菱鎂礦地下開采采礦方法的選擇及其參數(shù)的論證探討

張哲

[摘要]以華宇菱鎂礦地下開采的采礦方法為例子，對于其基本的特征以及其相對的穩(wěn)定性作出綜合性的考量分析，詳細的描述了地下開采對于漏天采礦重大影響和危害，從理論以及實踐兩個方面考慮到露天開采面臨著嚴峻的威脅和挑戰(zhàn)，并提出取消采空的礦區(qū)對生產(chǎn)的技術(shù)手段以及如何防治。

[關(guān)鍵詞]菱鎂礦 開采方法 參數(shù) 論證

華宇菱鎂礦是在1958年在鞍鋼的大石橋鎂礦小規(guī)模開始發(fā)展的，地質(zhì)勘察公司以及水溫地質(zhì)隊都對這片區(qū)域進行了很多次的勘察。在2000年之前，因為很多家民營的礦山開采無序，這種坑道以及采空的區(qū)域在很大程度上已經(jīng)遍布了整個區(qū)域，目前已經(jīng)檢測到，就坑口來算就有17個地方，這17個坑口鎂礦占了10個，滑石礦的坑口是7個。各個坑口的底板的相對標(biāo)高都不盡相同，大約在121.4-193.1米，采礦區(qū)域的頂部與底部之間的高度差也不相同，大約在3-20m不等，這些礦區(qū)的采空不僅導(dǎo)致礦石在很大程度上消失，而且還對生產(chǎn)的安全造成了很大的影響，礦石的回采率相應(yīng)的大大下降。

一、礦山的基本情況

華宇菱鎂礦的地理位置相對特殊，它坐落于大青山山脈的一小部分，很大程度上來講屬于丘陵的地理面貌，山勢具有較大的起伏，以及溝谷的分布也是縱橫方向，山脊的大致走向為NE，傾角的方向在15-25度之間。礦區(qū)的變質(zhì)層巖石呈現(xiàn)出一種單斜的特殊構(gòu)造。走向大致為60-70度，向南東方向傾向，傾向的角度從動到西逐漸的呈現(xiàn)變緩的趨勢。斷裂的相對構(gòu)造較為發(fā)育，主要可以分為縱橫兩種斷層。工程地的地質(zhì)巖的多種特征表明，礦坑的巖石致密性良好，穩(wěn)定性良好，在特殊的構(gòu)造發(fā)育的位置，穩(wěn)固性相對較差。

二、地下采空區(qū)的問題分析

采空的礦區(qū)體積大小不清楚，現(xiàn)有的采空區(qū)域以及之前的空間形態(tài)，以及地下采空區(qū)的分布情況，和對應(yīng)關(guān)系都不清楚。目前能查清楚的只有明空區(qū)，它們主要是分布在地質(zhì)條件相對較好的區(qū)域，另外暗空區(qū)還沒有查清楚，這些主要是分布在地質(zhì)條件相對較差的區(qū)域。礦區(qū)的暗空的礦場主要有以下兩種類型，一個是巖石移動塌陷的暗空礦區(qū)，一個是古采老酮。目前到2006年的年底根據(jù)不完全的統(tǒng)計，地下采空的區(qū)域面積大約在60萬平方米。

采空的礦區(qū)邊界不清楚，在采礦的初期，出現(xiàn)了一種采富棄貧、和丟采的一些現(xiàn)象出現(xiàn)。再加上塌落的種種原因，很多采空的礦區(qū)邊緣輪廓不清晰，在整合礦區(qū)之前，因為民用的無序開采，在礦區(qū)內(nèi)遺留了很多的坑道以及采空區(qū)，而在開采開始的過程中又會發(fā)現(xiàn)一些新的采空的礦區(qū)。

