采空區(qū)處理技術(shù)的探討.doc

采空區(qū)處理技術(shù)的探討摘 要：論述礦山常用幾種采空區(qū)處理以及類框架結(jié)構(gòu)支撐采空區(qū)的技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用條件和使用時(shí)的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：采空區(qū)處理 類框架結(jié)構(gòu)Abstract：This paper discusses several typical disposal methods of hollow areas，plus technical features，application precondition and precautions Key words：Disposal of mined out areas；Framelike structure1 前言地下礦床開采必然形成采空區(qū)，而采空區(qū)的形成，使周邊一定范圍的巖體應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致巖石變形、破壞和移動(dòng)，成為生產(chǎn)的安全隱患。為了減少巖石和地表移動(dòng)幅度，減慢其移動(dòng)的發(fā)生和發(fā)展，防止大面積的地壓活動(dòng)，必須對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。對(duì)于礦山地下開采遺留的采空區(qū)，處理方法通常有封閉、崩落、加固和充填四種。但由于各個(gè)礦山的具體條件不同，各個(gè)采空區(qū)位置、形態(tài)特征各異，對(duì)每個(gè)采空區(qū)的處理方法，常常不盡相同。如何針對(duì)采空區(qū)的特點(diǎn)和條件，綜合考慮影響其處理方法決策的各種因素，并應(yīng)用先進(jìn)的手段和方法，從眾多方案中確定出在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全可靠性等方面總體效果最佳的采空區(qū)處理方案，是多采空區(qū)礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。2 采空區(qū)處理形式一般處理方法根據(jù)不同采空區(qū)的特征，其處理方法有以下幾種：(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)段與采空區(qū)隔開；(4)用各種材料，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)合處理采空區(qū)；(7)疏通空區(qū)與密閉空區(qū)；(8)以上2種或幾種不同方法聯(lián)合處理空區(qū)。在以上多種采空區(qū)處理技術(shù)中，又可以歸納為：充、崩、撐、封等4種具體使用方法。各種形式都有一定的適用條件和局限性。2.1 充填法處理采空區(qū)充填法充填采空區(qū)依靠尾砂等充填體支撐圍巖，使圍巖保持穩(wěn)定狀態(tài)。其適用條件是：(1)地表需要保護(hù)時(shí)。(2)為控制巖層移動(dòng)危及井下設(shè)施或作業(yè)區(qū)段的有害影響，采用其它方法達(dá)不到目的或不合理時(shí)。充填法一般有：全尾砂充填、分級(jí)尾砂充填、水砂充填、膠結(jié)充填、干式充填等充填法。此法的優(yōu)點(diǎn)是可減少巖層和地表移動(dòng)，防止大面積地壓活動(dòng)并有利于解決選礦尾砂和掘進(jìn)廢石的堆放問題。和其它幾種處理方法相比，充填法投資大、費(fèi)用高、工藝復(fù)雜，但綜合考慮在經(jīng)濟(jì)上還是合理的。2.2 崩落圍巖處理采空區(qū)崩落空區(qū)上部和周圍的巖石來充填空區(qū)。以解除空區(qū)周圍的應(yīng)力集中，并形成緩沖層，以防止在伯婆上部巖層時(shí)引起的空氣沖擊波對(duì)巷道、設(shè)備和人身的危害，并根據(jù)具體情況，在有關(guān)地點(diǎn)設(shè)置隔離墻與采空區(qū)隔絕。它適用于：(1)地表允許崩落時(shí)。如果地表需要保護(hù)，則礦體埋藏很深。(2)回采礦柱和處理空區(qū)同時(shí)進(jìn)行時(shí)。但礦石損貧指標(biāo)高，適用于價(jià)值或品位不高的礦體開采。(3)各種穩(wěn)定性圍巖。但用強(qiáng)制崩落時(shí)，其穩(wěn)定性應(yīng)能保證放頂工程穩(wěn)定和作業(yè)安全。