廣西大新錳礦急傾斜礦體采空區(qū)處理

唐忠輝，劉志華，何華清，張麗云

(1.中信大錳礦業(yè)有限責任公司大新錳礦分公司，廣西 大新 532315;2.廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530021;3.中信大錳礦業(yè)有限責任公司，廣西 南寧 530029)

0 前言

廣西大新錳礦是中信大錳礦業(yè)有限責任公司的直屬礦山。大新錳礦于1958年發(fā)現，1959年由廣西大新縣政府組織開采，1985年進行采選規(guī)模為30萬t/a的擴建設計，1992年建成投產。2006年由中冶長天國際工程有限責任公司設計了大新錳礦南翼礦段60萬t/a地下開采工程，2015年可達到設計生產能力?，F正在進行大新錳礦擴能設計，設計產能將達到150萬t/a，主要包括南翼礦段60萬t/a地采工程擴能到100萬t/a、北中部50萬t/a地采工程。

大新錳礦地下礦山已形成約88.6萬m3采空區(qū)，目前東部地采，西北緩傾斜地采和中部急傾斜采礦的采場已經出現空區(qū)坍塌情況，采空區(qū)垮塌會引發(fā)地質災害及井下作業(yè)區(qū)人員和設備的傷害，所以采空區(qū)處理變得十分緊迫［1-3］。

1 地質情況和采礦方法

大新錳礦礦層賦存于上泥湓統(tǒng)榴江組泥灰?guī)r、鈣質泥灰?guī)r、硅質巖等過渡巖相內。屬典型的沉積碳酸錳礦床，其近地表為氧化錳礦。錳礦層共有3層，錳礦層的產狀與圍巖產狀一致，呈層狀產出，層位總體較穩(wěn)定。自上而下依次為Ⅲ礦層1.5～1.7 m，夾二0.5 ～1.0 m，Ⅱ礦層 1.7 ～2.7 m，夾一2～10 m，Ⅰ礦層1.5～1.8 m。Ⅰ礦層直接底板為泥質灰?guī)r、夾泥質巖，Ⅲ礦層直接頂板為硅質巖，一般厚0.05～0.3 m，往上為硅質灰?guī)r、泥巖。

礦巖松散系數均為1.5，自然安息角為50(°)，巖石密度 2.7 t/m3，礦石密度 3.13 t/m3，堅固系數：碳酸錳礦石為8～15，風化巖石為6，未風化巖石為10。上部礦體屬簡單水文地質條件，但330 m以下的礦石在潛水面以下，水文地質條件比較復雜。

目前南翼急傾斜中厚礦體主要采用垂直扇形中深孔分段空場法，如圖1。

圖1 垂直扇形中深孔分段空場法

2 常用空區(qū)處理的方法

目前，針對空場法采礦采空區(qū)的處理方法主要有封閉、崩落和充填3大類［4-6］。在實際的采空區(qū)處理過程中，各個礦山根據各自地質情況、采礦方法、開采深度、礦石的價值等因素來選擇具體的處理方案。

2.1 崩落法處理采空區(qū)

崩落圍巖處理采空區(qū)就是利用深孔、中深孔或藥室爆破崩落上下盤圍巖來充填空區(qū)，形成緩沖層，當頂部有大面積巖石突然垮落時，可以降低產生的沖擊氣浪，避免對設備、人員的傷害，同時可以降低應力集中，減少頂板巖石的支撐壓力。

通常，崩落圍巖按崩落的方式可分為自然崩落和強制崩落兩種。當開采傾斜、緩傾斜礦體，空區(qū)頂板爆破性較好時，非常適合利用自然崩落圍巖處理空區(qū);當開采急傾斜礦體形成的空區(qū)，往往由于頂板暴露面積不大而造成空區(qū)長時間存在隱患，此時可以采用局部強制崩落圍巖以充填采空區(qū)來消除隱患。

