側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法在三道莊多層復(fù)合空區(qū)處理的應(yīng)用

楊森林 張紅照 徐英

摘要：河南省欒川縣三道莊露天礦是地采轉(zhuǎn)露采的特殊礦山，歷史上留下了大量地采空區(qū), 隨著露天臺(tái)階的逐步推進(jìn)，大量的地下采空區(qū)嚴(yán)重制約著露天開(kāi)采，空區(qū)處理已經(jīng)隨同露天生產(chǎn)同步進(jìn)行，本文介紹了三道莊礦區(qū)在目前條件下，處理露天采場(chǎng)下部大量多層采空區(qū)的方法,提出了三道莊礦區(qū)多層空區(qū)側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法處理應(yīng)具備的安全參數(shù)，規(guī)范了空區(qū)探測(cè)、場(chǎng)地準(zhǔn)備、穿孔、爆破及鏟裝施工規(guī)程，解決了采礦安全，殘礦回收利用問(wèn)題。特別是目前，我國(guó)礦產(chǎn)資源緊張的情況下，對(duì)于解決國(guó)內(nèi)同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時(shí)消除安全隱患，合理開(kāi)發(fā)具有參考意義。

關(guān)鍵詞：空區(qū)；參數(shù);露天礦；側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法

Flank to expose inclined hole gradually applied in three village multilayer complex goaf treatment

Xuying Yangsenlin zhanghpngzhao

（Luoyang City Construction & Engineering Co. Ltd，luanchuan, henna,471500）

Abstrac: Luanchuan County in Henan Province three Dao Zhuang open pit mine mining is special to opencast mining，The history of a lot of goaf，With the open step step by step，A large number of underground goaf restricts the opencast mining，Goaf treatment has been accompanied by the open pit production simultaneously，This paper introduces three Zhuang mining under current conditions，Method for treatment of open pit bottom large multilayer goaf，The three Dao Zhuang mine goaf flank exposed inclined hole multilayer gradually advancing process should have the safety parameters，Specification of the empty area, site preparation, perforation, blasting and shovel construction rules，To solve the mining safety, recovery of residual ore utilization，Especially at present, China's mineral resources shortage，To solve the same type of domestic mineral resources security，The effective use of resources, eliminate potential safety hazards, the reasonable development has reference significance。

Key words: goaf；parameter；open pit mine；Flank to expose inclined hole gradually advancing method

中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

三道莊礦區(qū)歷史上經(jīng)過(guò)30多年的地下開(kāi)采，在露天開(kāi)采境界內(nèi)形成了大量的地下不規(guī)則空區(qū)[1].，共有空區(qū)面積120萬(wàn)m2，空區(qū)體積1800萬(wàn)m3，而受空區(qū)影響的地質(zhì)資源占整個(gè)三道莊礦區(qū)資源總量的30～40%。由于大規(guī)模采空區(qū)群存在于當(dāng)前生產(chǎn)的露天境界內(nèi)，采空區(qū)極其復(fù)雜，這些采空區(qū)的長(zhǎng)期存在，嚴(yán)重影響了礦山的正常生產(chǎn)[3]，給礦山施工的人員和設(shè)備帶來(lái)了極大的安全威脅，殘礦資源回收難度大，危險(xiǎn)程度高。為了確保露天礦生產(chǎn)的安全，減少資源浪費(fèi)。隨著采場(chǎng)臺(tái)階的下降，空區(qū)處理的難度逐步加大，急需開(kāi)展三道莊露天礦空區(qū)處理與殘礦回收利用示范工程整體方案研究工作，通過(guò)空區(qū)處理方法及工藝設(shè)計(jì)，為今后的空區(qū)處理與殘礦回收工程設(shè)計(jì)提供技術(shù)規(guī)范。

多層復(fù)合空區(qū)：有相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)造帶，頂板巖石不穩(wěn)固，空區(qū)頂板連續(xù)暴露面積較大；上下層空區(qū)重疊復(fù)合，上層空區(qū)底板與下層空區(qū)頂板間的原巖厚度小于最小安全厚度。多層復(fù)合空區(qū)的處理可根據(jù)空區(qū)賦存形態(tài)及空區(qū)關(guān)聯(lián)性分一次或多次進(jìn)行處理，其主要方法有：側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法、中深孔切割崩落法以及并段臺(tái)階深孔崩落法[5]。本文主要介紹側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法。