崩落圍巖的方法有強(qiáng)制崩落和自然崩落兩種或兩種相結(jié)合。前者需要投人工程和增加處理成本，而后者要有合適的圍巖自然崩落條件，且效果不易控制。此法和充填法比較，簡(jiǎn)單易行，成本較低。2.3 以永久性礦柱或人工礦柱支護(hù)采空區(qū)借永久礦柱支撐空區(qū)頂板，是一種簡(jiǎn)單而有效的處理方法。礦柱包括規(guī)則的與不規(guī)則的礦柱；頂?shù)字烷g柱；為控制巖層移動(dòng)專門保留的安全礦柱或隔離礦柱。在滿足采空區(qū)要求的條件下，永久礦柱應(yīng)盡量保留在貧礦帶或非工業(yè)礦帶。此法適用于：水平及緩傾斜中厚以下礦體；礦巖穩(wěn)固與結(jié)構(gòu)面少；礦石品位不高，價(jià)值不大或?qū)ｉT留下貧礦石礦柱；采空區(qū)規(guī)模不大或地表有重要建筑物等情況。此法技術(shù)簡(jiǎn)單，空區(qū)處理費(fèi)用低。采用此法時(shí)常犧牲部分表外或表內(nèi)礦石，一要開展巖體移動(dòng)觀測(cè)；二要封閉部分采空區(qū)，避免與生產(chǎn)區(qū)段相通，防止氣浪沖擊破壞。2.4 封閉和隔離空區(qū)封閉和隔離空區(qū)就是把空區(qū)通向生產(chǎn)區(qū)域的通道密閉或隔離，以防止空區(qū)周圍巖石突然冒落時(shí)發(fā)生的空氣沖擊波對(duì)生產(chǎn)區(qū)域的危害。此法主要用于邊遠(yuǎn)的孤立空區(qū)，既可獨(dú)立使用，也可以與其它方法聯(lián)合使用。隔離措施如下：(1)封閉空區(qū)至所有生產(chǎn)區(qū)的通道：(2)在適當(dāng)?shù)胤绞箍諈^(qū)與地表相通；(3)在適當(dāng)位置留下礦柱隔離空區(qū)；(4)留足夠厚的礦石墊層與其下部生產(chǎn)區(qū)段隔離等。密閉空區(qū)的方法有巖石阻波墻、混凝土阻波墻、齒狀阻波墻和緩沖型阻波墻等。隔離墻厚度根據(jù)采空區(qū)大小具體確定。3 新型采空區(qū)處理方法的分析研究3.1 類框架結(jié)構(gòu)支撐采空區(qū)類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)主要是利用表外礦石柱，或部分低于經(jīng)濟(jì)開采條件的表內(nèi)礦石柱并結(jié)合富礦體開采使用人工礦柱，在水平與垂直方向不規(guī)則地分隔采空區(qū)，使連續(xù)空區(qū)變?yōu)楠?dú)立空區(qū)，變大空區(qū)為小空區(qū)，讓其自然片落圍巖充填空區(qū)而與生產(chǎn)礦段隔離。這種空區(qū)處理方法的適用條件為：礦石量不大(數(shù)百萬噸)、礦體連續(xù)性差(連續(xù)礦體占12以下)、礦床開采深度不大(不超過500m600m)及原巖殘余地應(yīng)力不大(不超過15MPa20MPa)的礦區(qū)。封、充、崩的采空區(qū)處理方法都要付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，增加作業(yè)時(shí)間，消耗人力物力，而類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)是成本相對(duì)較低而且有效的方法。廣東河臺(tái)金礦云西礦區(qū)使用此技術(shù)兩年時(shí)間便使礦石出礦二次損失率由5幾乎降為0，二次貧化率由37降至不足10，出礦品位相對(duì)提高lgt以上。其主要技術(shù)特點(diǎn)是：(1)該技術(shù)屬礦柱支撐空區(qū)范疇，而與礦山生產(chǎn)同步進(jìn)行，不像嗣后充填或崩落那樣，需另投入工程與耗費(fèi)時(shí)間；(2)它所形成的人工礦柱既是回采富礦的正常生產(chǎn)投入，費(fèi)用已由采出高品位礦石補(bǔ)償，又是類框架結(jié)構(gòu)的組成部分；(3)它既貫徹礦床開采四項(xiàng)原則，又需損失部分表外礦石或低于當(dāng)前開采經(jīng)濟(jì)條件的表內(nèi)礦石；(4)中段探清礦體規(guī)劃設(shè)計(jì)先行，施工設(shè)計(jì)后行，人工礦柱先構(gòu)筑，礦房回采后進(jìn)行，干式充填采礦法先回采，淺孔留礦采礦法后實(shí)施。