對(duì)紫金山金礦露天開(kāi)采地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)的幾點(diǎn)思考

陳建平

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司紫金山金銅礦，福建 永定 364200）

紫金山金礦位于我國(guó)的福建省，礦區(qū)的總長(zhǎng)度大約2.5km，寬度大約為2km，于上世紀(jì)90年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)，曾經(jīng)一度獲得過(guò)“中國(guó)第一金礦”的稱號(hào)。如今，經(jīng)過(guò)了接近30年的開(kāi)采，資金山金礦由地下開(kāi)采轉(zhuǎn)為露天開(kāi)采，但是依然遺留了500萬(wàn)立方米以上的地下采空區(qū)，加上福建省年降雨量較多，這給礦區(qū)的災(zāi)害防治增加了一定的難度。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面入手來(lái)提高紫金山金礦的地質(zhì)災(zāi)害防治工作。圖1為紫金山礦區(qū)采空區(qū)剖面圖。

圖 1 采空區(qū)剖面圖

1 地下采空區(qū)處理措施

1.1 處理方案

根據(jù)采空區(qū)的面積和實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)談?wù)?，決定先崩落500m左右的水平礦柱包括礦房采場(chǎng)采空區(qū)上部用作隔離的礦柱一直到460m中段采空區(qū)。這樣便可以保證460m中段的采空區(qū)與520m中段的采空區(qū)形成連貫的空間，接下來(lái)運(yùn)載車從露天采石場(chǎng)拉載低品位礦石在余下采空區(qū)進(jìn)行填埋。

1.2 留設(shè)隔離礦柱

在處理紫金山金銅礦采空區(qū)時(shí)，最重要的是要確定采空區(qū)隔離柱的厚度。紫金山金銅礦采空區(qū)的隔離柱設(shè)置在露天采石場(chǎng)的坑底與地下采空區(qū)頂部之間留設(shè)的柱石便是采空區(qū)在過(guò)渡期留設(shè)的隔離礦柱。隔離礦柱的主要作用是將露天采石場(chǎng)和地下采空區(qū)進(jìn)行隔離，使得露天采石場(chǎng)不受到地下采空區(qū)的影響，同時(shí)可以保證露天采石場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性。也就是說(shuō)，通過(guò)留設(shè)隔離柱可以保證地下采空區(qū)進(jìn)行獨(dú)立處理，保證其安全性。

1.3 爆破崩落510～530m水平礦柱

借助520m水平礦柱兩側(cè)的巷道作為鑿巖的工作通道，在巷道上以垂直角度想510～530m水平礦柱內(nèi)進(jìn)行鑿巖，形成垂直扇形的炸藥孔，將采空區(qū)作為補(bǔ)償空間對(duì)水平礦柱實(shí)施爆破。這個(gè)爆破方式將520m巷道最為施工巷道，利用現(xiàn)有的空間優(yōu)勢(shì)，為鑿巖提供了極大的便利。這樣可以節(jié)省多道工序，而且在出礦的巷道內(nèi)進(jìn)行鑿巖，可以保證施工環(huán)境，安全性可以得到保證，孔的深度便于控制，施工成本較低，但是施工周期稍微長(zhǎng)一點(diǎn)。

1.4 爆破崩落隔離礦柱

在礦房采場(chǎng)上部隔離礦柱的中部采用垂直下向深孔先形成切割槽，其余的炮孔以切割槽為自由面?zhèn)认虮赖V，由切割槽向兩端后退式崩礦。每次側(cè)向崩礦高度約為8m左右，逐層爆破，最后一層破頂，完成整個(gè)隔離礦柱的爆破工作。

1.5 崩落礦柱填充采空區(qū)

崩落礦柱是指前面所介紹的崩落510～530m水平礦柱和礦房采場(chǎng)上部隔離礦柱。該礦柱崩落后充填至下部的采空區(qū)內(nèi)。礦柱崩落后，礦石充填至礦房采空區(qū)內(nèi)，隨著礦柱的逐漸崩落，采空區(qū)內(nèi)礦石高度逐漸增高，采空區(qū)的高度逐漸降低，礦房采場(chǎng)隔離礦柱全部崩落后，露天采場(chǎng)坑底與井下采空區(qū)貫通。

1.6 露天低品位礦石填充采空區(qū)

使用露天采石場(chǎng)的低品位礦石填埋采空區(qū)。使用鏟裝機(jī)械將露天采石場(chǎng)剝離下來(lái)的礦石運(yùn)輸?shù)叫枰盥竦牟煽諈^(qū)，在采空區(qū)上口直接將低品位礦石卸到采空區(qū)內(nèi)填埋采空區(qū)。

