三道莊鉬鎢礦1350復合空區(qū)處理技術研究

張五興，宋嘉棟，谷新建

(1.洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司， 河南欒川縣 471500;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙410012;3.湖南科技大學能源與安全工程學院， 湖南湘潭市 411201)

三道莊鉬鎢礦1350復合空區(qū)處理技術研究

張五興1，宋嘉棟2，谷新建3

(1.洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司， 河南欒川縣 471500;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙410012;3.湖南科技大學能源與安全工程學院， 湖南湘潭市 411201)

針對三道莊鉬鎢礦1350復合空區(qū)的特點，采用地表深孔一次爆破崩落的方法進行了處理，消除了地下采空區(qū)的安全隱患，獲得了滿意的采空區(qū)處理效果，為礦山露天開采安全生產提供了保障。這種處理方法具有效率高、作業(yè)安全、投入少的明顯優(yōu)點，對國內同類型礦山采空區(qū)的處理具有參考意義。

復合空區(qū);空區(qū)處理;深孔爆破

1 空區(qū)狀況

三道莊鉬鎢礦區(qū)揭露地層北部主要為透輝石石榴子石矽卡巖、南部為透輝石硅灰石角巖。礦體主要賦存在透輝石石榴子石矽卡巖和透輝石硅灰石角巖中，鉬平均品位0.114%。無巖漿巖出露。區(qū)內有4條破碎帶，巖層節(jié)理和層理不發(fā)育，南部破碎帶較寬，破碎帶巖層裂隙較多，f=10～15，區(qū)內節(jié)理裂隙發(fā)育，采場頂板容易冒頂垮落，在8采區(qū)6#與7#采場之間有破碎帶通過。

1350復合空區(qū)自上而下分為1370、1350、八采區(qū)空區(qū)、1340四層空區(qū)，面積共17263 m2，體積共205500 m3，采用高密度電法探測得到的1350復合空區(qū)參數見表1。該空區(qū)具有面積大、礦柱少、跨度大、高度高等特點，且空區(qū)之間復合重疊，甚至相互連通，空區(qū)形態(tài)極其復雜。

表1 空區(qū)參數

1370空區(qū)位于1373～1379 m標高之間，空區(qū)跨度16～19 m，高度5.5 m左右，最大高度6.2 m，為盲空區(qū)，面積約263 m2，空區(qū)頂板至臺階面的原巖層厚度大部分在12 m左右。1350空區(qū)位于1345～1366 m 標高之間，高度 6.5，10，14，17 m 不等，空區(qū)頂板距臺階面的厚度為25～35 m，頂板標高變化較大;空區(qū)內雖有4個較大礦柱支撐，但空區(qū)跨度相當大，跨度為40～60 m，空區(qū)頂板連續(xù)暴露面積大;空區(qū)分布范圍廣，空區(qū)分別與下部八采區(qū)空區(qū)、1340空區(qū)重疊復合，區(qū)內空區(qū)面積達10000 m2。八采區(qū)空區(qū)完全復合在1350空區(qū)下方，自東向西有1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共 7 個采場，其中 1#、2#、3#采場為深孔采場，與 1350 空區(qū)相互采透;4#、5#、6#、7#采場為淺孔采場，空區(qū)高度相對較低，為13 m左右，與1350空區(qū)之間隔層原巖厚度為12 m左右，小于最小安全厚度。1340空區(qū)完全復合在1350空區(qū)下方，空區(qū)高8 m，跨度20 m，空區(qū)面積2000 m3。1350空區(qū)與1340空區(qū)之間隔層原巖厚度為8～10 m，小于最小安全厚度。

2 空區(qū)處理方案選擇

采空區(qū)處理方案的優(yōu)劣直接影響到礦山開采的經濟效益和安全生產，而采空區(qū)處理方案的選擇又是非常復雜的。對于礦山采空區(qū)的處理，目前國內外主要采用封閉、崩落和充填法，或者將這3種方法相結合的“組合法”進行處理［1］。如何針對采空區(qū)的特點和條件，綜合考慮影響其處理方案決策的各種因素，并應用先進的手段和方法，從眾多方案中選擇在技術、經濟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)礦山生產的重要環(huán)節(jié)［2］。

三道莊鉬鎢礦處理空區(qū)的目的是為了進行露天開采，采用封閉法和充填法進行采空區(qū)處理不能為露天開采創(chuàng)造有利條件，在經濟上、技術上、時間上都是有困難的。因此，封閉法、充填法及其組合法，都不能達到三道莊露天礦區(qū)開采的要求。井下工程和大多數采空區(qū)已經垮塌，大部分礦柱已嚴重破壞，人員和設備已無法再進入采空區(qū)，能夠進行井下崩落處理的采空區(qū)，又滿足不了露天礦安全生產的要求，所以不必再到井下進行空區(qū)處理［3］。根據上述的特點，對于三道莊鉬鎢礦1350復合空區(qū)可以采用深孔一次崩落和深孔分次崩落兩個方案法進行處理，2個方案的比較見表2。

