開(kāi)采環(huán)境再造在隱患資源回采中的應(yīng)用

向 軍

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關(guān)市 512325）

開(kāi)采環(huán)境再造在隱患資源回采中的應(yīng)用

向 軍

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關(guān)市 512325）

摘 要：隱患資源的開(kāi)采條件極其復(fù)雜，回采難度大。凡口鉛鋅礦主礦體Sh-320m中段0#采場(chǎng)在回采過(guò)程中，由于受礦巖結(jié)構(gòu)破碎、斷層、采礦爆破震動(dòng)、空區(qū)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等因素的影響，發(fā)生了采場(chǎng)兩幫跨塌，導(dǎo)致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn)，形成隱患資源。通過(guò)再造開(kāi)采環(huán)境，構(gòu)建安全的回采條件，實(shí)現(xiàn)了隱患資源的安全高效回采。

關(guān)鍵詞：環(huán)境再造；隱患資源；垮塌區(qū)；機(jī)械化回采

隱患資源是指因受自然條件或人為因素影響其開(kāi)采難度大、回采率較低的難采資源。

凡口礦的Sh-320中段0#采場(chǎng)位于上部中段，為主礦體區(qū)域，礦體厚大、品位高，采用VCR法進(jìn)行回采，采場(chǎng)爆破后形成一個(gè)大的采空區(qū)，正利用遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行遙控鏟礦，由于受回采順序、礦巖結(jié)構(gòu)、斷層、地壓、采礦爆破、空區(qū)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等因素的影響，采場(chǎng)兩幫發(fā)生了跨幫，從而導(dǎo)致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn)，其影響范圍內(nèi)的資源開(kāi)采技術(shù)條件變得極為復(fù)雜，資源回收難度極大，須通過(guò)回采環(huán)境再造，以實(shí)現(xiàn)資源的安全高效回采。

1 　開(kāi)采環(huán)境分析

在眾多困擾隱患資源回收的因素中，采場(chǎng)的穩(wěn)定性無(wú)疑是首要因素，它伴隨著隱患資源回收的整個(gè)過(guò)程，是隱患資源安全回收的重要保障，因此需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆探，結(jié)合力學(xué)分析、數(shù)值模擬等方法，對(duì)垮塌影響范圍進(jìn)行分析，確定影響范圍以及隱患資源的儲(chǔ)量和賦存情況，以便為制定隱患區(qū)治理和資源回采的可行方案提供資料依據(jù)。

1.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與勘查

采場(chǎng)發(fā)生垮落后，凡口礦組織現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)周邊作業(yè)區(qū)域、作業(yè)采場(chǎng)進(jìn)行全面勘查，設(shè)計(jì)施工探孔對(duì)垮塌區(qū)進(jìn)行查探，初步確定了影響范圍（見(jiàn)圖1）。

1.2數(shù)值模擬分析

為進(jìn)一步確定0#采場(chǎng)垮塌后的影響范圍，通過(guò)與科研院所合作，進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析、位移場(chǎng)分析、塑性區(qū)分析。分析結(jié)果顯示，采空區(qū)兩幫的最大拉應(yīng)力達(dá)到了1mPa，兩幫的最大位移分別為11.6 cm和11.1 cm，頂板位移為8.0 cm，而且出現(xiàn)了較大范圍的剪切破壞和抗拉破壞塑性區(qū)，并且塑性區(qū)發(fā)生了貫通。因此，可以知道空區(qū)兩幫充填體在橫向受拉的情況下，產(chǎn)生了片幫和垮塌，并且頂板也發(fā)生了不同程度的冒落，從而最終導(dǎo)致整個(gè)空區(qū)的大面積失穩(wěn)破壞，如圖2所示，虛線以?xún)?nèi)為現(xiàn)場(chǎng)勘查影響范圍，實(shí)線以?xún)?nèi)為數(shù)值模擬推測(cè)影響范圍，二者分析的影響區(qū)域基本相符。

2 開(kāi)采環(huán)境再造

2.1區(qū)域注漿加固

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查勘查和數(shù)值分析結(jié)果表明，0#采場(chǎng)垮塌后對(duì)周邊相臨區(qū)域和采場(chǎng)影響較大，須對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行綜合治理，以滿(mǎn)足回采安全等方面的要求。在基本確定隱患資源范圍的基礎(chǔ)上，制定總體隱患治理方案，施工注漿孔，進(jìn)行充填注漿加固，對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行全面治理，為資源回收利用創(chuàng)造有利的條件。

根據(jù)工程實(shí)際，選用水泥類(lèi)漿材注漿法對(duì)垮塌區(qū)進(jìn)行充填注漿。漿液在一定的注漿壓力梯度下沿硐室或裂隙流動(dòng)擴(kuò)散，當(dāng)其遠(yuǎn)離注漿孔，壓力梯度降低到臨界壓力時(shí)，漿液流速減小，漿液內(nèi)的水硬性材料將發(fā)生凝固，粘滯性增大，流速很低，最后停止流動(dòng)。漿液凝固后充填垮塌區(qū)、裂隙并膠結(jié)冒落碎石。共施工鉆孔上千米，注漿量約為2.2萬(wàn)m3?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)整個(gè)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行注漿加固后，垮落區(qū)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為后續(xù)進(jìn)一步治理和回采創(chuàng)造了有利的條件。

