接龍鐵礦急傾斜薄礦體開(kāi)采安全技術(shù)措施

趙忠權(quán)

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司)

接龍鐵礦急傾斜薄礦體開(kāi)采安全技術(shù)措施

趙忠權(quán)

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司)

在分析接龍鐵礦圍巖穩(wěn)固性特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求，總結(jié)了采場(chǎng)頂板冒落時(shí)間規(guī)律以及暴露面積增大對(duì)頂板冒落的影響因素，并對(duì)開(kāi)采安全技術(shù)措施進(jìn)行了分析，為高效開(kāi)采類(lèi)似礦體提供參考。

圍巖穩(wěn)固性 安全標(biāo)準(zhǔn)化 影響因素 安全技術(shù)措施

接龍鐵礦是與煤共伴生以菱鐵礦為主，赤鐵礦為輔的混合礦種，運(yùn)輸平巷布置于礦體底板脈外，在主運(yùn)輸巷道內(nèi)開(kāi)拓穿脈平巷作為出礦輔助巷道[1]。礦區(qū)內(nèi)有大小老硐和坑道120多個(gè)，分布于半山—五洞安長(zhǎng)約6 000 m的地段內(nèi)，標(biāo)高一般在400 m以上。湘潭市新鑫機(jī)械化施工有限公司接龍分公司(以下簡(jiǎn)稱新鑫公司接龍分公司)于2014年7月13日開(kāi)始對(duì)該鐵礦進(jìn)行施工，隨著管理人員、施工人員、安全人員逐漸配備到位，采場(chǎng)回采工作面增加至10個(gè)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)能1 000 t/d，開(kāi)拓進(jìn)尺80 m/月。伴隨工作面的增加，采場(chǎng)頂板冒頂、拉底片幫、巖石風(fēng)化脫落等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅了井下作業(yè)人員的生命安全，因此有必要對(duì)該礦山的開(kāi)采安全技術(shù)措施進(jìn)行深入探討。

1 礦山地質(zhì)特征及開(kāi)采技術(shù)條件

接龍鐵礦位于重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)，礦體為單斜構(gòu)造，單一層狀、似層狀產(chǎn)出，有分支離合現(xiàn)象[2]。礦體近SN走向，長(zhǎng)5 km，傾向W(60°～65°)，傾角50°～67°，全礦區(qū)除14#線以北+300 m標(biāo)高以上存在一倒轉(zhuǎn)背斜及局部有小的斷層外，總體構(gòu)造較簡(jiǎn)單。礦體厚0.61～5.3 m，厚度變化系數(shù)52%，平均真厚度1.5 m。礦石類(lèi)型以菱鐵礦石為主，礦床為內(nèi)陸湖相沉積型鐵礦，平均鐵品位36.09%，礦石資源儲(chǔ)量3 314萬(wàn)t。

礦體直接底板為煤層、炭質(zhì)頁(yè)巖和石英砂巖，含煤含鐵碎屑巖，主要巖性為灰白色中—厚層細(xì)—中粒石英砂巖。煤層屬高硫、低燃值的薄煤層，回采工作面和回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛纫话銥?.03%～0.07%，屬低瓦斯礦。

頂板圍巖一般為灰—深灰色泥巖為主的砂泥巖互層，北側(cè)多為泥巖類(lèi)，與礦體間界面均較明顯，圍巖穩(wěn)定性差。根據(jù)目前回采數(shù)據(jù)分析，巷道圍巖長(zhǎng)期暴露容易片幫，采場(chǎng)頂板暴露面積和暴露時(shí)間無(wú)規(guī)律性，缺乏有效措施防范頂板冒落危險(xiǎn)，導(dǎo)致回采作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行。礦層頂板以泥巖、頁(yè)巖為主，巖石堅(jiān)固性差、自穩(wěn)性差、暴露時(shí)間長(zhǎng)，易風(fēng)化，最終出現(xiàn)垮塌，對(duì)作業(yè)人員的安全造成了威脅；礦層底板以煤線及含煤泥巖、頁(yè)巖為主，頂柱支護(hù)、臺(tái)棚架設(shè)條件較差，極大影響了安全設(shè)施的支護(hù)質(zhì)量，井下生產(chǎn)安全無(wú)法得到保障。

2 礦床開(kāi)采影響因素

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)斷裂以縱向斷層為主，8條已知斷層沿背斜軸向產(chǎn)生，均屬壓性或壓扭性逆沖斷層或正斷層，大部分傾向E，斷層角礫巖厚度不大，斷層延長(zhǎng)625～3 750 m，斷距小，對(duì)礦層錯(cuò)動(dòng)后形成了不穩(wěn)固的斷層破碎帶。在施工人行天井和溜礦天井時(shí)會(huì)遇到大小不一的無(wú)礦窗與薄化區(qū)(表1)。該類(lèi)區(qū)域往往會(huì)揭露出頂板泥巖，對(duì)采礦工程的頂板安全造成影響。

表1 無(wú)礦窗與薄化區(qū)參數(shù)

2.2 斷 層

礦區(qū)內(nèi)有25條小斷層，多為近SN向的逆斷層和正斷層，次為近EW向的平移斷層和正斷層，斷距多小于10 m，礦區(qū)南部F12斷層與區(qū)域上F7斷層相連，斷層對(duì)礦石的錯(cuò)動(dòng)影響了采礦工程的布置和切割工程頂板的穩(wěn)定性。運(yùn)輸平巷內(nèi)遇到斷層時(shí)，易發(fā)生片幫和裂隙涌水，影響巷道頂板和邊幫巖石的穩(wěn)定性，縮短了使用壽命。

