民采采空区的处理与应用

Serial No．501 January．2011 现 代 矿 业 M0RDEN MINING 总 第501期 2011年 1月第 1期 民采采空区的处理与应用 王宏喜 余 剑 (马钢集团桃冲矿业公司) 摘 要：了马钢桃冲铁矿民采空区特点以及围岩冒落规律，研究并实践了在采空区周围布 置采准巷道，利用废石充填采空区既作为下分层的覆盖层，叉作为支撑巷道，减少地压出现。确定 了废石充填无底柱束状深孔回采，很好地解决了被复杂空区穿插后周围残留矿体以及空区中 残留矿的开采技术难题，实现了大量残矿的安全回收、延长了矿山服务年限。 关键词：采空区；残留矿；废石充填；支护；中深孔；爆破 桃冲铁矿属于马鞍山钢铁股份有限公司，是一 座有着近百年开采历史的老矿山。近几年由于铁矿 石价格的上涨，在利益的驱使下，周围民众从不同方 位、不同标高蚕食桃冲铁矿开采范围内的主矿体，形 成了许多相互重叠交错、相互联系、大小不等、很不 规则的复杂采空区，严重破坏了矿体的完整性、连续 性和稳固性。桃冲铁矿在井下七中段的开拓和采准 过程中，发现标高 一19．5 1T1分层北部 2 ～6 大量民 采空区群。此北部空区不仅暴露面积大，形态不规 则，而且从标高 一19．5 in分层 ，一直延深到标高 一 32 n1分层以下。这些民采空区给正规开采造成 了极大的破坏，并严重威胁着矿山的正常生产和安 全。更重要的是这些民采空区破坏的矿体矿石品位 高，品位为40％ ～60％，预计储量 20万 t，急须对这 些残留矿量进行合理安全的回收。 为详细掌握民采空区的分布及结构情况，给空 区间残留矿体回采提供相对可靠的资料依据， 桃冲铁矿生产技术科组织测绘专业技术人员对严重 影响当前生产安全的 2 一6 民采空区以及 一32 ITI 北部空区进行全面测绘，并绘制了民采空区图，经测 算 2 ～6 民采空区总计暴露面积为 1 800 m 。 1 民采空区回采方式的确定 回收空区残矿既要保证安全，又要充分地回收 资源。根据空区上、下分布情况，对标高 一32 m分 层已揭露得空区采用工字钢及钢筋网进行封堵，并 根据空区情况合理布置采准巷道，巷道布置在南北 中线附近，既揭露空区，又可用巷道控制空区周围的 矿石，同时对标高 一19．5 m分层进行废石充填。充 王宏喜(1969一)，男，高级工程师，副总工程师，241233安徽省 繁昌县。 104 填的废石既作为下分层的覆盖层，又作为支撑巷道， 减少地压出现，同时又可作为 一19．5 m分层的出矿 平台。对空区顶板岩层结构不好的区域进行合理支 护，达到安全生产条件。中深孔布置采用束状深孔 与扇形中深孔相结合，有效回采矿石，即最终回采方 案为：废石充填无底柱束状深孔采矿方法。 2 民采空区的安全处理技术 (1)根据空区及空区周边岩石结构情况，在采 准巷道完成后，首先对标高 一19．5 n1分层、2 一6 民 采空区下方 的空 区进行废石充填，充填量大约 15 000 ITI ，既解决了掘进废石外排问题，又创造了 空区回采的安全条件。 (2)在空区充填完成后对其顶板采用木垛子支 护，可有效支护顶板，保证后道工序安全作业，同时 可利用木垛子进行地压监控，如果木垛子发生响声， 当班人员应及时预警，采取措施，确保安全生产。 (3)对空区周围采准巷道和空区采用喷射混凝 土和网喷结合的方式进行支护。复杂地质构造，如 白泥夹层等采用钢棚支护，巷道采准与支护同时进 行，保证了施工的安全。经不完全统计，共完成喷射 混凝土 100 m，木垛子 15 in ，槽钢 10 m ，对空区及 空区周边巷道进行较好的控制。 3 束状深孔变抵抗线高效爆破技术处理空区 处理空区技术一般为中深孔爆破与深孔爆破。 相对束状深孔爆破而言，中深孔爆破具有多段凿岩、 作业分散，凿岩爆破效率低，爆破抵抗线小，临近采 空区作业不安全等缺点，因而处理大规模空区不太 适用。 本施工采取以束状深孔变抵抗线高效爆破技 术，束状孔爆破形成的共同应力波能量密度大，崩落 矿岩破碎效果好；束状深孔布置节省采准工程，且采 王宏喜 余 剑：民采采空区的处理与应用 2011年 1月第 1期 准工程和炮孔布置更灵活；选择矿岩稳固的地点进 行集中作业，人员和设施安全性好。 