1.三道莊礦區(qū)現(xiàn)狀

三道莊鉬礦床為我國(guó)重要的鉬資源基地，礦石地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)20億噸，位居亞洲第一，世界第三。三道莊礦自2003年地采結(jié)束后，井下巷道工程全部封閉，人員設(shè)備均無(wú)法進(jìn)入井下，空區(qū)和殘礦不能在井下處理和回收。礦區(qū)內(nèi)殘礦資源大部分礦體出露山坡，全部礦量均可用露天開(kāi)采法采出，采用露天開(kāi)采平均剝采比（1.2t/t）小，貧化、損失小，生產(chǎn)成本低。在露天境界范圍內(nèi)的采空區(qū)，在露天剝離時(shí)采用地表中深孔崩落法分區(qū)分類進(jìn)行處理，在地表將露天采場(chǎng)按空區(qū)分布進(jìn)行了區(qū)域劃分，對(duì)整個(gè)地下空區(qū)按危險(xiǎn)等級(jí)和處理難易程度進(jìn)行了系統(tǒng)科學(xué)的分類，對(duì)露天開(kāi)采和空區(qū)處理進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，按分期、分段進(jìn)行[7]；采用探測(cè)、監(jiān)測(cè)、采礦、處理并舉，探測(cè)先行系統(tǒng)作業(yè)法，對(duì)空區(qū)頂板先行探測(cè)，確認(rèn)空區(qū)頂板原巖厚度，同時(shí)對(duì)高危空區(qū)進(jìn)行巖移監(jiān)測(cè)，建立空區(qū)安全預(yù)警系統(tǒng)，形成了集探測(cè)、監(jiān)測(cè)、開(kāi)拓、采礦、鏟裝、運(yùn)輸、空區(qū)處理、安全預(yù)警為一體同步進(jìn)行，依實(shí)施法，分期分段的殘礦開(kāi)采技術(shù)體系。

2．側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法工藝

多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法適用于空區(qū)相互重疊且空區(qū)之間的隔層厚度小于最小安全厚度，無(wú)法在一個(gè)水平一次同時(shí)處理的多層空區(qū)處理。方案的主要特征：首先在滿足頂板最小安全厚度臺(tái)階采用單層空區(qū)處理的方法崩落第一層空區(qū)；再將臺(tái)階推進(jìn)至下一層空區(qū)側(cè)翼，布置斜孔崩落空區(qū)頂板，然后再一次將臺(tái)階推進(jìn)至空區(qū)側(cè)翼，布置斜孔崩落頂板，依次直至空區(qū)處理結(jié)束。

2.1多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法處理應(yīng)具備的安全參數(shù)

2.1．1天氣條件

為保證空區(qū)處理安全以及施工質(zhì)量，多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法處理不應(yīng)在雨季進(jìn)行，選擇在非雨季的晴天或陰天期間組織施工。非雨季進(jìn)行單層空區(qū)處理施工時(shí)，如果遇到暴雨天或長(zhǎng)時(shí)間的下雨應(yīng)停止施工，等雨停后再根據(jù)情況恢復(fù)施工。另外雷電、大霧天氣禁止實(shí)施空區(qū)處理爆破施工。

2.1.2地質(zhì)條件

根據(jù)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法的工藝特點(diǎn)，采用該法處理空區(qū)和回采殘礦人員和設(shè)備都沒(méi)有在空區(qū)直接頂板上作業(yè)，避免了空區(qū)不穩(wěn)定給人員和設(shè)備帶來(lái)的危險(xiǎn)。為此，地質(zhì)條件參數(shù)對(duì)采用該法影響小。

2.1.3空區(qū)頂板厚度參數(shù)

邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法處理的多層重疊空區(qū)上方覆蓋有較厚的虛碴，同時(shí)空區(qū)頂板原巖厚度小，空區(qū)隨時(shí)都可能出現(xiàn)垮塌。根據(jù)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進(jìn)法的工藝特點(diǎn)，采用該法處理空區(qū)和回采殘礦人員和設(shè)備都沒(méi)有在空區(qū)直接頂板上作業(yè)，避免了空區(qū)不穩(wěn)定給人員和設(shè)備帶來(lái)的危險(xiǎn)。為此，空區(qū)頂板厚度參數(shù)對(duì)采用該法影響小。

2.2臺(tái)階側(cè)翼推進(jìn)與場(chǎng)地準(zhǔn)備

最上層空區(qū)崩落處理后，從下一層空區(qū)的側(cè)面采用邊鏟裝邊探測(cè)的方式，小步驟推進(jìn)臺(tái)階，直至將臺(tái)階推進(jìn)至空區(qū)邊部時(shí)，立即停止向前推進(jìn)。然后平整場(chǎng)地，提前準(zhǔn)備黃泥、水等施工輔助材料，進(jìn)行空區(qū)處理鉆機(jī)施工準(zhǔn)備。

2.3穿孔施工

2.3.1孔網(wǎng)參數(shù)及孔深

穿孔采用351潛孔鉆進(jìn)行[2]，孔徑Φ140mm。根據(jù)巖石硬度（f=6-8）以及中深孔崩落處理空區(qū)的要求，空區(qū)側(cè)翼正常臺(tái)階炮孔采用6.0×4.0m孔網(wǎng)參數(shù)，孔深13.0m。前后排呈三角形錯(cuò)開(kāi)布置?？諈^(qū)邊部布置2-3排斜孔孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行加密，采用5.0m×3.0m的孔網(wǎng)參數(shù)。根據(jù)下部空區(qū)情況，在距空區(qū)最近的一排斜孔傾角65°-70°，第二炮斜孔傾角傾角70°-75°，第三炮斜孔傾角75°-80°。

