东沟钼矿地表移动界线的确定

冯艳平

(金堆城钼业汝阳有限责任公司, 河南洛阳市 471200)

东沟钼矿地表移动界线的确定

冯艳平

(金堆城钼业汝阳有限责任公司, 河南洛阳市 471200)

东沟钼矿北矿区地下采矿引起原岩应力场破坏,地表出现变形和位移,采用工程类比法对北矿区进行研究,确定了岩层移动角,并计算出地表移动界线,研究确定了开采界线,通过限制后期采矿活动,确保了地面选矿厂和居民房等重要建筑的安全。

岩层移动;采空区;移动角;开采界线

地下开采过程中,矿石采出后原岩应力场遭到破坏,在采空区不及时处理的情况下,围岩将发生变形和位移[1-12],随着采空区不断扩大、岩移范围也将相应扩大,顶板有可能产生开裂、冒顶,甚至是大面积移动等工程地质灾害[6-11]。当岩移范围扩大到地表时,地表将产生变形和移动,形成下沉盆地或塌陷坑[13-16]。地表与岩体移动的形式和剧烈程度取决于岩体的力学性质、矿体埋藏条件和所用的采矿方法等[1-3]。岩体内的软弱结构面如大的断裂构造对区域性的岩体稳定性起着控制作用。因此,为使矿山的地表工业场地、坚井等设施布置在不受开采影响的安全地带,必须对开采后地表及岩体移动范围进行圈定。

1 北矿区工程概况

东沟钼矿是金堆城钼业股份有限公司旗下的河南钼矿区,位于河南省汝阳县杨坪～王坪多金属矿田内。前期民采工程主要形成546,570,596和610 m4个开采中段,采场主要集中在矿体的南部和东南部且分布不规律,开拓工程和运输系统比较混乱。后期公司对收购矿山整合后,重新进行了开拓运输系统设计施工,形成了560,590和620m3个开采中段,采用浅孔留矿法采矿。5000t/d选厂毗邻矿体北部,海拔670～710m,考虑到选矿厂的重要性,特委托长沙矿山研究院对北矿区地下采空区地表移动界线和采矿界线进行了研究确定。

2 地表移动界线研究方法的确定

本次研究通过对一些矿山有关移动角的资料以及移动角的确定方法进行分析,采用类比法作为本次北矿区地表移动界线圈定研究的方法。

通过对北区井下岩体条件的研究,安山岩、英安岩、钼矿体等岩体的稳定性较好,岩体物理力学性质比较相近,普氏硬度系数f＝8～10。经与国内外其它矿山岩性类比(见表1、表2),一般空区岩体移动角取65°;纺锤形(椭圆形)空区长轴边缘移动角取75°;地表以下10m为第四系表土层,移动角取45°;第四系以下10m为风化层,移动角取55°。移动角确定以后,垂直于5000t/d选厂建筑物轴线方向每隔20m做一个剖面,共计20个剖面,同时保证各分层的空区都在剖面的控制范围之内。

表1 表土移动角

表2 国内矿山移动角取值

3 地表移动界线的确定

为不影响选厂建筑物的稳定性,必须对采矿范围进行限制。采矿活动限制界线的划定以5000t选厂建筑物边缘基线为基础,根据采矿各岩层的移动角,在各个剖面上反推各分层的采矿限制界线。各岩层移动角与前述空区移动角取值大小一致。以546中段采空区为例,地表移动界线圈定方法如下:

本层空区共17个,距地表约145m左右,其中,采1～采14号空区基本均匀对称分布于运输巷两侧,呈近似纺锤形或近似矩形,空区彼此相距较近,采15、采16、采17号空区位于1～14号空区北部,空区较为细长,空区彼此相距较远。各采空区顶底板均为安山岩钼矿体,岩石强度高,岩体稳固性较好,各采空区也未见大规模冒落,稳定性较好。

(1)将各采空区外围边界连线,且将所有采空区圈起来,形成一个封闭的曲线,封闭曲线内可视作采空区范围,对于彼此相距较远的可视作独立空区;

(2)沿5000t选厂建筑物轴线的垂线方向每隔20m做一个空区的剖面线,并同时沿该组线的垂直方向每隔20m做另一组剖面线,两组剖面线要覆盖所有的空区;

(3)在空区周围沿各个剖面做移动角连线并与地表地形曲线相交,连接各剖面移动角线与地表地形曲线的交点,即为空区的地表移动线(见图1)。

图1 地表岩移界线确定方法

按上述方法作出546中段地表移动界线和采矿界线(见图2)。

图2 546中段地表岩移界线和采矿界线

4 结 论

根据上述方法和条件,546分层空区地表移动线如图2所示,由图2可见,5000t选厂所有建筑物均处于地表移动线之外,本分层空区对5000t选厂建筑物不构成影响,但必须停止546m分层X1＝7048.6,Y1＝9308.8;X2＝7583.7,Y2＝9551.4以西范围的采矿活动,以确保后期地表建筑的稳定。

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2016-03-19)