鉛硐山礦利用廢石充填井下采空區(qū)方案研究

郭康勝

摘 要：簡(jiǎn)要概述了鉛硐山鉛鋅礦井下開采產(chǎn)生的廢石外排現(xiàn)狀，以及1280中段采空區(qū)、1230中段潛在采空區(qū)情況。結(jié)合建設(shè)綠色礦山要求，為了充分利用井下已有采空區(qū)排放廢石，從安全性、可利用方面和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)廢石外排進(jìn)行了分析論證和可行性研究，提出了利用現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)施和井下采空區(qū)排放廢石的可行性方案設(shè)計(jì)，同時(shí)該方案已在1 330m中段實(shí)施并取得了良好的效果。實(shí)踐證明，該方案不僅最大限度地降低了廢石外排，減少了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)降低了廢石排放成本，帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：采空區(qū) 充填 廢石 經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（c）-0042-03

Astract：Briefly summarizes the qiandongshan lead-zinc mine underground mining waste rock produced outside the status quo， as well as 1280 middle goaf，potentially mined-out area in the middle of 1230.Combining the construction of green mining， in order to make full use of existing underground goaf discharge waste rock，from the aspects of safety，available and economical efficiency of waste rock outside analyzed feasibility studies，and proposed the use of the existing transportation facilities and underground goaf discharge of waste rock the feasibility of the scheme design，at the same time，the scheme was implemented in the 1 330 m middle and achieved good results.Practice has proved that the scheme not only minimize the waste rock outside，reduce the pollution to the environment，and reduce the emissions of waste rock cost，bring certain economic benefits.

Key Words：Goaf；Filling；Waste rock；Economic benefits

鉛硐山鉛鋅礦是第三批國家級(jí)綠色礦山試點(diǎn)單位，有責(zé)任在綠色礦山建設(shè)方面做出更突出的成績。為了減少廢物外排，經(jīng)過研究，對(duì)井下可利用的采空區(qū)加以充分利用，利用采空區(qū)排放采礦廢渣，使部分廢石不出坑就地消納，緩解了廢石場(chǎng)庫容壓力，并節(jié)約了提升和運(yùn)輸廢石所產(chǎn)生的能源消耗。從開采源頭控制固體廢物的資源化利用，減少廢石外排，相對(duì)延長了廢石場(chǎng)的服務(wù)年限。

長期堆存在蔣家溝廢石場(chǎng)的廢石容易造成環(huán)境污染。利用采空區(qū)排放采礦廢石，有助于地表生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，從消極的后期治理轉(zhuǎn)為積極的源頭控制，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

1 可利用采空區(qū)概述

鉛硐山礦主要采用分段空?qǐng)龇ê蜏\孔留礦法采礦法，采空區(qū)采用崩落圍巖充填處理，地表允許塌陷，因而，采場(chǎng)回采結(jié)束后很難找到可利用的采空區(qū)。隨著開采中段的下降，礦體側(cè)伏角變緩，當(dāng)開采到1 280 m中段時(shí)，礦體端部的側(cè)伏角小于上覆圍巖的穩(wěn)定堆積角，使得端部采空區(qū)暫時(shí)不被圍巖充填?；谶@種情況，及時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行研究，留置部分間柱暫時(shí)不回采以隔斷上覆圍巖而保證回采空區(qū)的安全存在，然后對(duì)其加以充分利用，以最大限度的排放井下廢渣。見圖1采空區(qū)縱剖面圖。

該研究利用1 230～1 330m之間的采空區(qū)分為兩部分：1280中段已有的采空區(qū)和1230中段潛在的采空區(qū)。1280中段1號(hào)礦體9間柱以西為一連續(xù)采空區(qū)，空區(qū)頂部最大高程為1 315 m，對(duì)應(yīng)上部1330中段10采空區(qū)為一寬4 m、長20 m、高20 m的錐形狀，對(duì)應(yīng)下部1230中段是潛在采空區(qū)。1280中段及1230中段可利用空區(qū)邊緣暫時(shí)留置滯后回采的間柱以保證足夠的排放空間，并保證上部排放廢石作業(yè)的安全。

2 利用采空區(qū)排放廢石方案簡(jiǎn)況

在9采空區(qū)頂部與1330中段之間開掘溜渣井，在1330中段布設(shè)排渣硐室和排渣線路。井下廢石匯集到1330中段后，一般由3t架線式電機(jī)車牽引0.5 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運(yùn)至溜渣井上口處，采用人工翻卸，將廢石排入采空區(qū)。見圖2工程平面圖。溜渣井上下口位于礦體下盤灰?guī)r中，穩(wěn)固，無裂隙水和溶洞，其斷面規(guī)格2 m×2 m、垂高24.8 m、傾角70°。溜渣井上口設(shè)計(jì)有卸礦坑，并安裝格篩，起到安全防護(hù)作用。卸渣硐室規(guī)格6 m×4 m，其周圍安裝護(hù)欄設(shè)施。排渣線路大部分利用已有巷道。