2.3.2穿孔施工順序及技術(shù)要求

現(xiàn)場(chǎng)放孔時(shí)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的孔位進(jìn)行布孔，孔位誤差不得大于0.5m；穿孔施工必須先探測(cè)孔，禁止邊打探測(cè)孔邊打非探測(cè)孔；探測(cè)孔施工完畢后周邊炮孔孔深根據(jù)探測(cè)孔情況及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整原則為根據(jù)穿透空區(qū)的探測(cè)孔孔深周邊孔減少1.5m。

在施工過(guò)程中，要求施工人員對(duì)每個(gè)孔的孔位、孔深及施工中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全程跟蹤記錄，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向設(shè)計(jì)人員進(jìn)行聯(lián)系，然后根據(jù)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改補(bǔ)充。每個(gè)孔施工完畢后，必須對(duì)孔進(jìn)行保護(hù)，孔口周圍0.2米以內(nèi)巖粉必須清理干凈。在施工時(shí)由一人操作，一人在鉆邊觀察發(fā)現(xiàn)異常情況立即撤離并上報(bào)礦山主管部，由礦山領(lǐng)導(dǎo)組織人員對(duì)異常情況進(jìn)行評(píng)估分析，并采取措施排除危險(xiǎn)后再進(jìn)行施工，否則不準(zhǔn)施工。

2.3.3炮孔驗(yàn)收

炮孔施工完畢后，技術(shù)人員對(duì)施工炮孔的孔深、孔位、標(biāo)高、傾角等進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)量，檢測(cè)炮孔是否符合設(shè)計(jì)要求；查看亂孔、透孔、水孔的數(shù)量；所有炮孔驗(yàn)收后，發(fā)現(xiàn)施工炮孔不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔或提出補(bǔ)救措施。

2.3.4爆破施工及組織

炸藥類別為多孔粒狀銨油炸藥或或粉狀乳化炸藥，但水孔應(yīng)采用乳化炸藥?？變?nèi)采用連性柱狀裝藥結(jié)構(gòu)，打透空區(qū)的炮孔應(yīng)先吊孔堵塞，在下部采用巖粉充填1.5-2.0m后再進(jìn)行裝藥，孔口采用細(xì)巖粉密實(shí)充填， 充填高度3.5m。堵孔嚴(yán)禁用水沖或用金屬物通孔[4]。炮孔深度小于15m，爆破以前端臺(tái)階坡面為自由面進(jìn)行側(cè)向爆破。

2.3.5爆破后安全分析及殘礦鏟裝

空區(qū)爆破處理后，應(yīng)對(duì)爆區(qū)及周邊范圍封閉24小時(shí)，安全評(píng)估人員在24小時(shí)后對(duì)爆破后塌陷區(qū)及周邊空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行安全評(píng)估。爆區(qū)安全評(píng)估分兩步進(jìn)行，首先根據(jù)爆破后觀察到的現(xiàn)場(chǎng)塌陷情況，分析空區(qū)是否塌陷，然后技術(shù)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)爆堆進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)收的爆堆制作剖面圖；根據(jù)剖面圖爆堆形態(tài)與爆前空區(qū)形態(tài)進(jìn)行對(duì)照，按巖石松散系數(shù)法分析空區(qū)充填密實(shí)情況。周邊空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)估主要根據(jù)地壓監(jiān)測(cè)情況對(duì)周邊空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。

安全評(píng)估后，礦山再根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定鏟裝及臺(tái)階推進(jìn)方案。當(dāng)空區(qū)處理爆破后經(jīng)評(píng)估分析確定空區(qū)沒(méi)有崩落時(shí)，首先應(yīng)對(duì)爆區(qū)進(jìn)行封閉，禁止人員與設(shè)備入內(nèi)。未塌陷區(qū)內(nèi)鏟裝推進(jìn)應(yīng)從空區(qū)側(cè)翼進(jìn)行，先由臺(tái)階兩翼圍繞爆區(qū)周邊向中央小步距鏟裝“蠶食”推進(jìn)，邊鏟邊探。向前推進(jìn)的同時(shí)，從采空區(qū)邊界開(kāi)始，按6m×6m網(wǎng)度布置鉆孔探測(cè)空區(qū)情況。當(dāng)鏟裝至空區(qū)邊緣時(shí)，應(yīng)停止向前鏟裝，然后在安全區(qū)，空區(qū)頂板側(cè)翼鑿傾斜炮孔，對(duì)空區(qū)進(jìn)行二次處理。

綜上分析，三道莊露天礦地下空區(qū)采用以露天生產(chǎn)的同時(shí)使用側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法處理處理方案。即在露天剝離范圍內(nèi)的采空區(qū)，在露天剝離時(shí)采用側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進(jìn)法分區(qū)分類進(jìn)行處理，從1998年至2006年底，三道莊露天礦共處理空區(qū)107次，處理空區(qū)面積329336m2，處理空區(qū)體積319745m3，消除了大量隱患[2]，有效的解決了三道莊礦區(qū)采礦安全，殘礦回收利用問(wèn)題。特別是目前，我國(guó)礦產(chǎn)資源緊張的情況下，對(duì)于解決國(guó)內(nèi)同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時(shí)消除安全隱患，合理開(kāi)發(fā)具有參考意義。

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