采空區綜合防治技術探討

張曉摘要：小秦嶺金礦區各個礦山的采空區處理方法各不相同，形成采空區也大小不一，形狀各異。河南金渠黃金股份有限公司金渠金礦對淺孔留礦采礦法留下的采空區，根據空區應力不同采用合理方法進行處理，效果明顯，從未發生任何重大安全事故，本文對此進行評價與綜述。Key：空場采礦法;采空區;空區處理一、企業概況河南金渠黃金股份有限公司金渠金礦（以下簡稱金渠金礦），原企業名稱為三門峽市金渠金礦。經過幾次改擴建工程，已形成為采選1100T/d采選能力。（一）礦區概況金渠金礦區位于河南省靈寶市的西南部陽平鎮大湖峪西峪內，隸屬陽平鎮大湖村轄區，地理坐標為東經110°32′55″～110°35′51″，北緯34°24′27～34°26′08″。金渠金礦礦部距陽平鎮7公里，距礦區8公里，距靈寶縣城30公里。陽平鎮至大湖村為水泥路面，大湖村至礦部為山區簡易公路。三門峽經靈寶至西安有G310國道和連霍高速公路，均從礦部以北通過。從三門峽市沿連霍高速公路至西閆出口為60km，從西閆出口至陽平11km;沿G310國道從三門峽至靈寶60km。靈寶至陽平23km。礦區交通十分方便。二、礦床開采（一）開采范圍、開采順序及崩落區范圍本礦山開采對象為201、202、15、16和309等5條礦脈，15、309礦脈相對較高，具有相對獨立性;15脈賦存標高較高，亦具有一定的獨立性。所以，對309、15的開采分別獨立開采。202和16礦體，進行兩翼后退式回采。關于崩落區及范圍問題，因該區礦脈屬薄和極薄型礦體：0.5～1.0～2.0m厚，即使采空區跨落（碎漲系數按0.4計）則塌落高度最高也不過8m，即被充填嚴實。只在礦脈漏重處有局部塌落現象。崩落角可按70°設計。（二）生產能力確定五個礦脈中的309、15相對獨立，16脈在最東端，201、202走向延伸場較長，是本區的重點礦體。因此，可同時有多個礦塊同時作業。詳情見下表：（三）采礦方法根據我礦二十年來的生產實踐，全面法和留礦全面法是本區行之有效的采礦方法。可根據各礦脈的賦存條件，靈活使用，工人早已成熟掌握，且具有較好的經濟指標。三、采空區危害金渠金礦是個已開采20多年的黃金老礦山，對于采幅較大的礦體以分段礦房法為主，采幅較窄的礦體，主要采用留礦法。在長期的開采過程中，在沿礦體走向已經形成了一個較大的采空區，直接影響了礦區及周圍的安全，需要對此加以治理。四、采空區處理原則和方法1.一般來說，礦柱回采和采空區處理應遵循以下原則：（1）統一性：即統一考慮整個礦床各種礦體的回采工藝與空區處理。（2）及時性：礦房回采完畢應馬上回收礦壁，或礦柱先采礦房后采。（3）合理性：采空區處理方法多種多樣，但一個礦山選擇某種方法必須要技術上可行，經濟上合理。2.處理方法有充填、崩落與支撐三大方法，可細分為下述8種：（1）強制崩落圍巖，使地表陷落消除空區，或者強制崩落部分圍巖使之形成廢石墊層，將作業區段隔開。（2）圍巖自然崩落充填空區。（3）用礦石墊層將作業區與采空區隔開。（4）各種材料包括掘進廢石、選礦尾砂、或尾砂加其它膠結材料充填空區。（5）留永久礦柱支撐空區。（6）礦柱支撐和充填聯合處理。（7）疏通空區及密閉空區。（8）以上兩種或幾種不同方法聯合處理。五、大規模空區處理（一）采礦方法1250坑口的主礦脈S201脈賦存于礦區中部的控礦擠壓構造帶內，礦體為含金石英脈，平均厚度0.85m，傾角30°。