采空區(qū)綜合防治技術(shù)探討

文/張曉

一、企業(yè)概況

河南金渠黃金股份有限公司金渠金礦(以下簡(jiǎn)稱金渠金礦)，原企業(yè)名稱為三門峽市金渠金礦。經(jīng)過(guò)幾次改擴(kuò)建工程，已形成為采選1100T/d采選能力。

（一）礦區(qū)概況

金渠金礦區(qū)位于河南省靈寶市的西南部陽(yáng)平鎮(zhèn)大湖峪西峪內(nèi)，隸屬陽(yáng)平鎮(zhèn)大湖村轄區(qū)， 地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°32′55″～110°35′51″，北緯34°24′27～34°26′08″。金渠金礦礦部距陽(yáng)平鎮(zhèn)7公里，距礦區(qū)8公里，距靈寶縣城30公里。陽(yáng)平鎮(zhèn)至大湖村為水泥路面，大湖村至礦部為山區(qū)簡(jiǎn)易公路。三門峽經(jīng)靈寶至西安有G310國(guó)道和連霍高速公路，均從礦部以北通過(guò)。從三門峽市沿連霍高速公路至西閆出口為60km，從西閆出口至陽(yáng)平11km；沿G310國(guó)道從三門峽至靈寶60km。靈寶至陽(yáng)平23km。礦區(qū)交通十分方便。

二、礦床開采

（一）開采范圍、開采順序及崩落區(qū)范圍

本礦山開采對(duì)象為201、202、15、16和309等5條礦脈，15、309礦脈相對(duì)較高，具有相對(duì)獨(dú)立性；15脈賦存標(biāo)高較高，亦具有一定的獨(dú)立性。所以，對(duì)309、15的開采分別獨(dú)立開采。202和16礦體，進(jìn)行兩翼后退式回采。

關(guān)于崩落區(qū)及范圍問(wèn)題，因該區(qū)礦脈屬薄和極薄型礦體：0.5～1.0～2.0m厚，即使采空區(qū)跨落（碎漲系數(shù)按0.4計(jì)）則塌落高度最高也不過(guò)8m，即被充填嚴(yán)實(shí)。只在礦脈漏重處有局部塌落現(xiàn)象。崩落角可按70°設(shè)計(jì)。

（二）生產(chǎn)能力確定

五個(gè)礦脈中的309、15相對(duì)獨(dú)立，16脈在最東端，201、202走向延伸場(chǎng)較長(zhǎng)，是本區(qū)的重點(diǎn)礦體。因此，可同時(shí)有多個(gè)礦塊同時(shí)作業(yè)。詳情見下表：

礦脈號(hào) 礦塊數(shù) 同時(shí)作業(yè)數(shù)礦塊生產(chǎn)能力（T）中段能力（T） 備注309 8 1 45 50 15 6 1 45 45 201 6 1 45 45 202 12 2 45 180 16 12 2 45 180 16 12 2 45 180兩個(gè)中段同時(shí)作業(yè)

（三）采礦方法

根據(jù)我礦二十年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，全面法和留礦全面法是本區(qū)行之有效的采礦方法。可根據(jù)各礦脈的賦存條件，靈活使用，工人早已成熟掌握，且具有較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

三、采空區(qū)危害

金渠金礦是個(gè)已開采20多年的黃金老礦山，對(duì)于采幅較大的礦體以分段礦房法為主,采幅較窄的礦體,主要采用留礦法。在長(zhǎng)期的開采過(guò)程中,在沿礦體走向已經(jīng)形成了一個(gè)較大的采空區(qū),直接影響了礦區(qū)及周圍的安全,需要對(duì)此加以治理。

四、采空區(qū)處理原則和方法

1.一般來(lái)說(shuō)，礦柱回采和采空區(qū)處理應(yīng)遵循以下原則：

（1）統(tǒng)一性：即統(tǒng)一考慮整個(gè)礦床各種礦體的回采工藝與空區(qū)處理。

（2）及時(shí)性：礦房回采完畢應(yīng)馬上回收礦壁，或礦柱先采礦房后采。

（3）合理性：采空區(qū)處理方法多種多樣，但一個(gè)礦山選擇某種方法必須要技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。

2.處理方法有充填、崩落與支撐三大方法，可細(xì)分為下述8種：

（1）強(qiáng)制崩落圍巖，使地表陷落消除空區(qū)，或者強(qiáng)制崩落部分圍巖使之形成廢石墊層，將作業(yè)區(qū)段隔開。

（2）圍巖自然崩落充填空區(qū)。

（3）用礦石墊層將作業(yè)區(qū)與采空區(qū)隔開。

（4）各種材料包括掘進(jìn)廢石、選礦尾砂、或尾砂加其它膠結(jié)材料充填空區(qū)。

（5）留永久礦柱支撐空區(qū)。

（6）礦柱支撐和充填聯(lián)合處理。

（7）疏通空區(qū)及密閉空區(qū)。

（8）以上兩種或幾種不同方法聯(lián)合處理。

五、大規(guī)?？諈^(qū)處理

（一）采礦方法

1250坑口的主礦脈S201脈賦存于礦區(qū)中部的控礦擠壓構(gòu)造帶內(nèi)，礦體為含金石英脈，平均厚度0.85m，傾角30°。礦體上下盤為綠泥石絹云母片麻巖、石英綠泥片麻巖和輝綠巖。圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)固性較差，礦石中等穩(wěn)固。

