對紫金山金礦露天開采地質災害防治技術的幾點思考

陳建平

（紫金礦業集團股份有限公司紫金山金銅礦，福建 永定 364200）

紫金山金礦位于我國的福建省，礦區的總長度大約2.5km，寬度大約為2km，于上世紀90年代開始開發，曾經一度獲得過“中國第一金礦”的稱號。如今，經過了接近30年的開采，資金山金礦由地下開采轉為露天開采，但是依然遺留了500萬立方米以上的地下采空區，加上福建省年降雨量較多，這給礦區的災害防治增加了一定的難度。根據筆者的工作經驗，筆者認為可以從以下幾個方面入手來提高紫金山金礦的地質災害防治工作。圖1為紫金山礦區采空區剖面圖。

圖 1 采空區剖面圖

1 地下采空區處理措施

1.1 處理方案

根據采空區的面積和實際情況，經過談論，決定先崩落500m左右的水平礦柱包括礦房采場采空區上部用作隔離的礦柱一直到460m中段采空區。這樣便可以保證460m中段的采空區與520m中段的采空區形成連貫的空間，接下來運載車從露天采石場拉載低品位礦石在余下采空區進行填埋。

1.2 留設隔離礦柱

在處理紫金山金銅礦采空區時，最重要的是要確定采空區隔離柱的厚度。紫金山金銅礦采空區的隔離柱設置在露天采石場的坑底與地下采空區頂部之間留設的柱石便是采空區在過渡期留設的隔離礦柱。隔離礦柱的主要作用是將露天采石場和地下采空區進行隔離，使得露天采石場不受到地下采空區的影響，同時可以保證露天采石場邊坡的穩定性。也就是說，通過留設隔離柱可以保證地下采空區進行獨立處理，保證其安全性。

1.3 爆破崩落510～530m水平礦柱

借助520m水平礦柱兩側的巷道作為鑿巖的工作通道，在巷道上以垂直角度想510～530m水平礦柱內進行鑿巖，形成垂直扇形的炸藥孔，將采空區作為補償空間對水平礦柱實施爆破。這個爆破方式將520m巷道最為施工巷道，利用現有的空間優勢，為鑿巖提供了極大的便利。這樣可以節省多道工序，而且在出礦的巷道內進行鑿巖，可以保證施工環境，安全性可以得到保證，孔的深度便于控制，施工成本較低，但是施工周期稍微長一點。

1.4 爆破崩落隔離礦柱

在礦房采場上部隔離礦柱的中部采用垂直下向深孔先形成切割槽，其余的炮孔以切割槽為自由面側向崩礦，由切割槽向兩端后退式崩礦。每次側向崩礦高度約為8m左右，逐層爆破，最后一層破頂，完成整個隔離礦柱的爆破工作。

1.5 崩落礦柱填充采空區

崩落礦柱是指前面所介紹的崩落510～530m水平礦柱和礦房采場上部隔離礦柱。該礦柱崩落后充填至下部的采空區內。礦柱崩落后，礦石充填至礦房采空區內，隨著礦柱的逐漸崩落，采空區內礦石高度逐漸增高，采空區的高度逐漸降低，礦房采場隔離礦柱全部崩落后，露天采場坑底與井下采空區貫通。

1.6 露天低品位礦石填充采空區

使用露天采石場的低品位礦石填埋采空區。使用鏟裝機械將露天采石場剝離下來的礦石運輸到需要填埋的采空區，在采空區上口直接將低品位礦石卸到采空區內填埋采空區。

2 陡峭采礦場的邊坡防治滑坡處理措施

紫金山金礦的露天開采的陡坡穩定性直接關系到了安全生產，但是隨著開采年限增加陡坡的穩定逐漸下降，為了確保紫金山金礦的安全運行，必須加強陡坡的穩定性，紫金山金礦單位采用了預裂爆破、建立邊坡監控系統、防洪排水這三種防治邊坡滑坡措施。

2.1 預裂爆破

預裂爆破是指在進行正式爆破之前，在所設計的輪廓邊緣預先爆破出一條寬度合適的縫隙，用作緩沖正式爆破對巖體的沖擊影響。在紫金山金礦露天開采前，通常都會在邊坡的頂端處打設一列傾斜角度為70°左右的預裂爆破孔，如圖2 所示。預裂爆破之后將渣體排出，并對爆破效果進行查看，如果邊坡的巖石較為堅硬應該保證爆破的半孔率在四分之三以上，坡面的平整面要達到30cm。如果是在奉化較為嚴重的巖層上，那么半孔率要保證在三分之一到二分之一之間，并且要保證坡面平整。預裂爆破之后要保證預裂孔全部被貫穿，并且在地表有至少1以上的裂縫，同時預裂縫頂端的礦體沒有明顯的破壞。

圖2 預裂爆破孔示意圖

2.2 建立邊坡監控系統

紫金山金礦的陡坡隨著開采年限的增加，邊坡的穩定性在下降。因此，要建立邊坡監控系統對邊坡的，對邊坡的變形情況、位移情況等進行實施監控，主要的監控指標如下所述：①邊坡變形程度。使用全站儀、定位軟件（GPS）、伸縮儀、位移計量儀、應變儀等對開采區的地表變形程度、地表裂縫寬度、邊坡的位移情況進行全年的測量和監控。②應力檢測。利用傳感器、壓力測量盒、錨桿或者是錨索應力測量工具對邊坡的應力情況、錨桿或者是錨索的應力情況等進行檢測。③對地下水位進行監控。利用水位測量儀對地下水位、降水量及地下水滲水量等進行監控。

3 采空區防洪排水處理措施

影響邊坡穩定性的因素中水是最主要的影響因素，占據了三分之一，在紫金山金礦露天開采的地質災害防治工作中，“穩坡先治水”的理念已經逐漸達成了共識。紫金山金礦露天開采位置是西面、南面和北面環山，礦區的東部地勢較低，因此東部成為了整個礦區排水的最佳地理位置，我們采用的防洪排水方案如下：（1）采空區處理過程中我們使用層層阻隔的方式進行疏導，結合分段的疏導方式，對礦區進行排水。（2）開挖截水溝、導水溝、排洪溝，將山坡流下的水進行疏導和分流，防止礦區外圍的地表水流至才采礦區。（3）為了防止邊坡上的自由泛流沖到臺階上影響安全，我們沿著臺階修建了一排排水溝，將邊坡上的水流疏導至排水溝中，排出采礦區。（4）對臺階上的排水溝要定期清理，尤其是在雨季，要勤于觀察邊坡上的水流情況，及時作出相應的措施。確保采礦區的安全。（5）封閉圈以上靠幫的應修建永久性的排水溝，盡可能地將封閉圈以上邊坡的水流從該處疏導到境界以外[1]。

4 總結

綜上所述，要想提高紫金山金礦露天開采地質災害防治工作必須從三個方面入手：一是對地下采空區進行填埋，對地下采空區大面積的填埋，借助地質雷達探測技術對地下不明采空區進行檢測等。二是要加強陡坡的邊坡穩定性，給露天開采創造良好的條件。三是加強排土場的防滑坡工作。