3 利用方案安全評(píng)價(jià)

根據(jù)鉛硐山礦圍巖性質(zhì)，構(gòu)造特征，礦體的傾角、厚度、長度及礦床的埋深和選用的采礦方法確定移動(dòng)角：上盤60°，下盤65°，側(cè)翼70°，并確定移動(dòng)范圍。1280-1-9采采空區(qū)最大高程為1 315 m，根據(jù)應(yīng)力分布，在空區(qū)頂部15 m巖層內(nèi)形成一定的承壓拱。在一定時(shí)期內(nèi)，空區(qū)頂部的巖層是穩(wěn)固的，不會(huì)自然跨落。

隨著中段開采下降，1230-1-9采成為潛在采空區(qū)，與對(duì)應(yīng)上部1280-1-9采采空區(qū)形成一連續(xù)采空區(qū)，據(jù)上下盤巖石移動(dòng)角，圈定空區(qū)頂部巖層承壓拱的范圍。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，空區(qū)頂部的巖層是穩(wěn)固的，溜渣井及相關(guān)措施工程是安全的，可以往1230-1-9采采空區(qū)排放廢石。

4 可利用采空區(qū)空間計(jì)算

根據(jù)崩落圍巖自然安息角（38°），確定廢渣堆積的斜面，再結(jié)合礦體的采幅范圍來計(jì)算采空區(qū)的體積大小。據(jù)空區(qū)縱剖面圖及橫斷面圖來計(jì)算采空區(qū)的體積。

4.1 1280中段已采空區(qū)

V1=S×K=784 m2×11.68 m=9 157.12 m3

F1=V÷X=9 157.12 m3÷1.75=5 232.64 m3

式中：V—充填空間體積（m3），S—縱剖面空間面積（m2），K—橫斷面空間寬度（m3），F(xiàn)—排放巖體實(shí)方量（m3），X—松散系數(shù)，取值1.75。

4.2 1230中段潛在采空區(qū)

1230中段10采：

V2=S×K=1 190 m2×6.31 m=7 508.9 m3

F2=V÷X=7 508.9 m3÷1.75=4 290.8 m3

1230中段9采：

V3=S×K=3 002 m2×23.3 m=69 946.6 m3

F3=V÷X=69 946.6 m3÷1.75=39 969.48 m3

V總=V1+V2+V3=9 157.12 m3+7 508.9 m3+69 946.6 m3= 86 612.62 m3

F總=F1+F2+F3=5 232.64 m3+4 290.8 m3+39 969.48 m3≈ 4.9萬m3

經(jīng)計(jì)算可知，最終可利用采空區(qū)空間為8.6萬m3，可排放廢石巖體量為4.9萬m3。

5 經(jīng)濟(jì)性分析

該研究利用井下采空區(qū)排放廢石方式與目前礦山井下廢石外排方式進(jìn)行可比性分析，可以了解它的經(jīng)濟(jì)性。

方案1：利用采空區(qū)排放廢石

廢石集中到1330中段后，由電機(jī)車牽引運(yùn)輸至溜渣井排廢硐室處，采用人工翻卸，將廢石排入采空區(qū)。運(yùn)輸線路大部分利用已有工程，新投入的工程量很小，如卸渣硐室、調(diào)車場(chǎng)、局部彎道、溜渣井等。

方案2：運(yùn)往坑外后倒運(yùn)至廢石場(chǎng)

廢石集中到1330中段后，由電機(jī)車牽引運(yùn)輸至1330坑外臨時(shí)堆渣場(chǎng)，然后采用汽車倒運(yùn)至2號(hào)格欄壩上部的廢石場(chǎng)內(nèi)。坑口現(xiàn)有錨橋及相關(guān)措施工程，外排的廢石包含人工翻渣、鏟車鏟運(yùn)、大車二次倒運(yùn)等整個(gè)工作。兩種方案比較見表（表1）：

通過以上綜合分析比較可以看出，利用采空區(qū)排放廢石，最大限度地降低廢石外排，減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)相對(duì)降低了廢石排放成本，帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

鉛硐山鉛鋅礦對(duì)礦山井下采場(chǎng)廢石排放方案進(jìn)行了優(yōu)化比較，最終確定利用采空區(qū)排放廢石，該方案成分利用了井下已有空間就地消納廢石，減少了固體廢物外排對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響，達(dá)到了人與自然的和諧共處。因此，礦山企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該借鑒該技術(shù)方案，在確保礦山安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能利用井下現(xiàn)有設(shè)施對(duì)采礦空區(qū)加以利用，這不僅符合國家綠色礦山建設(shè)的目標(biāo)要求，而且也最終實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一，意義重大。

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