老窿采空區治理實踐

吳飛

(滁州銅鑫礦業有限責任公司，安徽 滁州市 239000)

瑯琊山銅礦地理位置獨特，東接滁州主城區，北臨豐樂亭景區，西南部與東南部分別與醉翁亭景區、鳳凰湖景觀區毗鄰，為滁州市規劃建設中的大瑯琊山風景區的的契合部，礦區地表后期建有居民區和學校，屬于典型的城市礦山。史料記載安徽省瑯琊山銅礦床在明朝年間就有采冶歷史，地表露頭原有大量的冶煉爐渣和采坑群分布，井下古采坑老窿鑿痕清晰可見，而且老窿分布無規律，地表被浮土虛掩。瑯琊山銅礦國家級綠色礦山建設規劃2012年由國土資源部批復建設，隨著綠色礦山建設的逐步深入，綠色開采、綠色發展已成為瑯琊山銅礦的共識。老窿治理是綠色礦山建設規劃的重要內容。

1 老窿分布和殘礦賦存狀況

1.1 古采坑（老窿）分布情況

安徽省瑯琊山銅礦床根據原地勘階段資料和礦山生產勘查開采資料的收集整理分析，其分布特點如下：古采坑依據礦體成帶狀分布于瑯琊山銅礦床的東西接觸帶附近，即東帶鳳凰山—滁州學院—滁州賓館一線；西帶趙家山—獅子洞—龍池街一線。古采坑一般埋藏于兩帶礦體的露頭和近地表淺部（部分根據生產勘探和開采資料可達距地表150m）被浮土虛掩。

根據勘探系統老窿大致可分為3個分布區：

第1分布區為趙家山——獅子洞（地質勘探線13～18線）。

第2分布區為鳳凰山區段（8～13線）。

第3分布區為鳳凰山南東麓區段（?8～55線）即本礦床東帶11，209，46號上部。其中對礦區塌陷隱患較大，規模最大的老窿區即為第1分布區的老窿區。

以上僅為規模較大已基本控制的老窿，但由于老窿分布無規律，形態復雜，勘查難度大，難以達到完全查明程度。有資料表明本區段分布的小老窿數量遠不止以上幾處，被浮土虛掩的多處小老窿，由于地下水的變動或經暴雨沖淋后，地表常見突然下陷數米、平面面積數平方的近圓形塌陷區。

1.2 老窿容積及資源儲量

根據相關勘查資料，已探明回采礦段內老窿容積為15334m3，34#老窿容積為13800m3，208#老窿容積1534m3。累計探明資源儲量：銅為151890t，磷為1713t，伴生金為76 kg；銀為2506 kg；鐵為3762t。

2 礦區老窿塌陷隱患勘查

礦區老窿勘查經歷了3個期次：

第1期次由地質勘探階段執行，由原安徽地質局328地質隊和華東冶金地質勘查局八一一地質隊，自1956—1979年10月結合瑯琊山銅礦床的地質勘查進行，對礦區老窿的形態、產狀、規模進行了大致的控制和推斷。

第2期和第3期是由瑯琊山銅礦根據生產開采和治理需要進行的基建和生產階段的勘探，較生產勘探階段加密了勘查工程，對老窿的形態、規模、產狀進行了進一步的圈定，基本達到控制程度，但遠未達到查明程度。另外對礦區老窿隱患、塌陷區進行了圈定，但未進行實質性治理。

由于開采重心的逐漸下移，礦床上部中段難采礦體及老窿殘礦需加強回收，對34#老窿殘礦采取邊回采邊治理的原則進行了采準和治理設計。

截至目前為止，為勘查老窿和老窿殘礦回采，累計投入地表鉆約1797.5m，平面坑探886m，坑內鉆約1437.3m，拉底切采巷道187m，采準巷道約100m及鋪軌1080m，管道敷設約1300m，膠結體充填約4000m3，以及其它輔助設施和工程。

3 礦區老窿塌陷隱患治理

?65m的34#老窿采礦回采至?45.5m水平，34#老窿主體暴露，為防止開采引發老窿地表塌陷和防止地表水與井下開采貫通，于2009年9月停止殘礦回采，進入治理階段。治理范圍為趙家山—獅子洞的34#、208#、1#等3個老窿，該分布區主體在礦區范圍內并且規模大，其塌陷影響范圍為南北長約200m，東西寬約80m，而擬定的礦山公園也將建在附近，因此為老窿治理的目標區。

34#老窿是第1分布區主要老窿，規模最大，延伸最長，勘查情況也較為清楚，其?28.5m以下已完成治理，應用膠結料漿及尾砂充實了下部老窿及采空區。

34#老窿主體南自?814線至815線北，主體部分已基本控制（但內部空區的具體形態尚不明晰），其312線T1孔已透通，已基本具備充填治理條件。?28.5m以上34#空區體積估算12725m3。?35m中段34#老窿殘礦：銅為7.14萬t、磷為599.0t。

3.1 尾砂充填治理

步驟1：以312線CK9或CK20孔作為排氣孔，如找不到老孔，則在312線上施工一孔徑120mm的排氣孔。因無法安放濾水裝置，則充填采取間歇充填，使用排氣孔抽排充填水。利用T1孔進行尾砂充填。盡量以CK9、CK8、CK7等孔作為排氣孔。

步驟2：?35m中段312線施工上向孔，點位1680，266°∠39°上向，孔深14m，孔徑91mm。如濾水不暢，可再施工一角度較大的排水孔。

步驟3：T1孔附近即有山頭主砂管路經過，可方便充填，加壓泵利用沙池至充填地點高差進行充填彌實，充填至頂部可使用注漿管加壓充填，能達到良好的充實效果。

3.2 膠結充填治理

步驟1：以T1孔作為注漿孔，考慮到經濟實用性，以尾砂水泥制漿為宜，配比為1∶4（水泥∶尾砂），濃度為65%～76%。

步驟2：由于充填工區的膠結充填站備線（壓力）達不到該點，設計人工+攪拌機制漿實現接頂并改善浮土層的結構。

3.3 方案比較

尾砂充填的優點：

（1）全尾充填成本低。

（2）治理工程基本具備條件，T1孔作為充填下料孔已經貫通，且在老窿主體上方，主充填管可通過該孔下料，作業條件良好，操作簡單。

（3）治理時間短。地表找通或施工1處排氣孔后即可實施。

尾砂充填的缺點：

（1）?35m以上高品質老窿殘礦可能作為永久性損失。

（2）治理強度因尾砂充填可能較低，且上部接頂效果難以預知，治理區域可能不宜作高大建筑之地。

膠結充填的優點：

（1）膠結充填強度大，對地層結構可進一步加強改善。

（2）膠結充填對于閉坑階段的殘礦回收預留操作空間，為以后提高礦床回采率創造了條件。

膠結充填缺點：即成本高，較尾砂充填成本高數倍。

綜合以上2種方案，選擇膠結充填作為老窿治理方案。

4 結論

（1）采用膠結充填對?65m 34#老窿采空區進行充填處理，可消除采空區隱患，提高井上井下作業安全性，控制礦區地質環境擾動，防止塌陷、地表移動等現象。

（2）礦區老窿隱患治理改善了礦區地質環境，其地表成為了礦區的街區公園，改善了礦區人民的生活。

（3）采用膠結充填為下一步回收殘礦和邊角礦提供了可能，能夠最大限度地回收礦產資源，提高資源回收率，改變過去的粗放式開采現狀，既能有效利用資源，延長礦山服務年限，又可帶來較好的經濟效益和社會效益。