2 陡峭采礦場(chǎng)的邊坡防治滑坡處理措施

紫金山金礦的露天開(kāi)采的陡坡穩(wěn)定性直接關(guān)系到了安全生產(chǎn)，但是隨著開(kāi)采年限增加陡坡的穩(wěn)定逐漸下降，為了確保紫金山金礦的安全運(yùn)行，必須加強(qiáng)陡坡的穩(wěn)定性，紫金山金礦單位采用了預(yù)裂爆破、建立邊坡監(jiān)控系統(tǒng)、防洪排水這三種防治邊坡滑坡措施。

2.1 預(yù)裂爆破

預(yù)裂爆破是指在進(jìn)行正式爆破之前，在所設(shè)計(jì)的輪廓邊緣預(yù)先爆破出一條寬度合適的縫隙，用作緩沖正式爆破對(duì)巖體的沖擊影響。在紫金山金礦露天開(kāi)采前，通常都會(huì)在邊坡的頂端處打設(shè)一列傾斜角度為70°左右的預(yù)裂爆破孔，如圖2 所示。預(yù)裂爆破之后將渣體排出，并對(duì)爆破效果進(jìn)行查看，如果邊坡的巖石較為堅(jiān)硬應(yīng)該保證爆破的半孔率在四分之三以上，坡面的平整面要達(dá)到30cm。如果是在奉化較為嚴(yán)重的巖層上，那么半孔率要保證在三分之一到二分之一之間，并且要保證坡面平整。預(yù)裂爆破之后要保證預(yù)裂孔全部被貫穿，并且在地表有至少1以上的裂縫，同時(shí)預(yù)裂縫頂端的礦體沒(méi)有明顯的破壞。

圖2 預(yù)裂爆破孔示意圖

2.2 建立邊坡監(jiān)控系統(tǒng)

紫金山金礦的陡坡隨著開(kāi)采年限的增加，邊坡的穩(wěn)定性在下降。因此，要建立邊坡監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)邊坡的，對(duì)邊坡的變形情況、位移情況等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，主要的監(jiān)控指標(biāo)如下所述：①邊坡變形程度。使用全站儀、定位軟件（GPS）、伸縮儀、位移計(jì)量?jī)x、應(yīng)變儀等對(duì)開(kāi)采區(qū)的地表變形程度、地表裂縫寬度、邊坡的位移情況進(jìn)行全年的測(cè)量和監(jiān)控。②應(yīng)力檢測(cè)。利用傳感器、壓力測(cè)量盒、錨桿或者是錨索應(yīng)力測(cè)量工具對(duì)邊坡的應(yīng)力情況、錨桿或者是錨索的應(yīng)力情況等進(jìn)行檢測(cè)。③對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)控。利用水位測(cè)量?jī)x對(duì)地下水位、降水量及地下水滲水量等進(jìn)行監(jiān)控。

3 采空區(qū)防洪排水處理措施

影響邊坡穩(wěn)定性的因素中水是最主要的影響因素，占據(jù)了三分之一，在紫金山金礦露天開(kāi)采的地質(zhì)災(zāi)害防治工作中，“穩(wěn)坡先治水”的理念已經(jīng)逐漸達(dá)成了共識(shí)。紫金山金礦露天開(kāi)采位置是西面、南面和北面環(huán)山，礦區(qū)的東部地勢(shì)較低，因此東部成為了整個(gè)礦區(qū)排水的最佳地理位置，我們采用的防洪排水方案如下：（1）采空區(qū)處理過(guò)程中我們使用層層阻隔的方式進(jìn)行疏導(dǎo)，結(jié)合分段的疏導(dǎo)方式，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行排水。（2）開(kāi)挖截水溝、導(dǎo)水溝、排洪溝，將山坡流下的水進(jìn)行疏導(dǎo)和分流，防止礦區(qū)外圍的地表水流至才采礦區(qū)。（3）為了防止邊坡上的自由泛流沖到臺(tái)階上影響安全，我們沿著臺(tái)階修建了一排排水溝，將邊坡上的水流疏導(dǎo)至排水溝中，排出采礦區(qū)。（4）對(duì)臺(tái)階上的排水溝要定期清理，尤其是在雨季，要勤于觀察邊坡上的水流情況，及時(shí)作出相應(yīng)的措施。確保采礦區(qū)的安全。（5）封閉圈以上靠幫的應(yīng)修建永久性的排水溝，盡可能地將封閉圈以上邊坡的水流從該處疏導(dǎo)到境界以外[1]。

4 總結(jié)

綜上所述，要想提高紫金山金礦露天開(kāi)采地質(zhì)災(zāi)害防治工作必須從三個(gè)方面入手：一是對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行填埋，對(duì)地下采空區(qū)大面積的填埋，借助地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)地下不明采空區(qū)進(jìn)行檢測(cè)等。二是要加強(qiáng)陡坡的邊坡穩(wěn)定性，給露天開(kāi)采創(chuàng)造良好的條件。三是加強(qiáng)排土場(chǎng)的防滑坡工作。