礦體上下盤為綠泥石絹云母片麻巖、石英綠泥片麻巖和輝綠巖。圍巖節理裂隙發育，穩固性較差，礦石中等穩固。使用淺孔留礦法回采，采場長30～50m，寬為礦厚，中段高40m，間柱寬6～8m，底柱高5～7m，預留頂柱。采場聯絡道間距5～6m，由于圍巖穩固性較差，所以只能使用脈外天井，底部結構為平底式人工出礦，上向水平分層回采。（二）空區危害1250坑口為平硐開拓，最高開采海拔1416m，經過數十年的生產，1403～1060m分布著10.3萬立方連續空區，1395～1190m有待采礦體，1275m水平正在開拓與探礦。空區走向長度達300m，由于空區規模及采深較大，已造成很大的應力集中，導致頂點和底柱大多開裂，裂縫1～10mm不等，部分礦柱片幫垮塌，并伴有清脆的礦柱壓裂和彈射聲音。頂板不時發生的沖擊地壓困擾著礦山安全生產，為了控制工作面地壓，每年要投入數百萬元，修筑人工礦柱或購買坑木支柱。（三）空區處理根據礦山具體條件，采用控制爆破技術，沿礦體傾向局部切槽，在走向全長形成幾個松石壩隔離回收礦柱后，1275m水平類似一條塹溝，在此平巷切槽放頂，槽深2.2m，寬度10m，采用4眼中間加空眼平行直線掏槽，抵抗線0.4～0.8、1.0～1.5m不等，崩落上部圍巖范圍10m。切頂放炮后局部懸空高度不大于1.0m，開裂嚴重，經常冒落，預計將會接頂。用控制爆破局部切槽放頂技術封隔空區，既可避免頂板沖擊地壓，又可調整待采礦體應力。沿300m走向長度形成10m松石隔離壩，僅需施工費用15萬元，較礦山常用隔離支撐方法至少可節約360萬元，且節約數百萬元工作面安全維護費用。六、礦柱回采與空區處理1250坑口目前有6個生產中段，其中1175、1135、1015m為殘礦回收中段，1095、1060m為采礦生產中段，其它為開拓、探礦、采準中段。由于各種原因，1135m中段以上留下大量礦柱、礦壁、邊角礦及相對品位較低的礦石，約占開采礦量的30%左右。礦山開采至今已經形成采空區約1.5萬m3，長期拖延礦柱回采和空區處理，導致礦柱變形與破壞，威脅作業區段的安全和礦柱回采。在殘采生產實踐中，運用爆破新技術，最大限度地減少爆破對頂板和殘留礦柱的破壞，同時，采用地壓控制技術，保證了殘礦回采安全高效地進行。殘采結束后的個別面積比較大的采空區采取控制爆破切槽放頂、面積較小的采空區使用封閉隔離的方法處理，均收到很好的效果，共采出各種殘礦和礦柱9.7萬t，生產金屬量403.52kg，地質品位4.16g/t，為企業創造了較良好的經濟效益，保證了下部礦體的生產安全。七、建立地壓活動及穩定性監測系統由于金渠金礦的礦體走向長，礦體開采范圍較大，礦山服務年限長，對現存的陷落區及礦區上部的采空區進行充填處理后，礦山下部仍將在較長時間范圍內進行采礦作業。故需在該礦建立礦山安全監測系統，對井下地壓及地表重點地段穩定性進行全方位實時監測，根據監測結果，制定相應的處置措施，從而防止和避免發生大的地壓活動和地質災害。（作者單位：河南金渠黃金股份有限公司）Reference：[1]姚香，吳肇元，楊新德.中國巖金礦床留礦法開采述評[C]北京國際黃金礦山技術研討會會議論文集，1993（3）：97～103.[2]《黃金實用手冊》編寫組.黃金實用手冊[M].北京：中國工人出版社，1990（12）.[3]羅鐵牛.獨立采空區穩定性研究與經驗教訓[J].黃金科學技術，2003（3）：