一定措施減小爆破震動的影響,上層空區處理完成后必須對下層空區進行再次探測以確保裝運施工時頂板的安全。

2.2.2 多層一次處理

若在空間位置上相互重疊的多層空區彼此之間隔層很薄,分層分次處理時上下相互影響較大,則可考慮采用多層一次處理。在采用多層一次處理方法時,根據采空區的賦存位置及鉆機的性能可選用以下兩種方法:

(1)大區自拉槽深孔切割區域整體崩落充填法。當多層采空區上下重疊多而復雜,形態大小不等,首層頂板較厚,無法利用地表自由面進行爆破處理時,可采用這種方法。該方法是在鉆機滿足鉆進深度的情況下,在地表沿各層采空區(除第一層采空區外)的外邊緣打密集的切割孔,第一層空區可按單層空區方法打孔。爆破時,在首層采空區頂板較薄的位置先開槽,其它炮孔以開槽面為自由面分段爆破,處理方法如圖2所示。

處理時,應注意開槽面應至少為5個炮孔控制面積大小,開槽領先其它炮孔1～2段進行。爆破完成后核算體積確定多層采空區是否坍塌完全。

圖1 單層空區處理方法

(2)側翼揭露崩落充填法。當多層采空區上下完全重疊無法實施切割孔作業,處理時可創造或利用現有臺階自由面,在采空區側翼的臺階自由面打傾斜孔或水平孔爆破處理。該方法可以配合大區自拉槽深孔切割區域整體崩落充填法進行,利用臺階自由面在采空區側翼打孔,確保采空區立柱坍塌,從而使頂板失去支撐,迫使其完全塌實。處理方法如圖3所示。

圖2 大區自拉槽深孔切割區域整體崩落鉆孔布置

圖3 側翼揭露處理鉆孔布置

2.3 安全要求

采空區施工應該嚴格按照先探測后推進的原則,確保采空區頂板厚度在安全范圍內方可施工,同時采取邊施工邊探測的方法,利用炮孔確定該位置頂板厚度,一旦發現采空區某部位頂板厚度小于安全厚度,應立即停止施工作業,研究制定其他處理方法。同時,為保證人員設備安全施工,采用微震監測系統進行24 h不間斷監測。劃定警戒區域,控制進入警戒區域的人員數量,并制定應急撤離預案。

3 結 語

經過長期的探索和研究,大寶山礦業公司已經形成了一整套成熟的采空區處理方法,針對不同位置和形態的采空區采取相應處理措施:

(1)頂板安全的單層采空區采用一次性爆破處理；

(2)頂板危險的單層采空區采用切割孔爆破處理；

(3)復雜無自由面多層采空區采用大區自拉槽深孔切割區域整體崩落充填法；

(4)有自由面多層采空區采用側翼鉆孔配合大區自拉槽深孔切割區域整體崩落充填法。

從實踐來看,這套方法可解決出現的各種類型采空區,而且達到了較好的效果。應用這套方法不僅能快速處理采空區,避免了因采空區坍塌而帶來的人員傷亡和財產損失,而且為后續生產采掘奠定了基礎,提高了采空區處理效率的同時保證了生產。

[1]宋嘉棟,王 堅.地下采空區頂板礦體露天開采工藝[J].有色金屬,2000(5)14-18.

[2]藍 宇,趙 興.大寶山礦地下復雜采空區的安全防治技術探討[J].南方金屬,2012,6(12).

[3]姚 建.大寶山地下采空區穩定性分析及處理技術[D].長沙:中南大學,2006.

[4]陳 敏.金屬礦山地下采空區風險評價體系的研究[J].采礦技術,2007,7(3):22-27.

[5]劉希靈.基于激光三維探測的空區穩定性分析及安全預警的研究[D].長沙:中南大學,2008.

2015-03-03)

趙 興(1984-)，男，湖南永州人，采礦工程師，主要從事露天礦山境界內下覆采空區的安全防治技術工作，Email:22153486＠qq.com。