香炉山钨矿采空区现状调查及治理建议∗

刘冬春，罗 佳

(1.江西省修水香炉山钨业有限责任公司, 江西,九江市 332400；2.长沙矿山研究院有限责任公司, 湖南长沙 410012)

香炉山钨矿采空区现状调查及治理建议∗

刘冬春1，罗 佳2

(1.江西省修水香炉山钨业有限责任公司, 江西,九江市 332400；2.长沙矿山研究院有限责任公司, 湖南长沙 410012)

针对香炉山钨矿复杂采空区治理难题，采用现场编录的方法，从矿柱高度、空区顶板跨度、空区暴露面积三个方面进行了调查分析，结果显示:矿柱以5～10 m为主，占51%；顶板跨度以10～20 m为主，占73%；空区顶板主要在1000 m2以下，占83%。根据调查结果对空区治理提出建议:采用逐步治理的方法，优先治理高大高危采空区，空区治理的重点为五坑口和二坑口，同时也是矿石回采的重点区域，为矿山采空区治理和残矿回采指明了方向。

矿柱高度；顶板跨度；暴露面积；采空区

0 引 言

井下采空区问题,一直是影响矿山企业安全生产的关键问题[1]。随着国家对井下安全和环保治理的力度不断加强,采空区问题显得日益突出。采空区治理的前提是掌握空区情况,摸清采空区的分布形态,方可采取措施治理采空区。随着技术经济的发展,很多新的技术方法已应用到采空区的治理中。矿山采空区调查采用的主要手段有激光3D法、高密度电阻率法、地震映象法、探地雷达法、钻探、地球物理、遥感、现场编录等[2-7]。现场编录是采空区调查最简单成本最低的调查方法,该方法一般适用于采空区、成型稳定性较好,人员可进入空区作业的情况。

香炉山钨矿具有矿石品位高、矿体厚度大、矿体及顶底板围岩稳固、分布范围广、连续性好、工程地质和水文地质条件简单等特点[8]。原先由多家单位开采,存在采富弃贫,过度开采的情况；采矿方法主要是留不规则点柱、条柱的全面法,因此,留下了复杂的采空区群。采空区相互贯通、重叠,相互联系、相互制约,形成了复杂的地压系统。由于矿岩性质好,现有采空区基本保持稳定,若不及时对采空区进行处理,将存在安全隐患,一个采空区破坏可能引起周边采空区的破坏,引发连锁反应,造成大规模的地下地压活动,影响矿山正常的生产活动。由于,矿山对采空区的了解主要以前单位留下的图纸资料为主,没有进行系统的调查,因此,有必要对矿山现有的采空区情况进行详细摸底,统计分析采空区现状,为下一步采空区治理提供数据参考。

1 采空区现状调查

矿山现有采空区基本保持稳定,人员基本上可进入采空区工作,因此,采用比较简单的现场编录方法对采空区进行调查。本研究分别从采空区顶板跨度、采空区内矿柱数量高度、采空区顶板面积3个方面,对采空区现状进行了全面摸底。

1.1 采空区顶板跨度及暴露面积调查

1.1.1 五坑口

根据现场调查及矿山提供的实测图,可以计算出五坑口各采空区的顶板暴露面积及跨度,根据计算,五坑口共有124个采空区,顶板跨度小于10 m的采空区有10个,顶板跨度10～15 m的采空区有54个,顶板跨度15～20 m的采空区有37个,顶板跨度大于20 m的采空区有23个,分别占空区总数的8%,43%,31%,18%。

五坑口采空区顶板暴露面积小于500 m2的空区有55个,占空区总数的44%,约为五坑口采空区整体暴露面积的28%；暴露面积在500～1000 m2的空区有51个,占空区总数的41%,约为五坑口采空区整体暴露面积的48%；暴露面积大于1000 m2的空区有18个,占空区总数的15%,约为五坑口采空区整体暴露面积的24%。

1.1.2 二坑口

同样,计算得二坑口共有106个采空区,顶板跨度小于10 m的采空区有4个,顶板跨度10～15 m的采空区有35个,顶板跨度15～20 m的采空区有41个,顶板跨度大于20 m的采空区有26个,分别占该坑口空区总个数的4%,33%,39%,24%。

二坑口采空区顶板暴露面积小于500 m2的空区有42个,占该坑口空区总个数的40%,约为二坑口空区整体暴露面积的19%；暴露面积在500～1000 m2的空区有39个,占该坑口空区总个数的37%,约为二坑口空区整体暴露面积的36%；暴露面积大于1000 m2的空区有25个,占该坑口空区总个数的23%,约为二坑口空区整体暴露面积的45%。

1.1.3 四坑口

四坑口共有41个采空区,顶板跨度小于10 m的采空区有2个,顶板跨度介于10～15 m的采空区有12个,顶板跨度介于15～20 m的采空区有18 个,顶板跨度大于20 m的采空区有9个,分别占该坑口采空区总数的5%,29%,44%,22%。

