黄山东铜镍矿17#矿采空区安全治理与残矿回采协同技术研究

宫元章 姜昌宏

（新疆亚克斯资源开发股份有限公司 哈密 839000）

金属矿山地下开采过程中，对极倾斜薄矿脉，我国主要采用阶段矿房法和浅孔留矿法开采。随着开采的深入，因矿体赋存条件减缓采场下盘会遗留很多矿柱，矿山开采品位不断下降，存在大量的残矿资源有待利用，真正把资源优势转化为经济优势，有效解决矿山资源的紧张局面，实现矿产资源规模化集约化开采。对于促进矿山的可持续发展和稳定具有重要的意义。

随着采空区顶板和围岩的暴露面积不断增大，如果不加以治理，将会导致围岩应力集中、冒顶、岩爆等严重威胁矿山生产安全的地质灾害。治理采空区一直是制约矿山安全生产的难题。

黄山东铜镍矿17#矿山前身多年来采用浅孔留矿法采矿，形成了大量采空区，采场下盘内遗留许多间柱支撑空区。

针对黄山东17#矿山采空区现状，对采空区安全治理与残矿回采协同技术进行了研究。

1 黄山东铜镍17#矿采空区现状

黄山东17#矿山前期采用阶段矿房法和浅孔留矿法开采，共形成大、小采空区43 个。矿体倾角约17-60°，较缓的矿体部分采场下盘遗留了大量的矿柱，采空区均被矿岩充满。

各采场矿柱均有不同程度破坏，矿岩落入采空区，采空区未做其他处理。

2 采空区治理方法选择

（1）采空区治理方法分类

目前国内外矿山采空区治理方法主要为崩落法、充填法、支撑法、封闭隔离法和联合法五类。

a.崩落法：崩落围岩处理采空区。崩落围岩充填空区并形成缓冲保护垫层，防止空区内大量岩石突然冒落形成气浪，对生产区巷道、设备和人身伤害。

b.充填法：利用车辆运输或管道输送将废石或充填料浆充填采空区，防止围岩移动，以达到控制地压的目的。

c.支撑法：留下永久矿柱或构筑人工矿柱支撑采空场的顶板，防止采空区暴露面积过大出现冒顶。

d.封闭隔离法：封闭和隔离采空区。防止空区围岩突然冒落产生的冲击波对生产区域造成危害。

e.联合法：在一个采空区内同时采用两种或几种基本方法处理采空场，克服单一方法缺陷，经济、安全、合理，是有前途的方法。

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（2）采空区治理方法选择

单一崩落法可以快速崩落顶板、围岩充填采空区，但崩落的垫层不能完全充满，需进一步治理。

充填法可以消除采空区，同时能做到废石再利用，但需要建设充填站，基建时间长，废石需求量大，本次矿山部分采场已出现自然崩落现象，故不考虑充填法。

支撑法和封闭隔离法是最简单的方法，但都不能消除采空区的存在，对矿山安全生产存在巨大隐患，故不采用。

综合研究后，采用“崩落顶底板造垫层”+“留隔离矿柱（全部）”的崩隔联法。

3 采空区治理与残矿回采协同

（1）采空区治理

崩落744 中段12线1#采场顶柱和749 中段12线1# 采场底柱造矿石垫层，保留744 中段12 线1#采场间柱作为永久支撑。

a.凿岩：顶柱压顶巷道、744 中段上下盘凿岩巷、顶柱中深孔和底柱中深孔等。

b.爆破：744中段12线1#采场顶柱和749 中段12线1#采场底柱一起分段微差爆破，崩落749 中段12 线1#采场顶柱，之后再崩落744 中段12 线1#采场底柱。

c.出矿：加强放矿管理工作和放矿量统计，确保采场留有6m 矿石垫层。

（2）残矿回采

按采空区治理方案，顶、底柱为此次采空区处理时回收的残矿。西起间柱边缘，走向长44.6m，平均垂直高度23m，厚22.85m。

顶柱回采：根据749 中段12 线1# 采场顶柱实际形态及原有采准工程，确定在上盘间柱内的放顶硐室中钻凿中深孔进行压顶，以回收该部分顶柱。

放顶硐室由采准天井、联络道进入，与749 中段通过硐室天井连通。中深孔孔口呈“马蜂窝”形态，孔口炮孔密度大，孔底炮孔密度小。

中深孔施工采用矿山自有的YG-90B 立柱式潜孔钻机，钻凿炮孔直径为Ø65 mm，孔底距为1.8～1.9m。

底柱回采：根据744 中段12 线1# 采场底柱实际形态及原有采准工程，确定在该采场沿脉巷道，744 中段12 线1# 采场间柱东端正上方施工凿岩硐室，钻凿中深孔进行压底，以回收部分底柱。中深孔相关参数及施工与压顶中深孔一致。

4 结论

通过对黄山东铜镍矿采空区的研究，选用“崩落顶底板造垫层”+“留隔离矿柱（全部）”的崩隔联法进行治理，同时对残矿进行回采，治理和回采效果较好。