老窿采空區(qū)治理實(shí)踐

吳飛

(滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 滁州市 239000)

瑯琊山銅礦地理位置獨(dú)特，東接滁州主城區(qū)，北臨豐樂(lè)亭景區(qū)，西南部與東南部分別與醉翁亭景區(qū)、鳳凰湖景觀區(qū)毗鄰，為滁州市規(guī)劃建設(shè)中的大瑯琊山風(fēng)景區(qū)的的契合部，礦區(qū)地表后期建有居民區(qū)和學(xué)校，屬于典型的城市礦山。史料記載安徽省瑯琊山銅礦床在明朝年間就有采冶歷史，地表露頭原有大量的冶煉爐渣和采坑群分布，井下古采坑老窿鑿痕清晰可見(jiàn)，而且老窿分布無(wú)規(guī)律，地表被浮土虛掩。瑯琊山銅礦國(guó)家級(jí)綠色礦山建設(shè)規(guī)劃2012年由國(guó)土資源部批復(fù)建設(shè)，隨著綠色礦山建設(shè)的逐步深入，綠色開(kāi)采、綠色發(fā)展已成為瑯琊山銅礦的共識(shí)。老窿治理是綠色礦山建設(shè)規(guī)劃的重要內(nèi)容。

1 老窿分布和殘礦賦存狀況

1.1 古采坑（老窿）分布情況

安徽省瑯琊山銅礦床根據(jù)原地勘階段資料和礦山生產(chǎn)勘查開(kāi)采資料的收集整理分析，其分布特點(diǎn)如下：古采坑依據(jù)礦體成帶狀分布于瑯琊山銅礦床的東西接觸帶附近，即東帶鳳凰山—滁州學(xué)院—滁州賓館一線；西帶趙家山—獅子洞—龍池街一線。古采坑一般埋藏于兩帶礦體的露頭和近地表淺部（部分根據(jù)生產(chǎn)勘探和開(kāi)采資料可達(dá)距地表150m）被浮土虛掩。

根據(jù)勘探系統(tǒng)老窿大致可分為3個(gè)分布區(qū)：

第1分布區(qū)為趙家山——獅子洞（地質(zhì)勘探線13～18線）。

第2分布區(qū)為鳳凰山區(qū)段（8～13線）。

第3分布區(qū)為鳳凰山南東麓區(qū)段（?8～55線）即本礦床東帶11，209，46號(hào)上部。其中對(duì)礦區(qū)塌陷隱患較大，規(guī)模最大的老窿區(qū)即為第1分布區(qū)的老窿區(qū)。

以上僅為規(guī)模較大已基本控制的老窿，但由于老窿分布無(wú)規(guī)律，形態(tài)復(fù)雜，勘查難度大，難以達(dá)到完全查明程度。有資料表明本區(qū)段分布的小老窿數(shù)量遠(yuǎn)不止以上幾處，被浮土虛掩的多處小老窿，由于地下水的變動(dòng)或經(jīng)暴雨沖淋后，地表常見(jiàn)突然下陷數(shù)米、平面面積數(shù)平方的近圓形塌陷區(qū)。

1.2 老窿容積及資源儲(chǔ)量

根據(jù)相關(guān)勘查資料，已探明回采礦段內(nèi)老窿容積為15334m3，34#老窿容積為13800m3，208#老窿容積1534m3。累計(jì)探明資源儲(chǔ)量：銅為151890t，磷為1713t，伴生金為76 kg；銀為2506 kg；鐵為3762t。

2 礦區(qū)老窿塌陷隱患勘查

礦區(qū)老窿勘查經(jīng)歷了3個(gè)期次：

第1期次由地質(zhì)勘探階段執(zhí)行，由原安徽地質(zhì)局328地質(zhì)隊(duì)和華東冶金地質(zhì)勘查局八一一地質(zhì)隊(duì)，自1956—1979年10月結(jié)合瑯琊山銅礦床的地質(zhì)勘查進(jìn)行，對(duì)礦區(qū)老窿的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模進(jìn)行了大致的控制和推斷。

第2期和第3期是由瑯琊山銅礦根據(jù)生產(chǎn)開(kāi)采和治理需要進(jìn)行的基建和生產(chǎn)階段的勘探，較生產(chǎn)勘探階段加密了勘查工程，對(duì)老窿的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀進(jìn)行了進(jìn)一步的圈定，基本達(dá)到控制程度，但遠(yuǎn)未達(dá)到查明程度。另外對(duì)礦區(qū)老窿隱患、塌陷區(qū)進(jìn)行了圈定，但未進(jìn)行實(shí)質(zhì)性治理。

由于開(kāi)采重心的逐漸下移，礦床上部中段難采礦體及老窿殘礦需加強(qiáng)回收，對(duì)34#老窿殘礦采取邊回采邊治理的原則進(jìn)行了采準(zhǔn)和治理設(shè)計(jì)。