四坑口采空区顶板暴露面积小于500 m2的空区有14个,占该坑口空区总个数的34%,约为四坑口空区顶板整体暴露面积的17%；顶板暴露面积在500～1000 m2的空区有23个,占该坑口空区总个数的56%,约为四坑口空区顶板整体暴露面积的63%；暴露面积大于1000 m2的空区有4个,占该坑口空区总个数的10%,约为四坑口空区顶板整体暴露面积的20%。

1.2 采空区矿柱调查

(1)五坑口。根据统计五坑口矿柱总计有181 个,其中矿柱高小于5 m有32个,介于5～10 m之间的有99个,介于10～15 m之间的有44个,介于15～20 m之间的有5个,分别占矿柱总数的18%, 55%,24%,3%,大于20 m的有1个。

(2)二坑口。根据统计二坑口矿柱总计有150 个,其中矿柱高度小于5m的有26个,介于5～10m之间的有59个,介于10～15 m之间的有41个,介于15～20 m之间的有18个,大于20 m的有6个,分别占矿柱总数的17%,40%,27%,12%,4%。

(3)四坑口。据统计,四坑口矿柱总计有78 个,其中矿柱高度小于5 m的有9个,占该坑口总数的11%,介于5～10 m之间的有49个,占该坑口总数的63%,介于10～15 m之间的有17个,占该坑口总数的22%,介于15～20 m之间的有2个,占该坑口总数的3%,大于20m的有1个,占该坑口总数的1%。

1.3 采空区调查汇总

对上述分区调查统计数据进行归类统计,见表1。从表1统计数据可以看出,五坑口矿柱181个,二坑口150个,四坑口78个,矿山现有矿柱共409 个,根据经验划分采空区顶板271个。分别对矿柱、顶板跨度和顶板暴露面积进行百分比分析,见图1-图4。

表1 采空区调查

2 采空区治理的建议

根据采空区统计分析结果,对采空区治理提出如下建议:

(1)采空区主要分布在五坑口和二坑口,五坑口采空区有124个,二坑口采空区有106个,分别占总数的45.8%和39.1%。从采空区分布情况可以看出,矿山采空区治理的重点是在五坑口和二坑口,建议下一步空区治理的重点放在五坑口和二坑口。

(2)矿山共有采空区271个,暴露面积主要分布在500～1000 m2和＜500 m2区间之间,分别占采空区数量的42%和41%,矿山采空区暴露面积在＞1000 m2区间的数量较少；但是,从图4可以看出, ＞1000 m2的空区总面积占整个矿山空区面积的36%,＜500 m2的空区总面积占矿山总空区面积的20%,因此,建议矿山采空区重点治理面积＞1000 m2的空区。

(3)顶板跨度主要以10～20 m为主,跨度大于20 m的采空区也不在少数,主要分布在五坑口和二坑口。采空区顶板跨度是影响采空区稳定性的关键因素,因此,有必要对跨度较大的采空区进行优先处理。

图1 矿柱数量百分比

图2 采空区顶板跨度数量百分比

图3 空区顶板暴露面积数量百分比

图4 不同顶板暴露面积占采空区总面积百分比

(4)从矿柱统计数据可以看出,矿山矿柱高度主要以5～10 m为主,占整个矿柱数量的51%,其次为10～15 m高度的矿柱,占25%；矿山存在高度大于20m的矿柱,主要在二坑口,矿柱高度越大,安全隐患越大,因此,建议加强对二坑口高度矿柱的监控,及时处理处于高危状态的矿柱。

(5)从矿柱分布情况可以看出,五坑口和二坑口矿柱数量较多,意味着这2个坑口矿柱赋存矿石量大,并且该区域矿石品位高,该部分矿柱矿石是矿山下一步矿石回采的主要资源储备。建议下一步残矿回采,主要以五坑口和二坑口矿柱为主。

(6)从采空区勘探调查结果可以看出,采空区数量巨大,分布范围广,采空区面积大,危害性大。由于采空区治理成本高,任务重,因此,建议按照采空区危险性逐步治理的方法,优先处理大跨度、高矿柱、大暴露面积空区,逐步实现全部治理采空区的目的。

3 结 论

(1)通过对矿山采空区现状进行现场摸底,得出了矿山采空区赋存现状,为下一步采空区治理提供数据参考。

(2)通过采空区摸底调查,为采空区治理和残矿回采指明了方向。从统计数据可以看出,五坑口和二坑口是空区治理的重点,高大采空区主要分布在这2个坑口；同时,该区域矿柱数量多,矿石储量较大,也是矿山下一步开采的重点。

(3)根据调查结果,结合矿山生产现状,建议采取逐步治理的方法,优先处理高危采空区,逐步推进,最后实现全部治理的目的。

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[8]兰晓平,欧任泽.香炉山钨矿西部矿床采矿方法选择研究[J].采矿技术,2014(3).

2015-03-25)

刘冬春(1991-)，男，江西赣州人，大学本科，主要从事矿山开采与管理工作。

罗 佳(1987-)，男，湖南长沙人，硕士，主要从事采矿技术研究工作，Email:Ljia2019＠163.com。

"十二五"国家科技支撑计划课题项目(2012BAB21G01)；中央驻湘科研机构技术创新发展专项项目(2013TF3001).