露天境界内地下采空区处理方法技术研究

赵 兴

(大宝山矿业有限公司, 广东韶关市 512127)

露天境界内地下采空区处理方法技术研究

赵 兴

(大宝山矿业有限公司, 广东韶关市 512127)

由于偷采、盗采，大宝山矿业有限公司露天矿坑下形成了大量的盲采空区，严重影响矿山安全生产，为此，对盲采空区进行探测和安全防治，针对不同采空区采用不同的方法:单层采空区采用中深孔或切割孔爆破；多层采空区采用分层分次处理法和侧翼揭露崩落充填法，采空区治理达到了较好的效果。

盲空区；安全防治；单层空区；多层空区

0 引 言

广东省大宝山矿业有限公司凡洞矿区是大型多金属矿山,由于众多民采队伍的偷采、盗采,在露天矿坑下形成了大量的盲采空区,其体积多达近百万方,这些盲采空区已严重影响了露天开采安全生产,具体影响主要有以下几个方面:

(1)严重影响了正常的生产进度计划,给选冶带来了很大困难；

(2)降低采区稳定性,威胁矿山的生产安全；

(3)生产成本增加；

(4)矿石质量难以得到保证。

1 盲采空区的探测

由于地下盲采空区的存在,物探法的时效性无法满足生产的需要。根据矿山长期的摸索研究,目前主要使用钻孔探测与三维探测相结合的方法。同时,积极寻找合适场地进行物探试验,摸索出适合矿山岩性的合理方法并进行大范围物探。

2 盲空区的安全防治

对于已经探明的采空区,经过多年的生产实践,已探索出一套适合矿山处理采空区的成熟技术,针对单层采空区、多层采空区采用不同的方法。

2.1 单层采空区处理

单层空区最基本的处理方法是利用深孔或中深孔爆破处理,若现场实际情况不适合在采空区顶板上直接打垂直孔进行爆破的采空区,则可创造条件打孔爆破,如在采空区四周打切割孔或在临近边坡上打倾斜孔等。单层空区处理方法见图1,图1(a)是采空区顶板厚度不小于最小安全厚度的前提下,利用台阶坡面为自由面进行的中深孔爆破处理单层空区。

图1(b)是采空区顶板厚度小于最小安全厚底的条件下已经无法在采空区上方进行钻孔施工,在采空区四周布置切割孔爆破处理采空区。

2.2 多层空区处理

处理多层采空区,根据现场探测及打钻情况,可采取不同的方法。

2.2.1 分层分次处理

若该探测结果发现多层空区间隔板较厚,处理上层空区时不会影响下层空区的稳定性状态,则可以采用该方法。

该方法先处理上层空区,再处理下层空区,每一层的采空区都按照单层采空区的处理方法处理。处理时需采取一定措施减小爆破震动的影响,上层空区处理完成后必须对下层空区进行再次探测以确保装运施工时顶板的安全。

2.2.2 多层一次处理

若在空间位置上相互重叠的多层空区彼此之间隔层很薄,分层分次处理时上下相互影响较大,则可考虑采用多层一次处理。在采用多层一次处理方法时,根据采空区的赋存位置及钻机的性能可选用以下两种方法:

(1)大区自拉槽深孔切割区域整体崩落充填法。当多层采空区上下重叠多而复杂,形态大小不等,首层顶板较厚,无法利用地表自由面进行爆破处理时,可采用这种方法。该方法是在钻机满足钻进深度的情况下,在地表沿各层采空区(除第一层采空区外)的外边缘打密集的切割孔,第一层空区可按单层空区方法打孔。爆破时,在首层采空区顶板较薄的位置先开槽,其它炮孔以开槽面为自由面分段爆破,处理方法如图2所示。

处理时,应注意开槽面应至少为5个炮孔控制面积大小,开槽领先其它炮孔1～2段进行。爆破完成后核算体积确定多层采空区是否坍塌完全。

图1 单层空区处理方法

(2)侧翼揭露崩落充填法。当多层采空区上下完全重叠无法实施切割孔作业,处理时可创造或利用现有台阶自由面,在采空区侧翼的台阶自由面打倾斜孔或水平孔爆破处理。该方法可以配合大区自拉槽深孔切割区域整体崩落充填法进行,利用台阶自由面在采空区侧翼打孔,确保采空区立柱坍塌,从而使顶板失去支撑,迫使其完全塌实。处理方法如图3所示。

图2 大区自拉槽深孔切割区域整体崩落钻孔布置

图3 侧翼揭露处理钻孔布置

2.3 安全要求

采空区施工应该严格按照先探测后推进的原则,确保采空区顶板厚度在安全范围内方可施工,同时采取边施工边探测的方法,利用炮孔确定该位置顶板厚度,一旦发现采空区某部位顶板厚度小于安全厚度,应立即停止施工作业,研究制定其他处理方法。同时,为保证人员设备安全施工,采用微震监测系统进行24 h不间断监测。划定警戒区域,控制进入警戒区域的人员数量,并制定应急撤离预案。

3 结 语

经过长期的探索和研究,大宝山矿业公司已经形成了一整套成熟的采空区处理方法,针对不同位置和形态的采空区采取相应处理措施:

(1)顶板安全的单层采空区采用一次性爆破处理；

(2)顶板危险的单层采空区采用切割孔爆破处理；

(3)复杂无自由面多层采空区采用大区自拉槽深孔切割区域整体崩落充填法；

(4)有自由面多层采空区采用侧翼钻孔配合大区自拉槽深孔切割区域整体崩落充填法。

从实践来看,这套方法可解决出现的各种类型采空区,而且达到了较好的效果。应用这套方法不仅能快速处理采空区,避免了因采空区坍塌而带来的人员伤亡和财产损失,而且为后续生产采掘奠定了基础,提高了采空区处理效率的同时保证了生产。

[1]宋嘉栋,王 坚.地下采空区顶板矿体露天开采工艺[J].有色金属,2000(5)14-18.

[2]蓝 宇,赵 兴.大宝山矿地下复杂采空区的安全防治技术探讨[J].南方金属,2012,6(12).

[3]姚 建.大宝山地下采空区稳定性分析及处理技术[D].长沙:中南大学,2006.

[4]陈 敏.金属矿山地下采空区风险评价体系的研究[J].采矿技术,2007,7(3):22-27.

[5]刘希灵.基于激光三维探测的空区稳定性分析及安全预警的研究[D].长沙:中南大学,2008.

2015-03-03)

赵 兴(1984-)，男，湖南永州人，采矿工程师，主要从事露天矿山境界内下覆采空区的安全防治技术工作，Email:22153486＠qq.com。