表2 方案比較

由上述分析比較可以看出，深孔一次崩落法雖然工程量大，工人勞動強度大，施工組織困難，爆破后大塊率較高，但該法作業(yè)安全性好，成本低，能與生產有效結合，因此選擇采用深孔一次崩落法進行處理，即以露天礦臺階坡面和地下采空區(qū)作為爆破自由面，在露天礦臺階上向下鉆鑿深孔，爆破法一次崩落采空區(qū)頂板和采空區(qū)之間的間柱，消除地下采空區(qū)對露天開采帶來的安全隱患。該處理方法施工周期短，安全可靠，能有效治理三道莊鉬鎢礦1350復合空區(qū)的安全隱患，能保證人員、設備作業(yè)安全。

3 深孔一次崩落法處理空區(qū)方案

根據1350復合空區(qū)的分布形態(tài)、賦存情況，采用自拉槽深孔一次崩落法進行處理，如圖1所示，即將深孔布置于空區(qū)上方，以采空區(qū)上方中間位置的1～2個深孔為中心，采用孔內分段，以空區(qū)為自由面自下而上爆破，形成從采空區(qū)直通地表的自拉槽;周邊深孔以自拉槽為自由面?zhèn)认虮?，一次將頂板崩落至采空區(qū)中，填實處理空區(qū)。鉆孔應穿透采空區(qū)頂板。當鉆孔遇到礦柱時，鉆孔應穿透礦柱和下層空區(qū)頂板。再遇到下層空區(qū)礦柱時，鉆孔超過下層空區(qū)頂板水平2～3 m即可。

圖1 自拉槽深孔一次崩落法鉆孔布置

孔網參數為7.0 m×5.0 m，三角型方式布孔?？拙酁?.0 m，排距為5.0 m。其中前排孔抵抗線控制在4.5～5.0 m，孔距加密到6.0～6.5 m。為進一步精確空區(qū)邊界及頂板厚度，確保穿孔質量，設計并實施48個探測孔，探測孔穿透空區(qū)，探不到空區(qū)時探測孔孔深為40.0 m。1350復合空區(qū)處理總面積19000 m2，共布置炮孔850個，總孔深25120 m。采用KY－250牙輪鉆機穿孔，炮孔直徑250 mm。

由于1350復合空區(qū)處理面積大，爆破縱深達180 m，后排爆破抵抗線大，夾制性大，為確保西南1350復合空區(qū)頂板能夠崩落，在1350復合空區(qū)中間大礦柱鉆鑿深孔，減小后排深孔孔底抵抗線，給西南面1350復合空區(qū)爆破創(chuàng)造自由面。爆破使用銨油炸藥，采用孔內連續(xù)裝藥。起爆藥為2#巖石炸藥，起爆藥量一般在總藥量的5%以上。采用山東澳瑞凱單孔起爆網絡，起爆點設置在前排中央孔附近，從中間成V型向兩邊傳爆?？刂婆挪捎秒p發(fā)導爆管雷管連接。

4 采空區(qū)處理效果

三道莊鉬鎢礦從2010年2月至2010年6月，對C區(qū)中部的1350復合空區(qū)進行了深孔一次崩落法處理，面積共17263 m2，體積共205500 m3，取得了較好的采空區(qū)處理效果，主要技術經濟指標見表3。

表3 主要技術經濟指標

5 結語

三道莊鉬鎢礦與有關科研院所合作，在充分分析研究空區(qū)狀況的基礎上，采用自拉槽深孔一次崩落法對1350復合空區(qū)進行了有效處理，處理空區(qū)面積達17263 m2，體積205500 m3，取得了比較滿意的處理效果。事實證明:在露天采場臺階鑿下向深孔，以臺階坡面和地下采空區(qū)為自由面，深孔一次崩落采空區(qū)頂板和采空區(qū)之間的間柱，是露天采場內實現空區(qū)處理的有效方法。該方法成本低、工藝簡單、效率高，作業(yè)環(huán)境好［5］。1350復合空區(qū)的有效處理為三道莊礦區(qū)的安全生產和均衡生產創(chuàng)造了條件。

［1］ 王春毅.露天中深孔爆破處理地下多層復合空區(qū)的實踐［J］.爆破，2008，25(3):36－38.

［2］ 劉敦文，古德生，徐國元.地下礦山采空區(qū)處理方法的評價與優(yōu)選［J］.中國礦業(yè)，2004，13(8):52－55.

［3］ 張東方.露天空區(qū)處理工藝技術方法探索［J］.金屬礦山，2009，397(7):24－26.

［4］ 張東方.露天空區(qū)處理工藝技術方法探索［J］.金屬礦山，2009，397(7):24－26.

［5］ 秦豫輝，程秀升，李春曉，等.三道莊礦區(qū)不規(guī)則空區(qū)的處理［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2004，24(1):27－29.

2011－03－08)

張五興(1964－)，男，河南伊川人，主要從事礦山生產技術管理工作。