使用淺孔留礦法回采，采場(chǎng)長(zhǎng)30～50 m，寬為礦厚，中段高40m，間柱寬6～8 m，底柱高5～7 m，預(yù)留頂柱。采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道間距5～6 m，由于圍巖穩(wěn)固性較差，所以只能使用脈外天井，底部結(jié)構(gòu)為平底式人工出礦，上向水平分層回采。

（二）空區(qū)危害

1250坑口為平硐開拓，最高開采海拔1416 m，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的生產(chǎn)，1403～1060m分布著10.3萬(wàn)立方連續(xù)空區(qū)，1395～1190m有待采礦體，1275 m 水平正在開拓與探礦?？諈^(qū)走向長(zhǎng)度達(dá)300m，由于空區(qū)規(guī)模及采深較大，已造成很大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致頂點(diǎn)和底柱大多開裂，裂縫1～10mm不等，部分礦柱片幫垮塌，并伴有清脆的礦柱壓裂和彈射聲音。頂板不時(shí)發(fā)生的沖擊地壓困擾著礦山安全生產(chǎn)，為了控制工作面地壓，每年要投入數(shù)百萬(wàn)元，修筑人工礦柱或購(gòu)買坑木支柱。

（三）空區(qū)處理

根據(jù)礦山具體條件，采用控制爆破技術(shù)，沿礦體傾向局部切槽，在走向全長(zhǎng)形成幾個(gè)松石壩隔離回收礦柱后，1275 m水平類似一條塹溝，在此平巷切槽放頂，槽深2.2m，寬度10m，采用4眼中間加空眼平行直線掏槽，抵抗線0.4～0.8、1.0～1.5m不等，崩落上部圍巖范圍10m。切頂放炮后局部懸空高度不大于1.0 m，開裂嚴(yán)重，經(jīng)常冒落，預(yù)計(jì)將會(huì)接頂。

用控制爆破局部切槽放頂技術(shù)封隔空區(qū)，既可避免頂板沖擊地壓，又可調(diào)整待采礦體應(yīng)力。沿300m走向長(zhǎng)度形成10m松石隔離壩，僅需施工費(fèi)用15萬(wàn)元，較礦山常用隔離支撐方法至少可節(jié)約360萬(wàn)元，且節(jié)約數(shù)百萬(wàn)元工作面安全維護(hù)費(fèi)用。

六、礦柱回采與空區(qū)處理

1250坑口目前有6個(gè)生產(chǎn)中段，其中1175、1135、1015 m為殘礦回收中段，1095、1060 m為采礦生產(chǎn)中段，其它為開拓、探礦、采準(zhǔn)中段。由于各種原因，1135 m 中段以上留下大量礦柱、礦壁、邊角礦及相對(duì)品位較低的礦石，約占開采礦量的30%左右。礦山開采至今已經(jīng)形成采空區(qū)約1.5萬(wàn)m3，長(zhǎng)期拖延礦柱回采和空區(qū)處理，導(dǎo)致礦柱變形與破壞，威脅作業(yè)區(qū)段的安全和礦柱回采。

在殘采生產(chǎn)實(shí)踐中，運(yùn)用爆破新技術(shù)，最大限度地減少爆破對(duì)頂板和殘留礦柱的破壞，同時(shí)，采用地壓控制技術(shù)，保證了殘礦回采安全高效地進(jìn)行。殘采結(jié)束后的個(gè)別面積比較大的采空區(qū)采取控制爆破切槽放頂、面積較小的采空區(qū)使用封閉隔離的方法處理，均收到很好的效果，共采出各種殘礦和礦柱9.7萬(wàn)t，生產(chǎn)金屬量403.52kg，地質(zhì)品位4.16g/t，為企業(yè)創(chuàng)造了較良好的經(jīng)濟(jì)效益，保證了下部礦體的生產(chǎn)安全。

七、建立地壓活動(dòng)及穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

由于金渠金礦的礦體走向長(zhǎng),礦體開采范圍較大,礦山服務(wù)年限長(zhǎng),對(duì)現(xiàn)存的陷落區(qū)及礦區(qū)上部的采空區(qū)進(jìn)行充填處理后,礦山下部仍將在較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行采礦作業(yè)。故需在該礦建立礦山安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)井下地壓及地表重點(diǎn)地段穩(wěn)定性進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,制定相應(yīng)的處置措施,從而防止和避免發(fā)生大的地壓活動(dòng)和地質(zhì)災(zāi)害。