2.2采場(chǎng)注漿加固

在對(duì)整個(gè)隱患區(qū)域進(jìn)行有效治理的基礎(chǔ)上，對(duì)主要采礦區(qū)域和采場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步注漿加固，以達(dá)到安全開(kāi)采的條件。對(duì)采場(chǎng)采用下行式分段注漿法，每鉆進(jìn)一段就進(jìn)行孔口壓力注漿，待達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行下一段施工，每個(gè)注漿段控制在8～10m。

圖1　垮塌區(qū)影響范圍（虛線以?xún)?nèi)部分）

圖2　垮塌區(qū)滑移面

3 回采規(guī)劃

主礦體垮塌區(qū)影響范圍內(nèi)的資源可以大致劃分為滑移面范圍以外和滑移線范圍以?xún)?nèi)的資源。由于滑移面范圍內(nèi)的采場(chǎng)極有可能已經(jīng)向0#采場(chǎng)的采空區(qū)移動(dòng)，該范圍內(nèi)采場(chǎng)的回采難度較大，也較危險(xiǎn)，而滑移線范圍以外的采場(chǎng)，通過(guò)力學(xué)分析及現(xiàn)場(chǎng)勘探可知，這幾個(gè)采場(chǎng)回采的難度相對(duì)較小，危險(xiǎn)性也較低。故總體的開(kāi)采順序規(guī)劃如下。

（1）先易后難，先外后內(nèi)，由兩邊向中間穩(wěn)妥推進(jìn)，即：先開(kāi)采滑移面外圍的采場(chǎng)，再開(kāi)采滑移面邊界的采場(chǎng)，最后開(kāi)采滑移面以?xún)?nèi)的采場(chǎng)。

（2）滑移面以?xún)?nèi)的采場(chǎng)，因其開(kāi)采環(huán)境極為復(fù)雜，必須在完成上述其它幾個(gè)采場(chǎng)的開(kāi)采并予以高質(zhì)量充填之后，再做必要的力學(xué)分析，優(yōu)化開(kāi)采順序，實(shí)現(xiàn)安全高效回采。此外，在開(kāi)采之前，應(yīng)先鉆探、注漿加固，再根據(jù)工程實(shí)際選擇合理的采礦方法及巷道的布置形式。

（3）滑移面以外采場(chǎng)完全安全開(kāi)采完畢并進(jìn)行高質(zhì)量充填后，才能對(duì)滑移面邊界及以?xún)?nèi)的采場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)采。

4 采場(chǎng)回采

根據(jù)總體回采規(guī)劃，以S1-2#采場(chǎng)為切入點(diǎn)，在進(jìn)行注漿加固后進(jìn)行回采設(shè)計(jì)，回采中注意邊探邊采，采探結(jié)合，根據(jù)回采要求，對(duì)S1-2#采場(chǎng)首先開(kāi)采-320m四分段至-280m二分段礦段，該礦段基本處于垮塌滑移面以下，采用VCR方式開(kāi)采。上部硐室布置在-280m二分段礦段，下部硐室布置在-320m四分段。二分段沿S1-2#采場(chǎng)南邦施工高2.6m、寬3m的拉底巷，邊掘邊探，拉底巷道形成后，根據(jù)注漿加固設(shè)計(jì)及注漿施工要求對(duì)巷道北邦進(jìn)行切采，上部硐室切采后對(duì)兩幫施工探孔并進(jìn)行注漿加固，以達(dá)到安全回采的要求。采場(chǎng)崩礦分段爆破，每段長(zhǎng)度控制在30m以?xún)?nèi)，東頭爆破結(jié)束后及時(shí)充填，加強(qiáng)對(duì)兩幫充填體的保護(hù)。利用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，確保安全高效。

5 取得的效果

目前采場(chǎng)已進(jìn)入回采階段，從回采情況來(lái)看，前期注漿加固取得了很好的效果，治理區(qū)域整體穩(wěn)定，未發(fā)生垮幫及冒落現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了安全回采，也為后續(xù)隱患資源回收積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)回采中進(jìn)一步注漿加固，回采環(huán)境再造為后續(xù)回采創(chuàng)造了有利的條件。

參考文獻(xiàn)：

［1]羅周全，譚浪浪，鄧 俏，等.采空區(qū)失穩(wěn)模式數(shù)值分析及實(shí)測(cè)驗(yàn)證［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2012，32（03）.

［2]陳慶發(fā).隱患資源開(kāi)采與采空區(qū)治理協(xié)同研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

［3]劉曉明.基于空區(qū)實(shí)測(cè)的隱患資源回收綜合技術(shù)研究［J］.金屬礦山，2008（8）：88-91.

［4]馮雪飛.某鉛鋅礦垮塌區(qū)隱患資源回采順序數(shù)值優(yōu)化［J］.世界科技研究與發(fā)展，2015（5）：503-508.

［5]李向東.復(fù)雜采空區(qū)群處理及隱患資源回收綜合技術(shù)［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2014，34（4）：16-20

收稿日期：（2016-02-29）

作者簡(jiǎn)介：向 軍（1983-），男，湖南懷化人，采礦工程師，工程碩士學(xué)位，從事井下管理和采礦技術(shù)研究，Email：124756455@qq.com。