三道庄钼钨矿1350复合空区处理技术研究

张五兴，宋嘉栋，谷新建

(1.洛阳栾川钼业集团股份有限公司， 河南栾川县 471500;2.长沙矿山研究院， 湖南长沙410012;3.湖南科技大学能源与安全工程学院， 湖南湘潭市 411201)

三道庄钼钨矿1350复合空区处理技术研究

张五兴1，宋嘉栋2，谷新建3

(1.洛阳栾川钼业集团股份有限公司， 河南栾川县 471500;2.长沙矿山研究院， 湖南长沙410012;3.湖南科技大学能源与安全工程学院， 湖南湘潭市 411201)

针对三道庄钼钨矿1350复合空区的特点，采用地表深孔一次爆破崩落的方法进行了处理，消除了地下采空区的安全隐患，获得了满意的采空区处理效果，为矿山露天开采安全生产提供了保障。这种处理方法具有效率高、作业安全、投入少的明显优点，对国内同类型矿山采空区的处理具有参考意义。

复合空区;空区处理;深孔爆破

1 空区状况

三道庄钼钨矿区揭露地层北部主要为透辉石石榴子石矽卡岩、南部为透辉石硅灰石角岩。矿体主要赋存在透辉石石榴子石矽卡岩和透辉石硅灰石角岩中，钼平均品位0.114%。无岩浆岩出露。区内有4条破碎带，岩层节理和层理不发育，南部破碎带较宽，破碎带岩层裂隙较多，f=10～15，区内节理裂隙发育，采场顶板容易冒顶垮落，在8采区6#与7#采场之间有破碎带通过。

1350复合空区自上而下分为1370、1350、八采区空区、1340四层空区，面积共17263 m2，体积共205500 m3，采用高密度电法探测得到的1350复合空区参数见表1。该空区具有面积大、矿柱少、跨度大、高度高等特点，且空区之间复合重叠，甚至相互连通，空区形态极其复杂。

表1 空区参数

1370空区位于1373～1379 m标高之间，空区跨度16～19 m，高度5.5 m左右，最大高度6.2 m，为盲空区，面积约263 m2，空区顶板至台阶面的原岩层厚度大部分在12 m左右。1350空区位于1345～1366 m 标高之间，高度 6.5，10，14，17 m 不等，空区顶板距台阶面的厚度为25～35 m，顶板标高变化较大;空区内虽有4个较大矿柱支撑，但空区跨度相当大，跨度为40～60 m，空区顶板连续暴露面积大;空区分布范围广，空区分别与下部八采区空区、1340空区重叠复合，区内空区面积达10000 m2。八采区空区完全复合在1350空区下方，自东向西有1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共 7 个采场，其中 1#、2#、3#采场为深孔采场，与 1350 空区相互采透;4#、5#、6#、7#采场为浅孔采场，空区高度相对较低，为13 m左右，与1350空区之间隔层原岩厚度为12 m左右，小于最小安全厚度。1340空区完全复合在1350空区下方，空区高8 m，跨度20 m，空区面积2000 m3。1350空区与1340空区之间隔层原岩厚度为8～10 m，小于最小安全厚度。

2 空区处理方案选择

采空区处理方案的优劣直接影响到矿山开采的经济效益和安全生产，而采空区处理方案的选择又是非常复杂的。对于矿山采空区的处理，目前国内外主要采用封闭、崩落和充填法，或者将这3种方法相结合的“组合法”进行处理［1］。如何针对采空区的特点和条件，综合考虑影响其处理方案决策的各种因素，并应用先进的手段和方法，从众多方案中选择在技术、经济和安全可靠性等方面总体效果最佳的采空区处理方案，是多采空区矿山生产的重要环节［2］。

三道庄钼钨矿处理空区的目的是为了进行露天开采，采用封闭法和充填法进行采空区处理不能为露天开采创造有利条件，在经济上、技术上、时间上都是有困难的。因此，封闭法、充填法及其组合法，都不能达到三道庄露天矿区开采的要求。井下工程和大多数采空区已经垮塌，大部分矿柱已严重破坏，人员和设备已无法再进入采空区，能够进行井下崩落处理的采空区，又满足不了露天矿安全生产的要求，所以不必再到井下进行空区处理［3］。根据上述的特点，对于三道庄钼钨矿1350复合空区可以采用深孔一次崩落和深孔分次崩落两个方案法进行处理，2个方案的比较见表2。