2.3 老空區(qū)及老硐

根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，由于探礦工程布置不規(guī)范，+300 m中段施工采場(chǎng)時(shí)揭露的采空區(qū)出現(xiàn)了高低不一、位置多變的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)多年坑道涌水和裂隙滲水，空區(qū)內(nèi)存在積水，增加了采礦施工的危險(xiǎn)性。

2.4 頂板冒落

礦層傾角為急傾斜，回采鑿巖施工易打穿礦石損傷頂板，風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)和濕式作業(yè)的雙重作用加劇了頂板巖石風(fēng)化和遇濕脫落，使得頂板巖石在短時(shí)間內(nèi)易冒落，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，頂板暴露面積(采場(chǎng)高度)在10 m以內(nèi)會(huì)出現(xiàn)垮塌，特別是頂板暴露面積小且采礦不連續(xù)(停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng))處極易出現(xiàn)垮塌。

2.5 其 他

接龍鐵礦屬煤鐵共生礦床，煤層厚0.1～0.8 m，屬低瓦斯煤層，開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)煤層升溫伴有自燃傾向、瓦斯?jié)舛壬叩默F(xiàn)象。

3 安全技術(shù)措施

3.1 開(kāi)拓工程

接龍鐵礦設(shè)計(jì)產(chǎn)能為40萬(wàn)t/a，按照新鑫公司接龍分公司三級(jí)礦量平衡要求，+250 m中段主盲豎井、措施斜井、運(yùn)輸平巷將陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)，掘進(jìn)工程不安全因素主要有巖石風(fēng)化、斷層破碎帶、裂隙涌水帶等。

(1)主運(yùn)輸平巷和穿脈平巷沿礦脈底板布置，底板巖石主要為砂巖，采取運(yùn)輸巷道整體噴混凝土的支護(hù)措施，噴射50～100 mm厚的混凝土阻隔巖石與空氣接觸，阻止巖石風(fēng)化。

(2)開(kāi)拓巷道遇到斷層破碎帶時(shí)，巷道易發(fā)生垮塌，采取鋼架+300 mm厚混凝土的措施支護(hù)斷層破碎帶。

(3)雨季來(lái)臨時(shí)涌水對(duì)巷道的破壞作用最明顯，對(duì)該類(lèi)型巷道采取澆灌支護(hù)的措施，澆灌時(shí)務(wù)必找到裂隙出水口，在澆灌體內(nèi)預(yù)留導(dǎo)水管排水，釋放涌水壓力。

3.2 采礦工程

(1)在回采礦石過(guò)程中易出現(xiàn)頂板冒落，主要體現(xiàn)在回采作業(yè)面頂板無(wú)規(guī)律冒落，切割天井、拉底頂板出現(xiàn)空響、脫落現(xiàn)象，使得單個(gè)礦塊回采率指標(biāo)較低，礦產(chǎn)資源得不到有效利用。對(duì)此，采取預(yù)留0.5 m護(hù)頂?shù)V層進(jìn)行二次破頂?shù)拇胧?，通過(guò)2015年上半年的實(shí)施，取得了較好的效果。

(2)礦區(qū)內(nèi)存在無(wú)礦窗與薄礦區(qū)，切割拉底和天井揭露頂板，易造成垮塌。對(duì)此，應(yīng)加強(qiáng)采場(chǎng)單體設(shè)計(jì)各項(xiàng)工程資料的技術(shù)審核，從源頭上避免切割工程穿過(guò)無(wú)礦窗與薄化區(qū)；避免不了的地段，采取頂板錨桿網(wǎng)、架箱、木垛等支護(hù)措施，保證切割工程的安全施工。

(3)礦石底板巖石不穩(wěn)固，不利于木頂柱支護(hù)，安全臺(tái)棚、安全梯架設(shè)不牢固，易發(fā)生臺(tái)棚垮，導(dǎo)致頂柱失效。對(duì)此，采取柱腳安裝插銷(xiāo)的方式，抵住立柱和頂柱柱腳。

(4)采場(chǎng)內(nèi)回采作業(yè)面遇到斷層錯(cuò)動(dòng)，使得頂板破碎不穩(wěn)固，可采取留設(shè)礦柱的措施，局部地段進(jìn)行架箱支護(hù)。

(5)開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)煤層升溫或瓦斯升高現(xiàn)象時(shí)，可采取灑水降溫和局扇通風(fēng)的措施，及時(shí)排除煤層自燃和瓦斯突出的危害。

(6)經(jīng)多年開(kāi)發(fā)，礦區(qū)內(nèi)形成了采空區(qū)、探礦老巷等，主要集中于+300 m標(biāo)高以上，+300 m標(biāo)高部分礦塊也被采空(如+300 m中段北翼3#采場(chǎng))，空區(qū)資料準(zhǔn)確度不高，老空區(qū)積水和老硐垮塌對(duì)現(xiàn)有采礦工程構(gòu)成安全威脅。對(duì)此，采用3 m鉆桿打超前眼，一方面超前眼打通空區(qū)后，可排出空區(qū)積水；另一方面探明了空區(qū)位置，為采礦工程布置提供參考。

4 結(jié) 語(yǔ)

為確保接龍鐵礦安全高效生產(chǎn)，通過(guò)分析礦床開(kāi)采影響因素，并對(duì)礦床開(kāi)采安全技術(shù)措施進(jìn)行了討論，為類(lèi)似礦山的資源高效開(kāi)發(fā)利用提供參考。

[1] 張 沖，熊 佳.接龍鐵礦尾礦處理方案探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(8)：118-119.

[2] 陳 懇，詹海東.接龍鐵礦地質(zhì)特征及成因探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(2)：62-64.

2015-07-23)

趙忠權(quán)(1982—)，男，工程師，663101 云南省文山州硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)豐湖路132號(hào)。