西山礦區(qū)采空區(qū)調(diào)查及分布規(guī)律

劉潤(rùn)田 劉家瑞 劉吉興

(山東黃金礦業(yè)(玲瓏)有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265419)

西山礦區(qū)采空區(qū)調(diào)查及分布規(guī)律

劉潤(rùn)田 劉家瑞 劉吉興

(山東黃金礦業(yè)(玲瓏)有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265419)

根據(jù)玲瓏金礦西山礦區(qū)的具體生產(chǎn)情況，以采空區(qū)位置坐標(biāo)、面積和體積為參數(shù)，統(tǒng)計(jì)了該礦區(qū)采空區(qū)的情況，并用SPSS軟件分析了采空區(qū)空間分布和體積分布的相關(guān)規(guī)律，為采空區(qū)的處理提供了依據(jù)。

采空區(qū),統(tǒng)計(jì),SPSS,分布規(guī)律

0 引言

礦床的開(kāi)采破壞了巖體的自然平衡狀態(tài)[1,2]，由于開(kāi)采年限較長(zhǎng)，加之民采現(xiàn)象普遍，礦山已形成大量未經(jīng)處理的老殘空區(qū)，隨著開(kāi)采深度的增加，老殘空區(qū)對(duì)地下開(kāi)采安全產(chǎn)生較大影響，致使地下采礦作業(yè)安全性降低[3]；隨著礦山開(kāi)采深度加大，地壓顯現(xiàn)，不僅導(dǎo)致地表塌陷，地表多處出現(xiàn)裂縫，而且地表水大量涌入井下[4]，造成安全事故不斷，采礦成本增加，同時(shí)，淺部由于民采情況極其嚴(yán)重，導(dǎo)致殘留下了大量的礦柱無(wú)法采出，因此對(duì)于采空區(qū)的調(diào)查及分析工作勢(shì)在必行。

1 工程簡(jiǎn)介

山東黃金礦業(yè)(玲瓏)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)玲瓏金礦)，組建于1962年7月1日，素有“金城明珠”之美譽(yù)，是一個(gè)集采、選、冶于一體的大型二級(jí)黃金生產(chǎn)企業(yè)，與焦家金礦、三山島金礦、新城金礦、沂南金礦等多家礦山共同組成山東黃金股份有限公司，是山東黃金股份有限公司核心單位之一。

西山礦區(qū)位于萊州灣東部、濱海平原東側(cè)，屬低山丘陵。西山礦區(qū)范圍內(nèi)山勢(shì)陡峻，溝谷發(fā)育。羅山主峰絕對(duì)高度756.5 m，一般山高300 m～500 m，河床最低標(biāo)高100 m，相對(duì)高差一般200 m～400 m，最大相對(duì)高差656 m。地形北高南低、西高東低。地勢(shì)北陡南緩。地形自然坡度角15°～65°，峭壁可達(dá)70°～80°，多為“V”形谷，溝谷走向以NNE，NE方向最發(fā)育。礦區(qū)地處山東省招遠(yuǎn)市城北20 km，省道S215黃水公路穿過(guò)礦區(qū)，運(yùn)輸?shù)缆肪W(wǎng)絡(luò)已形成，交通便利。礦區(qū)采用平硐、盲豎井、盲斜井聯(lián)合開(kāi)拓方式，采用淺孔留礦法開(kāi)采。設(shè)380 m,230 m平硐，主要工業(yè)場(chǎng)地布置在230 m平硐口，下部設(shè)3號(hào)豎井、53斜井接力開(kāi)拓，采用箕斗提升方式，擔(dān)負(fù)-50 m中段以下礦石、廢石提升任務(wù)。

西山礦區(qū)上部一直采用淺孔留礦法開(kāi)采，山東省玲瓏金礦西山礦段多年來(lái)由于民采與礦山開(kāi)采形成了數(shù)百萬(wàn)立方米，僅少部分采空區(qū)采取廢石嗣后充填。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，山東黃金礦業(yè)(玲瓏)有限公司的玲瓏礦區(qū)范圍內(nèi)出露200余條主要金礦脈，且主礦脈兩側(cè)的支脈發(fā)育，主脈與支脈呈密集的脈群狀。經(jīng)過(guò)近50年的開(kāi)采，礦區(qū)西山坑口的采礦規(guī)模達(dá)500 t/d，其開(kāi)拓已至-270 m水平，巷道最大埋深隔3號(hào)盲豎井井口+380 m已達(dá)650 m，隔地表山地最高點(diǎn)+756.5 m縱深已達(dá)1 025.5 m。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，采空區(qū)數(shù)量有78個(gè)，體積較小的為幾百立方米，體積較大的則達(dá)20多萬(wàn)立方米，且采空區(qū)的形態(tài)大多呈不規(guī)則狀態(tài)，個(gè)別空區(qū)面積達(dá)1 500 m2，高度達(dá)200 m以上。