表2 方案比较

由上述分析比较可以看出，深孔一次崩落法虽然工程量大，工人劳动强度大，施工组织困难，爆破后大块率较高，但该法作业安全性好，成本低，能与生产有效结合，因此选择采用深孔一次崩落法进行处理，即以露天矿台阶坡面和地下采空区作为爆破自由面，在露天矿台阶上向下钻凿深孔，爆破法一次崩落采空区顶板和采空区之间的间柱，消除地下采空区对露天开采带来的安全隐患。该处理方法施工周期短，安全可靠，能有效治理三道庄钼钨矿1350复合空区的安全隐患，能保证人员、设备作业安全。

3 深孔一次崩落法处理空区方案

根据1350复合空区的分布形态、赋存情况，采用自拉槽深孔一次崩落法进行处理，如图1所示，即将深孔布置于空区上方，以采空区上方中间位置的1～2个深孔为中心，采用孔内分段，以空区为自由面自下而上爆破，形成从采空区直通地表的自拉槽;周边深孔以自拉槽为自由面侧向爆破，一次将顶板崩落至采空区中，填实处理空区。钻孔应穿透采空区顶板。当钻孔遇到矿柱时，钻孔应穿透矿柱和下层空区顶板。再遇到下层空区矿柱时，钻孔超过下层空区顶板水平2～3 m即可。

图1 自拉槽深孔一次崩落法钻孔布置

孔网参数为7.0 m×5.0 m，三角型方式布孔。孔距为7.0 m，排距为5.0 m。其中前排孔抵抗线控制在4.5～5.0 m，孔距加密到6.0～6.5 m。为进一步精确空区边界及顶板厚度，确保穿孔质量，设计并实施48个探测孔，探测孔穿透空区，探不到空区时探测孔孔深为40.0 m。1350复合空区处理总面积19000 m2，共布置炮孔850个，总孔深25120 m。采用KY－250牙轮钻机穿孔，炮孔直径250 mm。

由于1350复合空区处理面积大，爆破纵深达180 m，后排爆破抵抗线大，夹制性大，为确保西南1350复合空区顶板能够崩落，在1350复合空区中间大矿柱钻凿深孔，减小后排深孔孔底抵抗线，给西南面1350复合空区爆破创造自由面。爆破使用铵油炸药，采用孔内连续装药。起爆药为2#岩石炸药，起爆药量一般在总药量的5%以上。采用山东澳瑞凯单孔起爆网络，起爆点设置在前排中央孔附近，从中间成V型向两边传爆。控制排采用双发导爆管雷管连接。

4 采空区处理效果

三道庄钼钨矿从2010年2月至2010年6月，对C区中部的1350复合空区进行了深孔一次崩落法处理，面积共17263 m2，体积共205500 m3，取得了较好的采空区处理效果，主要技术经济指标见表3。

表3 主要技术经济指标

5 结语

三道庄钼钨矿与有关科研院所合作，在充分分析研究空区状况的基础上，采用自拉槽深孔一次崩落法对1350复合空区进行了有效处理，处理空区面积达17263 m2，体积205500 m3，取得了比较满意的处理效果。事实证明:在露天采场台阶凿下向深孔，以台阶坡面和地下采空区为自由面，深孔一次崩落采空区顶板和采空区之间的间柱，是露天采场内实现空区处理的有效方法。该方法成本低、工艺简单、效率高，作业环境好［5］。1350复合空区的有效处理为三道庄矿区的安全生产和均衡生产创造了条件。

［1］ 王春毅.露天中深孔爆破处理地下多层复合空区的实践［J］.爆破，2008，25(3):36－38.

［2］ 刘敦文，古德生，徐国元.地下矿山采空区处理方法的评价与优选［J］.中国矿业，2004，13(8):52－55.

［3］ 张东方.露天空区处理工艺技术方法探索［J］.金属矿山，2009，397(7):24－26.

［4］ 张东方.露天空区处理工艺技术方法探索［J］.金属矿山，2009，397(7):24－26.

［5］ 秦豫辉，程秀升，李春晓，等.三道庄矿区不规则空区的处理［J］.矿业研究与开发，2004，24(1):27－29.

2011－03－08)

张五兴(1964－)，男，河南伊川人，主要从事矿山生产技术管理工作。