束状深孔是由数个间距为 3～8倍孔径的密集 深孔组成一束孔，束孔同时起爆，n个直径为 d的孔 所组成的束孔，对周围岩体的作用视同一个更大直 径炮孔的爆破作用，爆破效果好。 通过对 2 ～6 民采空区进行的测绘，发现 2 ， 4 ，5 空区的垂高不大，因此设计废石回填空区，回 填至 一l9．5 m标高，形成人工底板，然后以回采进 路方式进行无底柱分段崩落放矿，在本分层回收空 区顶板矿石。而3 和6 空区由于垂高较大，除空区 废石回填工作继续推进外，还在空区周边布设采准 巷道，在采准巷道内南北同时施工加深的束状拉槽 深孑L(拉槽中深孔直径 80 mm)，如果拉槽中深孑L南 北不能连接，可以通过扇形中深孔台车进行小孔连 接(／bq~L中深孔直径 60 mm)，使之成为一个爆破的 整体，最后进行爆破崩矿，将空区周边和顶板矿石崩 落。同时在 2 ～6 民采空区下个分层布设采准巷 道，再进行加深束状拉槽深孔爆破，通过本分层和下 分层两次回采，可将矿石全面回收。 至 2010年 1—10月份，2 ～6 民采空区补充的 370 m采准巷道掘进已按设计全部施工完毕， 空区的回填工作已经完成，大约充填 16 000 m ，为 空区内安全回采创造了条件。 4 民采空区通风方式 根据采准布置情况和空区封堵情况以及矿体上 下分层对应情况，对于 一19．5 m分层北部 2 ～6 民 采空区的通风方式采用分区、分阶段通风。第一阶 段回采空区西帮矿石采用对角式通风，新鲜风流从 东北进入，污风从西北排入回风巷。第二阶段以空 区为中心点进行分区通风，空区南部新鲜风流利用 局扇从东部进入作业面，污风由西帮巷道进入回风 巷，北部新鲜风流由东北进风巷进入作业面，污风从 北部原民采空区斜井进入 一32 m分层回风巷，达到 了安全回采目的。 S 主要成果 针对桃冲铁矿民采空区的特点，不断深化对岩 体冒落规律以及特殊情况下的中深孔设计及布孔方 式的研究，实施了在民采空区采用废石充填无底柱 束状深孔采矿方法。这些措施和方法的实施，使得 复杂多空 区造成 的残 留矿得 以大量 的回收，仅 一 I9．5 m分层及 一32 m分层北部空区就回收矿量 15万 t，平均 出矿品位达 38．6％，采矿 回采率达 80％以上，创造利润数千万元。由于采矿方式科学 以及一系列安全措施得当，整个 2 ～6 民采空区回 收期间没有发生突发顶板冒落事故 ，保证了生产的 安全稳定，经济效益和社会效益巨大。 6 结 语 (1)用废石充填民采空区，形成人工底板，用于 回采顶板矿石，此方法可操作性强，为下一步采准创 造条件。 (2)用木垛子、喷浆、网喷等综合方法对采空区 中、边缘顶板进行支护，为下一步掘进、深孔爆破、出 矿创造安全条件。 (3)采用束状深孔变抵抗线高效爆破技术后， 除能够大量回收矿石资源外，还能永久消除民采空 区带来的安全隐患。 (收稿 日期 2010—11—20) (上接第63页)充填控矿，蚀变强度大，控矿作用明 显 。 (2)化探异常明显。熊耳山北坡金、银多金属 矿点及地球化学异常的分布组合特点：以范庄矿区 东部宽坪沟为界，东部主要为金矿点，1／5万分散流 异常以Au，Ag和高温元素组合为主；西部主要为银 铅 矿 点，分 散 流 异 常 为 Ag，Ph等 中低 温 元 素组合为主。范庄矿区位于二者的结合部，银、铅 (金)多金属矿化强烈，矿区Ag，Ph(Au)1／5万土壤 地球化学异常与矿化蚀变带分布吻合较好，找矿标 志明显。 (3)矿区矿化以银、金 为主，共伴铅、铜 以及 VMS铁矿床等，有利于综合勘查和综合开发，南部 金矿脉作为独立开采矿种，具有较大的经济意义。 (4)矿石选冶性能良好。本区矿石与西邻的铁 炉坪矿石类型基本相同，控矿构造类型更丰富，类比 铁炉坪矿床及民采情况，矿石具有易采、易选、易于 综合回收的特点，开发前景良好。 (5)对北部和南部部分矿脉地和浅部进行初 步的勘查工作 ，找矿效果良好，北部矿化蚀变带提交 银资源储量 1 30 t，南部矿化蚀变带提交金资源储量 3．4 t；矿区面积大，大多数矿脉工作程度低，具有较 大的找矿空间，预测银、金、铅资源潜力巨大。因此， 通过加大勘查投入力度，加强中深部的找矿工作，很 有希望找到一个大型的银铅金多金属矿床，取得勘 查开发的较大突破，也将会给地方经济发展带来巨 大的社会和经济效益。 (收稿 日期 2010-10-10) 1 05