2 采空區(qū)調(diào)查統(tǒng)計(jì)

2.1 西山礦區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)狀

西山礦區(qū)采礦規(guī)模 500 t/d，采用嗣后充填的淺孔留礦法，采空區(qū)嗣后廢石充填，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，其生產(chǎn)現(xiàn)狀如下：

1)開(kāi)拓系統(tǒng)。

礦山采用地下開(kāi)采方式，采用平硐、盲豎井、盲斜井聯(lián)合開(kāi)拓方式。設(shè)380 m，230 m平硐，主要工業(yè)場(chǎng)地布置在230 m平硐口，下部設(shè)3號(hào)豎井、53斜井接力開(kāi)拓。3號(hào)豎井為盲豎井，位于603線(xiàn)附近礦體下盤(pán)，井筒凈直徑3.5 m，井口標(biāo)高380 m，井底標(biāo)高-40 m，井深420 m，下設(shè)380 m,230 m,110 m,30 m,-50 m五個(gè)中段，采用2JK-2×1/20型提升機(jī)，2號(hào)雙層單罐與平衡錘互為平衡提升方式，鋼絲繩罐道，擔(dān)負(fù)礦石、廢石提升任務(wù)，兼入風(fēng)井，井筒內(nèi)設(shè)提升間、管纜間及梯子間。-50 m以下中段通過(guò)53斜井倒段布置。53斜井位于608線(xiàn)附近礦體下盤(pán)巖石移動(dòng)范圍外，規(guī)格3.3 m×2.5 m，傾角28°，井口標(biāo)高-50 m，井底標(biāo)高-270 m，斜長(zhǎng)為469 m，中段高度40 m～60 m，設(shè)-50 m,-90 m,-130 m,-170 m,-230 m,-270 m共六個(gè)中段，采用JK-2×1.5/20X提升機(jī)，單鉤箕斗提升方式，擔(dān)負(fù)-50 m中段以下礦石、廢石提升任務(wù)。

表1 西山礦區(qū)采空區(qū)空間位置和幾何參數(shù)

2)運(yùn)輸系統(tǒng)。

生產(chǎn)中段礦石由3號(hào)豎井、53斜井接力提升至230 m平硐，運(yùn)往230 m平硐口場(chǎng)地礦石漏斗，由汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至玲瓏選廠；廢石由3號(hào)豎井、53斜井接力提升至380 m平硐，由電機(jī)車(chē)運(yùn)往平硐口附近廢石場(chǎng)。

3)排水系統(tǒng)。

排水系統(tǒng)采用分級(jí)接力排水方式，泵房分別設(shè)于150 m,110 m,-50 m中段3號(hào)豎井石門(mén)及-130 m,-270 m中段53斜井聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)。其中-130 m,-270 m中段泵房將涌水排至-50 m中段水倉(cāng)，再由-50 m中段泵房排至地表；150 m中段及110 m中段泵房直接將涌水排至地表。排水管路沿53斜井-3號(hào)豎井-230 m 平硐敷設(shè)。

4)供風(fēng)系統(tǒng)。

采用集中供風(fēng)方式，230 m平硐口工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)設(shè)空壓機(jī)站，內(nèi)設(shè)40L-22/7型,SAC250-8型,FHOGD-110F型空壓機(jī)各一臺(tái)。供風(fēng)管路沿230 m平硐-3號(hào)豎井-53斜井敷設(shè)至井下各生產(chǎn)中段。

5)供水系統(tǒng)。

供水系統(tǒng)采用集中供水方式，230 m平硐口工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)設(shè)生產(chǎn)水池。供水管路沿230 m平硐-3號(hào)豎井-53斜井敷設(shè)至井下各生產(chǎn)中段。

6)通風(fēng)系統(tǒng)。

采用側(cè)翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)，新鮮風(fēng)流由380 m,230 m平硐進(jìn)入井下，經(jīng)3號(hào)豎井、53斜井進(jìn)入各生產(chǎn)中段，洗刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)側(cè)翼倒段風(fēng)井排出地表。

