开采环境再造在隐患资源回采中的应用

2016-08-30 13:25向军

采矿技术 2016年4期

向军

（凡口铅锌矿，广东韶关市 512325）

开采环境再造在隐患资源回采中的应用

向军

（凡口铅锌矿，广东韶关市 512325）

摘要：隐患资源的开采条件极其复杂，回采难度大。凡口铅锌矿主矿体Sh-320m中段0#采场在回采过程中，由于受矿岩结构破碎、断层、采矿爆破震动、空区暴露时间过长等因素的影响，发生了采场两帮跨塌，导致周边相邻区域出现较大面积失稳，形成隐患资源。通过再造开采环境，构建安全的回采条件，实现了隐患资源的安全高效回采。

关键词：环境再造；隐患资源；垮塌区；机械化回采

隐患资源是指因受自然条件或人为因素影响其开采难度大、回采率较低的难采资源。

凡口矿的Sh-320中段0#采场位于上部中段，为主矿体区域，矿体厚大、品位高，采用VCR法进行回采，采场爆破后形成一个大的采空区，正利用遥控铲运机进行遥控铲矿，由于受回采顺序、矿岩结构、断层、地压、采矿爆破、空区暴露时间过长等因素的影响，采场两帮发生了跨帮，从而导致周边相邻区域出现较大面积失稳，其影响范围内的资源开采技术条件变得极为复杂，资源回收难度极大，须通过回采环境再造，以实现资源的安全高效回采。

1 　开采环境分析

在众多困扰隐患资源回收的因素中，采场的稳定性无疑是首要因素，它伴随着隐患资源回收的整个过程，是隐患资源安全回收的重要保障，因此需要通过现场调查、钻探，结合力学分析、数值模拟等方法，对垮塌影响范围进行分析，确定影响范围以及隐患资源的储量和赋存情况，以便为制定隐患区治理和资源回采的可行方案提供资料依据。

1.1现场调查与勘查

采场发生垮落后，凡口矿组织现场调查，对周边作业区域、作业采场进行全面勘查，设计施工探孔对垮塌区进行查探，初步确定了影响范围（见图1）。

1.2数值模拟分析

为进一步确定0#采场垮塌后的影响范围，通过与科研院所合作，进行应力场分析、位移场分析、塑性区分析。分析结果显示，采空区两帮的最大拉应力达到了1mPa，两帮的最大位移分别为11.6 cm和11.1 cm，顶板位移为8.0 cm，而且出现了较大范围的剪切破坏和抗拉破坏塑性区，并且塑性区发生了贯通。因此，可以知道空区两帮充填体在横向受拉的情况下，产生了片帮和垮塌，并且顶板也发生了不同程度的冒落，从而最终导致整个空区的大面积失稳破坏，如图2所示，虚线以内为现场勘查影响范围，实线以内为数值模拟推测影响范围，二者分析的影响区域基本相符。

2 开采环境再造

2.1区域注浆加固

现场调查勘查和数值分析结果表明，0#采场垮塌后对周边相临区域和采场影响较大，须对隐患区域进行综合治理，以满足回采安全等方面的要求。在基本确定隐患资源范围的基础上，制定总体隐患治理方案，施工注浆孔，进行充填注浆加固，对隐患区域进行全面治理，为资源回收利用创造有利的条件。

根据工程实际，选用水泥类浆材注浆法对垮塌区进行充填注浆。浆液在一定的注浆压力梯度下沿硐室或裂隙流动扩散，当其远离注浆孔，压力梯度降低到临界压力时，浆液流速减小，浆液内的水硬性材料将发生凝固，粘滞性增大，流速很低，最后停止流动。浆液凝固后充填垮塌区、裂隙并胶结冒落碎石。共施工钻孔上千米，注浆量约为2.2万m3。现场调查发现，通过对整个作业区域进行注浆加固后，垮落区基本达到稳定状态，为后续进一步治理和回采创造了有利的条件。

2.2采场注浆加固

在对整个隐患区域进行有效治理的基础上，对主要采矿区域和采场进行进一步注浆加固，以达到安全开采的条件。对采场采用下行式分段注浆法，每钻进一段就进行孔口压力注浆，待达到设计结束标准后，进行下一段施工，每个注浆段控制在8～10m。

图1　垮塌区影响范围（虚线以内部分）

图2　垮塌区滑移面

3 回采规划

主矿体垮塌区影响范围内的资源可以大致划分为滑移面范围以外和滑移线范围以内的资源。由于滑移面范围内的采场极有可能已经向0#采场的采空区移动，该范围内采场的回采难度较大，也较危险，而滑移线范围以外的采场，通过力学分析及现场勘探可知，这几个采场回采的难度相对较小，危险性也较低。故总体的开采顺序规划如下。

（1）先易后难，先外后内，由两边向中间稳妥推进，即：先开采滑移面外围的采场，再开采滑移面边界的采场，最后开采滑移面以内的采场。

（2）滑移面以内的采场，因其开采环境极为复杂，必须在完成上述其它几个采场的开采并予以高质量充填之后，再做必要的力学分析，优化开采顺序，实现安全高效回采。此外，在开采之前，应先钻探、注浆加固，再根据工程实际选择合理的采矿方法及巷道的布置形式。

（3）滑移面以外采场完全安全开采完毕并进行高质量充填后，才能对滑移面边界及以内的采场进行开采。

4 采场回采

根据总体回采规划，以S1-2#采场为切入点，在进行注浆加固后进行回采设计，回采中注意边探边采，采探结合，根据回采要求，对S1-2#采场首先开采-320m四分段至-280m二分段矿段，该矿段基本处于垮塌滑移面以下，采用VCR方式开采。上部硐室布置在-280m二分段矿段，下部硐室布置在-320m四分段。二分段沿S1-2#采场南邦施工高2.6m、宽3m的拉底巷，边掘边探，拉底巷道形成后，根据注浆加固设计及注浆施工要求对巷道北邦进行切采，上部硐室切采后对两帮施工探孔并进行注浆加固，以达到安全回采的要求。采场崩矿分段爆破，每段长度控制在30m以内，东头爆破结束后及时充填，加强对两帮充填体的保护。利用遥控铲运机出矿，确保安全高效。