開采環境再造在隱患資源回采中的應用

2016-08-30 13:25:43向軍

采礦技術 2016年4期

向軍

（凡口鉛鋅礦，廣東韶關市 512325）

開采環境再造在隱患資源回采中的應用

向軍

（凡口鉛鋅礦，廣東韶關市 512325）

摘要：隱患資源的開采條件極其復雜，回采難度大。凡口鉛鋅礦主礦體Sh-320m中段0#采場在回采過程中，由于受礦巖結構破碎、斷層、采礦爆破震動、空區暴露時間過長等因素的影響，發生了采場兩幫跨塌，導致周邊相鄰區域出現較大面積失穩，形成隱患資源。通過再造開采環境，構建安全的回采條件，實現了隱患資源的安全高效回采。

關鍵詞：環境再造；隱患資源；垮塌區；機械化回采

隱患資源是指因受自然條件或人為因素影響其開采難度大、回采率較低的難采資源。

凡口礦的Sh-320中段0#采場位于上部中段，為主礦體區域，礦體厚大、品位高，采用VCR法進行回采，采場爆破后形成一個大的采空區，正利用遙控鏟運機進行遙控鏟礦，由于受回采順序、礦巖結構、斷層、地壓、采礦爆破、空區暴露時間過長等因素的影響，采場兩幫發生了跨幫，從而導致周邊相鄰區域出現較大面積失穩，其影響范圍內的資源開采技術條件變得極為復雜，資源回收難度極大，須通過回采環境再造，以實現資源的安全高效回采。

1 　開采環境分析

在眾多困擾隱患資源回收的因素中，采場的穩定性無疑是首要因素，它伴隨著隱患資源回收的整個過程，是隱患資源安全回收的重要保障，因此需要通過現場調查、鉆探，結合力學分析、數值模擬等方法，對垮塌影響范圍進行分析，確定影響范圍以及隱患資源的儲量和賦存情況，以便為制定隱患區治理和資源回采的可行方案提供資料依據。

1.1現場調查與勘查

采場發生垮落后，凡口礦組織現場調查，對周邊作業區域、作業采場進行全面勘查，設計施工探孔對垮塌區進行查探，初步確定了影響范圍（見圖1）。

1.2數值模擬分析

為進一步確定0#采場垮塌后的影響范圍，通過與科研院所合作，進行應力場分析、位移場分析、塑性區分析。分析結果顯示，采空區兩幫的最大拉應力達到了1mPa，兩幫的最大位移分別為11.6 cm和11.1 cm，頂板位移為8.0 cm，而且出現了較大范圍的剪切破壞和抗拉破壞塑性區，并且塑性區發生了貫通。因此，可以知道空區兩幫充填體在橫向受拉的情況下，產生了片幫和垮塌，并且頂板也發生了不同程度的冒落，從而最終導致整個空區的大面積失穩破壞，如圖2所示，虛線以內為現場勘查影響范圍，實線以內為數值模擬推測影響范圍，二者分析的影響區域基本相符。

2 開采環境再造

2.1區域注漿加固

現場調查勘查和數值分析結果表明，0#采場垮塌后對周邊相臨區域和采場影響較大，須對隱患區域進行綜合治理，以滿足回采安全等方面的要求。在基本確定隱患資源范圍的基礎上，制定總體隱患治理方案，施工注漿孔，進行充填注漿加固，對隱患區域進行全面治理，為資源回收利用創造有利的條件。

根據工程實際，選用水泥類漿材注漿法對垮塌區進行充填注漿。漿液在一定的注漿壓力梯度下沿硐室或裂隙流動擴散，當其遠離注漿孔，壓力梯度降低到臨界壓力時，漿液流速減小，漿液內的水硬性材料將發生凝固，粘滯性增大，流速很低，最后停止流動。漿液凝固后充填垮塌區、裂隙并膠結冒落碎石。共施工鉆孔上千米，注漿量約為2.2萬m3。現場調查發現，通過對整個作業區域進行注漿加固后，垮落區基本達到穩定狀態，為后續進一步治理和回采創造了有利的條件。

2.2采場注漿加固

在對整個隱患區域進行有效治理的基礎上，對主要采礦區域和采場進行進一步注漿加固，以達到安全開采的條件。對采場采用下行式分段注漿法，每鉆進一段就進行孔口壓力注漿，待達到設計結束標準后，進行下一段施工，每個注漿段控制在8～10m。

圖1　垮塌區影響范圍（虛線以內部分）

圖2　垮塌區滑移面

3 回采規劃

主礦體垮塌區影響范圍內的資源可以大致劃分為滑移面范圍以外和滑移線范圍以內的資源。由于滑移面范圍內的采場極有可能已經向0#采場的采空區移動，該范圍內采場的回采難度較大，也較危險，而滑移線范圍以外的采場，通過力學分析及現場勘探可知，這幾個采場回采的難度相對較小，危險性也較低。故總體的開采順序規劃如下。

（1）先易后難，先外后內，由兩邊向中間穩妥推進，即：先開采滑移面外圍的采場，再開采滑移面邊界的采場，最后開采滑移面以內的采場。

（2）滑移面以內的采場，因其開采環境極為復雜，必須在完成上述其它幾個采場的開采并予以高質量充填之后，再做必要的力學分析，優化開采順序，實現安全高效回采。此外，在開采之前，應先鉆探、注漿加固，再根據工程實際選擇合理的采礦方法及巷道的布置形式。

（3）滑移面以外采場完全安全開采完畢并進行高質量充填后，才能對滑移面邊界及以內的采場進行開采。

4 采場回采

根據總體回采規劃，以S1-2#采場為切入點，在進行注漿加固后進行回采設計，回采中注意邊探邊采，采探結合，根據回采要求，對S1-2#采場首先開采-320m四分段至-280m二分段礦段，該礦段基本處于垮塌滑移面以下，采用VCR方式開采。上部硐室布置在-280m二分段礦段，下部硐室布置在-320m四分段。二分段沿S1-2#采場南邦施工高2.6m、寬3m的拉底巷，邊掘邊探，拉底巷道形成后，根據注漿加固設計及注漿施工要求對巷道北邦進行切采，上部硐室切采后對兩幫施工探孔并進行注漿加固，以達到安全回采的要求。采場崩礦分段爆破，每段長度控制在30m以內，東頭爆破結束后及時充填，加強對兩幫充填體的保護。利用遙控鏟運機出礦，確保安全高效。