7)采礦方法。

礦山目前采用淺孔留礦法，少部分采空區(qū)采用嗣后廢石充填的處理方式。

2.2 西山礦區(qū)空區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)

根據(jù)西山礦區(qū)提供的相關(guān)實(shí)測(cè)圖紙資料，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、核實(shí)、深入了解的基礎(chǔ)上，再通過(guò)統(tǒng)計(jì)、測(cè)繪、分析工作，分別得出了51號(hào)，53號(hào)，55號(hào)，56號(hào)，98號(hào)，107號(hào)，108號(hào)，131號(hào)礦脈78個(gè)采空區(qū)的分布、規(guī)模和空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。由于篇幅的限制，只列出了部分采空區(qū)的數(shù)據(jù)。

西山礦區(qū)采空區(qū)總體積為2 251 676 m3，其中55-9號(hào)空區(qū)的體積最大，達(dá)到23萬(wàn)m3以上；空區(qū)俯視投影總面積為25 820.6 m2，其中55-13號(hào)空區(qū)的面積最大，達(dá)到1 700 m2。

3 采空區(qū)分布規(guī)律分析

根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)所得的數(shù)據(jù)，用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件將各個(gè)采空區(qū)的中心點(diǎn)的x,y,z坐標(biāo)繪制在三維空間中，由于x,y坐標(biāo)值較大，為了處理的方便將其都除以10 000，從而使得采空區(qū)中心點(diǎn)的坐標(biāo)在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，得到的散點(diǎn)分布圖以及各個(gè)角度的視圖見(jiàn)圖1。由圖1可以看出：采空區(qū)大多數(shù)都分布在-50 m以上，在-100 m以下的采空區(qū)基本上不存在；礦區(qū)中部的采空區(qū)相對(duì)均勻分布，但是在礦區(qū)北部地區(qū)的采空區(qū)較為分散，沒(méi)有明顯的規(guī)律存在。采空區(qū)主要是分布在X:43 750～44 500，Y:48 000～49 000，Z:0～200的空間中。

根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)的采空區(qū)的體積的數(shù)據(jù)，繪制78個(gè)采空區(qū)體積的直方圖，如圖2所示。

由圖2可以看出采空區(qū)體積的均值為28 867.64 m3，標(biāo)準(zhǔn)差為42 399.249 m3。其中采空區(qū)的體積主要集中在25 000 m3以下，但是離散程度較大，最大的空區(qū)體積超過(guò)22萬(wàn)m3。

4 結(jié)語(yǔ)

統(tǒng)計(jì)了玲瓏金礦西山礦區(qū)采空區(qū)的位置坐標(biāo)，面積和體積等參數(shù)，運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)采空區(qū)的空間分布和體積分布進(jìn)行分析，得到了采空區(qū)空間分布和體積分布的規(guī)律，為采空區(qū)的進(jìn)一步處理做了充分的準(zhǔn)備工作。

[1] 周宏偉,謝和平,左建平.深部高地應(yīng)力下巖石力學(xué)行為研究進(jìn)展[J].力學(xué)進(jìn)展,2005,35(1)：91-99.

[2] 王安建,王高尚.礦產(chǎn)資源與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展[M].北京:地震出版社,2002.

[3] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局.安全評(píng)價(jià)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002.

[4] 長(zhǎng)沙拓金科技發(fā)展有限公司.大寶山井下安全現(xiàn)狀綜合評(píng)估研究報(bào)告[R].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院,2005.

On investigation and distribution law for goaf of Xishan mine area

LIU Run-tian LIU Jia-rui LIU Ji-xing

(ShandongGoldMining(Linglong)Co.,Ltd,Zhaoyuan265419,China)

According to the production of Xishan Coal Mine of Linglong Gold Mine, the paper undertakes the statistical investigation of the goaf of the mine area by taking the position coordinates, the coverage and volume, and adopts SPSS software to analyze the spatial and volume distribution of the goaf, so as to provide some reference for the treatment of goaf.

goaf, statistics, SPSS, distribution law

2014-03-27

劉潤(rùn)田(1962- )，男，高級(jí)工程師; 劉家瑞(1963- )，男,高級(jí)工程師； 劉吉興(1981- ),男,助理工程師

TD164.2

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