原地下采礦區(qū)有重疊的現(xiàn)象出現(xiàn)，在平面結(jié)構(gòu)中，具有很多交叉的特性。多數(shù)的情況下是在中段的采空區(qū)域在平面上的投影是千瘡百孔的相態(tài)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出一種層疊的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，很多空的礦場坍塌而堵塞，上面的部分以及內(nèi)部沒有填充完空的礦場，增加了空礦場的隱蔽性。地下開采的技術(shù)方案不正規(guī)，礦柱在礦場中的留設(shè)沒有達到技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)程度。傳統(tǒng)的地下開采主要是使用不是正規(guī)的礦柱開采方法或者全面的開采方法。這就形成了多種形態(tài)的礦區(qū)。采空的礦區(qū)頂板的礦柱支撐情況沒有按照巖石的巖性以及受力情況進行嚴格的設(shè)計，選擇一定的形狀確立好技術(shù)參數(shù)，空曠區(qū)域的大小沒有統(tǒng)一的規(guī)格。

三、地下采空區(qū)的危害防止措施和應(yīng)對技術(shù)

導(dǎo)致采空區(qū)的存在最主要原因是臺階失穩(wěn)破壞，由于工程條件差，不合理，以及管理不行等因素，加速了臺階失穩(wěn)。利用合理技術(shù)來處理地下采空區(qū)，首先，采用實地調(diào)查，讓人員進入場地開展調(diào)查，調(diào)查常規(guī)低精度。編錄井巷導(dǎo)線點作為控制點，用測量工具丈量長度，用激光測距儀來丈量頂板高度。編錄人員去控場盡頭，來提高測量精度，穿孔鉆機可以來探測空場輪廓。其次，采用機械探測法，以采空區(qū)分布為基本狀況，來研究礦體的形態(tài)，分析它的蝕變特征。用析出探頂法，控制暗空區(qū)的位置放置在最大的范圍內(nèi)，選用150孔穿孔機，輕形鉆機，來進行現(xiàn)場勘探。或者進行生產(chǎn)作業(yè)控制，根據(jù)從穩(wěn)定一側(cè)漸進的原則，確保安全進行。第三，采用物理探測技術(shù)，由于暗空區(qū)和散巖廣泛存在，現(xiàn)在還是以探查暗空區(qū)為主，由于鉆孔程度難度大，機械探測很難進行下去。然而采用物理探測可以實現(xiàn)此次工程，主要可以運用的方法：雷達重力法、淺層地震法等，電阻率在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用，準(zhǔn)確率接近90%。利用人工電廠畸變的方式來獲得不同的電阻率的方式。如若獲取采空區(qū)的底下的輪廓，根據(jù)原圖紙建立圖形庫，進行地下采空區(qū)的形態(tài)，根據(jù)不同的特征和狀況，向生產(chǎn)決策提出依據(jù)，資料圖形庫確立，可以利用其可靠率，進行計算機管理，提供更可靠的信息。提出了一定的防治措施和應(yīng)對策略。為了避免一些危害，我們應(yīng)該建立并采取一些合理有效的措施，提出幾條建議。第一，保證邊緣的穩(wěn)定性，使用極限平衡法，或者有限元法等。第二，采取的防治措施，針對巖石的坡腳，滑坡要進行及時處理危巖，采用穩(wěn)定的坡腳。為了防止井巷的坍塌，要對其進行及時的加固，敲幫問頂，采取落定措施。對其巖面進行巡視，采取有效措施進行防治。采用露天開采的規(guī)則，進行空間移動，推進臺階工作，不斷延伸采場，進行高度合理銜接，保證采礦和剝離工作進行相互協(xié)調(diào)，遵循發(fā)展空間，根據(jù)工程設(shè)備條件，工程地質(zhì)規(guī)律，采礦工藝、設(shè)備作用等要求，確定合理的臺階結(jié)構(gòu)，嚴格防治高臺階的壞作用。

綜上所述，為了穩(wěn)定性地下采取的進行回填平坑處理，減少其破壞現(xiàn)象?？刂票朴绊懀瑴p少噸級爆破藥量，嚴格查看盜采礦柱行為。結(jié)合進行空區(qū)處理，根據(jù)巖區(qū)規(guī)模及其狀態(tài)，頂板高度等狀況，選用孔板進行維持，側(cè)向水平或者VCR法拉槽等方法處理，來達到消除危害的目的。