在使用崩落法處理采空區(qū)時要控制一次爆破崩落量，同時要疏通氣流流向，避免沖擊波造成重大損失。在采用崩落法處理采空區(qū)的同時要綜合考慮礦柱回收，用礦柱處理所產生的經濟效率來彌補崩落圍巖所支出的費用。

2.2 充填法處理采空區(qū)

當礦區(qū)地表不允許塌陷時，崩落處理采空區(qū)會造成地面塌陷，因此只能使用廢石、尾砂及膠結材料充填采空區(qū)。使用來充填體來支撐圍巖，可以大大減少圍巖應力和變形，保持礦房圍巖的相對穩(wěn)定。根據充填料的不同充填法可分為廢石充填法、尾砂充填法、膠結充填法。

充填料通常利用地表露天剝離的廢石、井下基建巷道掘進廢石和選礦廠選礦后的尾砂，使用充填法處理采空區(qū)需要建立充填系統(tǒng)，在采空區(qū)開鑿鉆孔、天井或充填管道等將充填料運送到井下采空區(qū)。使用充填法進行采空區(qū)處理，工程量大，成本高，系統(tǒng)復雜，但處理效果好。隨著充填工藝的改善以及結合礦區(qū)廢石、尾砂的處理，充填法將會進一步得到應用。

2.3 封閉處理采空區(qū)

封閉法處理采空區(qū)是利用封堵墻將采空區(qū)進行封堵，將工作區(qū)域和采空區(qū)進行隔離，即使發(fā)生垮落，氣流也不會造成作業(yè)區(qū)人員及設備傷害。是一種經濟合理且施工方便的采空區(qū)處理方法。但最主要的問題是選擇封閉位置及隔墻制作的厚度，這將直接影響封堵的質量，通常選擇與運輸巷聯通的穿脈及各種聯絡道作為封堵點，隔墻制作的厚度主要根據各個空區(qū)的大少來確定。封閉法還需要對地表移動帶進行監(jiān)測。

3 空區(qū)處理方法的選擇

大新錳礦空區(qū)處理以安全可靠、技術可行、經濟合理為原則［7-8］，同時考慮不影響現有生產及易于施工等。

大新錳礦急傾斜礦體主要主要分布在南翼礦段的東中部，目前剛進行露天轉地下開采，整體開采深度不大，地壓也不大，礦石圍巖比較穩(wěn)固，同時結合目前錳礦石的市場價格情況，采用封閉法處理采空區(qū)是一種技術可行、經濟合理的方法，方法如圖2。

圖2 急傾斜中厚礦體采空區(qū)處理方案

對于已經形成采空區(qū)的礦房，直接對穿脈進行封堵，對于新開的礦房先在各礦房開始回采段鑿巖道聯絡道制作隔墻，等回采結束后再在電耙道及穿脈制作隔墻進行封堵。

采用該方案，當空區(qū)發(fā)生大面積冒落時，可以防止井下作業(yè)區(qū)人員、設備免受沖擊波的傷害，保證生產的正常進行，同時，作為安全的處理措施可以防止人員誤入采空區(qū)而發(fā)生意外，同時此方案制作的隔墻可以作為風門，防止風流混亂，改善通風系統(tǒng)。

4 結語

采空區(qū)處理作為空場法采礦的重要環(huán)節(jié)，直接關系礦山安全和持續(xù)發(fā)展。目前，地下空區(qū)處理時擺在很多礦山面前的難題是隨著礦山不斷的開采，空區(qū)量在逐年增大，同時隨著開采深度的增加地壓也在不斷增加，所以結合礦山的實際情況選擇采空區(qū)處理方法非常重要。封堵處理采空區(qū)是投入少，切實可行的方案，但隨著逐步向深部開采，地壓增大，可以考慮結合礦柱回收選用崩落法。

［1］魏曉明，李長洪，張立新.急傾斜厚大礦體采礦方法的選擇［J］.金屬礦山，2014(4)：31 －34.

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