截至目前為止，為勘查老窿和老窿殘礦回采，累計(jì)投入地表鉆約1797.5m，平面坑探886m，坑內(nèi)鉆約1437.3m，拉底切采巷道187m，采準(zhǔn)巷道約100m及鋪軌1080m，管道敷設(shè)約1300m，膠結(jié)體充填約4000m3，以及其它輔助設(shè)施和工程。

3 礦區(qū)老窿塌陷隱患治理

?65m的34#老窿采礦回采至?45.5m水平，34#老窿主體暴露，為防止開(kāi)采引發(fā)老窿地表塌陷和防止地表水與井下開(kāi)采貫通，于2009年9月停止殘礦回采，進(jìn)入治理階段。治理范圍為趙家山—獅子洞的34#、208#、1#等3個(gè)老窿，該分布區(qū)主體在礦區(qū)范圍內(nèi)并且規(guī)模大，其塌陷影響范圍為南北長(zhǎng)約200m，東西寬約80m，而擬定的礦山公園也將建在附近，因此為老窿治理的目標(biāo)區(qū)。

34#老窿是第1分布區(qū)主要老窿，規(guī)模最大，延伸最長(zhǎng)，勘查情況也較為清楚，其?28.5m以下已完成治理，應(yīng)用膠結(jié)料漿及尾砂充實(shí)了下部老窿及采空區(qū)。

34#老窿主體南自?814線至815線北，主體部分已基本控制（但內(nèi)部空區(qū)的具體形態(tài)尚不明晰），其312線T1孔已透通，已基本具備充填治理?xiàng)l件。?28.5m以上34#空區(qū)體積估算12725m3。?35m中段34#老窿殘礦：銅為7.14萬(wàn)t、磷為599.0t。

3.1 尾砂充填治理

步驟1：以312線CK9或CK20孔作為排氣孔，如找不到老孔，則在312線上施工一孔徑120mm的排氣孔。因無(wú)法安放濾水裝置，則充填采取間歇充填，使用排氣孔抽排充填水。利用T1孔進(jìn)行尾砂充填。盡量以CK9、CK8、CK7等孔作為排氣孔。

步驟2：?35m中段312線施工上向孔，點(diǎn)位1680，266°∠39°上向，孔深14m，孔徑91mm。如濾水不暢，可再施工一角度較大的排水孔。

步驟3：T1孔附近即有山頭主砂管路經(jīng)過(guò)，可方便充填，加壓泵利用沙池至充填地點(diǎn)高差進(jìn)行充填彌實(shí)，充填至頂部可使用注漿管加壓充填，能達(dá)到良好的充實(shí)效果。

3.2 膠結(jié)充填治理

步驟1：以T1孔作為注漿孔，考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，以尾砂水泥制漿為宜，配比為1∶4（水泥∶尾砂），濃度為65%～76%。

步驟2：由于充填工區(qū)的膠結(jié)充填站備線（壓力）達(dá)不到該點(diǎn)，設(shè)計(jì)人工+攪拌機(jī)制漿實(shí)現(xiàn)接頂并改善浮土層的結(jié)構(gòu)。

3.3 方案比較

尾砂充填的優(yōu)點(diǎn)：

（1）全尾充填成本低。

（2）治理工程基本具備條件，T1孔作為充填下料孔已經(jīng)貫通，且在老窿主體上方，主充填管可通過(guò)該孔下料，作業(yè)條件良好，操作簡(jiǎn)單。

（3）治理時(shí)間短。地表找通或施工1處排氣孔后即可實(shí)施。

尾砂充填的缺點(diǎn)：

（1）?35m以上高品質(zhì)老窿殘礦可能作為永久性損失。

（2）治理強(qiáng)度因尾砂充填可能較低，且上部接頂效果難以預(yù)知，治理區(qū)域可能不宜作高大建筑之地。

膠結(jié)充填的優(yōu)點(diǎn)：

（1）膠結(jié)充填強(qiáng)度大，對(duì)地層結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步加強(qiáng)改善。

（2）膠結(jié)充填對(duì)于閉坑階段的殘礦回收預(yù)留操作空間，為以后提高礦床回采率創(chuàng)造了條件。

膠結(jié)充填缺點(diǎn)：即成本高，較尾砂充填成本高數(shù)倍。

綜合以上2種方案，選擇膠結(jié)充填作為老窿治理方案。

4 結(jié)論

（1）采用膠結(jié)充填對(duì)?65m 34#老窿采空區(qū)進(jìn)行充填處理，可消除采空區(qū)隱患，提高井上井下作業(yè)安全性，控制礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境擾動(dòng)，防止塌陷、地表移動(dòng)等現(xiàn)象。

（2）礦區(qū)老窿隱患治理改善了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境，其地表成為了礦區(qū)的街區(qū)公園，改善了礦區(qū)人民的生活。

（3）采用膠結(jié)充填為下一步回收殘礦和邊角礦提供了可能，能夠最大限度地回收礦產(chǎn)資源，提高資源回收率，改變過(guò)去的粗放式開(kāi)采現(xiàn)狀，既能有效利用資源，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，又可帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。