類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)特別適合于賦存開采技術(shù)條件：(1)適合淺孔留礦法或空?qǐng)霾傻V法開采技術(shù)條件的礦床；(2)開采總深度在500m以上，即所謂淺部開采的礦山；(3)礦體開采厚度、傾角沒有什么限制；(4)礦巖不是十分破碎，屬于中等穩(wěn)固以上礦體；(5)礦床中有高品位富礦囊或貴金屬礦體更佳，若是屬賤金屬即變成留低品位自然礦柱自然支撐采空的處理方法；(6)礦井中要有充填料貯倉或有足夠充填料來源；在貫徹應(yīng)用類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理新技術(shù)時(shí)，仍需注意下述幾個(gè)問題：(1)要搞好探清礦體規(guī)劃設(shè)計(jì)。由權(quán)威技術(shù)人員提出中段礦體總體規(guī)劃設(shè)計(jì)意見，然后組織地、測(cè)、采技術(shù)人員與其它管理人員共同討論，通過探討研究而形成共識(shí)，群策群力，將采空區(qū)處理技術(shù)落實(shí)于礦體開采之前。(2)礦區(qū)存窿礦石量不宜太多。一般為月出礦量的15倍20倍，即是說最好在主要礦體采用三強(qiáng)作業(yè)技術(shù)，縮短礦房出礦時(shí)間，不應(yīng)超過05a 08a。(3)采場(chǎng)回采過程中如遇破碎或不穩(wěn)巖層，應(yīng)加強(qiáng)采場(chǎng)支護(hù)工作，采用錨桿、錨網(wǎng)、錨索等支護(hù)手段，減少采礦及出礦的礦石貧化。(4)每個(gè)中段的礦體回采，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，先富后貧先大后小，但應(yīng)把所有探清礦體一并回收，絕不能創(chuàng)造礦體二次回采條件。(5)作好年、季、月計(jì)劃，應(yīng)每月布置幾個(gè)重點(diǎn)工程，以加快回采與出礦作業(yè)。3.2 隔絕封閉和充填聯(lián)合法隔絕封閉和嗣后廢石充填形成巖石墊層處理采空區(qū)的方法，是一種簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)的采空區(qū)處理方法，它通過封閉隔離層的隔離與支護(hù)作用，既能緩解生產(chǎn)中段的應(yīng)力集中，提高圍巖的穩(wěn)固性，又能把上部采空區(qū)及覆蓋松散巖石與生產(chǎn)中段隔離開來，避免在覆蓋巖石下放礦，從而大大降低了采礦綜合貧化率和損失率。同時(shí)，結(jié)合人工混凝土底板淺孔留礦采礦法形成人工混凝土隔離底柱，可大幅度減少礦柱礦量，提高礦石回收率，有利于礦塊礦量的及早回采，并緩解了礦山三級(jí)礦量的緊張狀態(tài)。此方法不僅在技術(shù)上可行，而且經(jīng)濟(jì)上合理。3.3 新技術(shù)應(yīng)用前景我國(guó)巖金、砂金與伴生金的比例為7O.5：12.4：17.1，而巖金礦山絕大多數(shù)為石英脈型礦床，地下開采比重達(dá)75以上，而又以各種空?qǐng)霾傻V法約占50左右。按我國(guó)目前黃金產(chǎn)量181t以及上述條件，平均出礦品位4gt與90選冶回收率推算，每年可產(chǎn)生472萬m3的采空區(qū)。所以，此法在我國(guó)巖金礦山推廣應(yīng)用前景是非常廣闊的。然而，我國(guó)黃金礦山中85屬于中小型礦山，這些礦山開采多屬薄礦體的石英脈型，空?qǐng)霾傻V法或淺孔留礦法比例很尺，其形成的采空區(qū)因?yàn)榈V體連續(xù)性差，或連續(xù)空區(qū)體積小，或礦巖非常穩(wěn)同，一般都不予處理，除非出現(xiàn)下列情況：(1)開采深度超過500600m，巖伴殘余地應(yīng)力大于1520MPa，空?qǐng)龇ú蓤?chǎng)礦石產(chǎn)生離層現(xiàn)象，或巖爆現(xiàn)象頻繁發(fā)生；(2)采空區(qū)體積甚大且連續(xù)，如不處理將會(huì)發(fā)生重大安全事故；(3)采空區(qū)離地表近，且地表需凄保護(hù)。但上述這些礦山數(shù)不足黃金礦山總數(shù)的l。需對(duì)礦山具體情況作出分析后做出最優(yōu)的處理方案。4 結(jié)語初開發(fā)的礦山，在設(shè)計(jì)階段或生產(chǎn)初期就確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效合理的采空區(qū)處理方法并付諸實(shí)施；對(duì)于生產(chǎn)多年的老礦山，先組織人力調(diào)查形成的采空區(qū)，再根據(jù)調(diào)查結(jié)果結(jié)合實(shí)際情況來確定合適的方案。類框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理