試析柿竹園錯動范圍內礦巖露天采剝技術

（湖南柿竹園有色金屬有限責任公司，湖南 郴州 423037）

柿竹園礦區(qū)之前曾發(fā)生過礦山頂板塌陷的事故，經(jīng)過多方勘察與研究，發(fā)現(xiàn)在柿竹園多金屬礦區(qū)的西北角，存在著一組非常大的破碎帶，該破碎帶為東北走向，是導致礦山頂板塌陷事故的重要原因。塌陷以后，在礦石的支撐下以平衡拱的形式存在[1]。在2010年的時候，柿竹園礦區(qū)實施了兩次連續(xù)開采井下特大型爆破，經(jīng)過地質專家多方勘察研究認為，在該礦區(qū)采用露天采剝與地下采礦同時進行，很容易導致山體滑坡、塌陷等地質災害，所以對該礦區(qū)錯動范圍內露天采剝技術進行分析有非常重要的意義[2]。

1 柿竹園礦區(qū)介紹

柿竹園礦區(qū)為鎢錫鉬鉍多金屬礦，分布著I、II、III、IV礦帶，南北最大長度達到1.14千米，東西最大寬度達到1.1千米，該礦區(qū)的現(xiàn)存礦量為3.34億噸，礦區(qū)采用385m主平硐＋溜井（4個）＋490m平硐＋盲斜坡道開拓進行地下“掏采”。2013年該礦區(qū)一共實施了15次成功中深孔大爆破，累計塌陷面積達到6.5萬平方米，使得礦區(qū)地表的北東一側出現(xiàn)高陡的懸崖。在315m×313m的采空區(qū)域內，塌落的巖石填充了大約85%的區(qū)域，剩下55.88萬立方米的采空區(qū)主要分布在礦下598m。

2 柿竹園礦區(qū)現(xiàn)存問題

由于柿竹園礦區(qū)在開采的時候前期地表剝離工作做得不到位，礦巖突陷，使得地表的泥石混入到礦巖之中，使得礦巖生產(chǎn)出現(xiàn)了很大的問題，例如井下出礦貧化率高，礦石塊大，選礦難度增加，回收率顯著降低等問題。

3 露天采剝方案研究

3.1 塌落礦巖出完后留于存窿礦量后處理

在采剝的過程中要根據(jù)區(qū)域內臺階下降的情況，按采剝計劃與開采工藝嚴格進行，按照分臺階分類采剝的原則對塌陷區(qū)內的礦巖進行逐步采剝，更嚴格、更有效的對礦石采剝的貧化率與損失率進行控制，并運用露天采剝的優(yōu)勢處理好塌陷的大塊礦巖。

3.2 露天采剝過程中的境界圈定原則

①對于該礦區(qū)的I、II、III、IV礦帶，為了盡量減少采剝工程量，同時也減少采剝之后的礦石堆存，其他礦帶的礦石都可以用來填充塌陷區(qū)域，但是I號礦帶暫時不能利用。②要盡量的控制塌陷區(qū)周圍和I礦帶的礦石繼續(xù)塌陷滑落至塌陷區(qū)，造成對塌陷區(qū)的礦石進行污染出現(xiàn)二次貧化，同時要抓緊時間盡快地按70度圈定的礦區(qū)錯動范圍剝離出492米采礦區(qū)域和I礦帶的礦石。③在采剝作業(yè)過程中，要運用巖石力學對安全生產(chǎn)平臺和最終邊坡角度進行設計，以確保工作環(huán)境設計的科學安全。

3.3 采剝境界方案的確定

本次采剝境界方案的確定主要根據(jù)礦區(qū)提供的縱橫剖面圖，運用3Dmine軟件進行建模，以492米標高的開采區(qū)為底，以70度錯動角圈定巖石錯動范圍。四種采剝境界與錯動范圍的礦巖量進行對比，得出以下數(shù)據(jù)表1。

3.4 采剝境界方案結論分析

結合表1，根據(jù)該礦區(qū)的礦床賦存條件，將塌陷區(qū)域和錯動范圍與四個采剝境界的關系進行分析，得出以下結論：

（1）礦區(qū)表面土壤、廢棄石塊以及不可利用的I礦帶礦石大部分都存在于錯動范圍720米標高以上。在錯動范圍720米標高以下至648米標高之間，主要分布的是豐厚集中可充分采剝的II礦帶礦石，而在錯動范圍648米標高以下則為III礦帶礦石，該礦帶為富礦區(qū)，有利于采剝。

表1 錯動范圍和各境界礦巖量

（2）在錯動范圍598米標高以下，井下因為塌陷形成了塌陷拱形，在塌陷區(qū)的獨立控區(qū)形成了懸拱，該懸拱非常巨大，最大跨度達到81米，懸拱走向為220米，這部分區(qū)域的礦巖主要以自然安息角形態(tài)以斜塊形式填充與懸拱之內，經(jīng)過分析研究確認懸拱頂板厚度大于50米。

（3）通過數(shù)據(jù)以實際勘察分析研究，礦區(qū)516米標高采剝境界類的礦巖量為16028.61萬噸，564標高采剝境界內的礦巖量為9598.7萬噸。

4 露天采剝結論分析

在本次采剝作業(yè)過程，要求每年采出的II、III礦帶的礦石大于132.52萬噸，以便于有足夠的礦石自然安息堆放到塌陷區(qū)的周圍，位于III礦帶490米標高的600萬噸礦石安全出礦打好基礎，同時也可以有效的防止塌陷區(qū)周圍因為采礦進一步凹陷形成懸崖，使得塌陷面積增大。結合礦山剝離區(qū)域實際作業(yè)環(huán)境，因為當?shù)赜昙緯Σ蓜児ぷ鲙碛绊懀紤]到礦山表土結構的穩(wěn)定性，在礦山采剝前期不宜動用大型采剝設備進行工業(yè)操作，所以最終對該礦山的設計采剝能力為440萬t/a。

5 結語

對柿竹園礦區(qū)錯動范圍內露天采剝進行分析，并且運用3Dmine軟件建模，分別將516米、564米、600米、648米4種標高的采剝境界與錯動范圍進行對比分析得出，648米標高的采剝境界能夠采出足夠的礦石，并且能夠為大露采提供合理可靠的過渡時期，有利于后續(xù)工作順利開展。按照理論分析648米標高的采剝境界年采剝量大于352.50萬噸，結合現(xiàn)場實際操作情況將年采剝能力設計為440萬t/a。