楊森林 張紅照 徐英

摘要：河南省欒川縣三道莊露天礦是地采轉(zhuǎn)露采的特殊礦山，歷史上留下了大量地采空區(qū), 隨著露天臺階的逐步推進，大量的地下采空區(qū)嚴重制約著露天開采，空區(qū)處理已經(jīng)隨同露天生產(chǎn)同步進行，本文介紹了三道莊礦區(qū)在目前條件下，處理露天采場下部大量多層采空區(qū)的方法,提出了三道莊礦區(qū)多層空區(qū)側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法處理應具備的安全參數(shù)，規(guī)范了空區(qū)探測、場地準備、穿孔、爆破及鏟裝施工規(guī)程，解決了采礦安全，殘礦回收利用問題。特別是目前，我國礦產(chǎn)資源緊張的情況下，對于解決國內(nèi)同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時消除安全隱患，合理開發(fā)具有參考意義。

關鍵詞：空區(qū)；參數(shù);露天礦；側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法

Flank to expose inclined hole gradually applied in three village multilayer complex goaf treatment

Xuying Yangsenlin zhanghpngzhao

（Luoyang City Construction & Engineering Co. Ltd，luanchuan, henna,471500）

Abstrac: Luanchuan County in Henan Province three Dao Zhuang open pit mine mining is special to opencast mining，The history of a lot of goaf，With the open step step by step，A large number of underground goaf restricts the opencast mining，Goaf treatment has been accompanied by the open pit production simultaneously，This paper introduces three Zhuang mining under current conditions，Method for treatment of open pit bottom large multilayer goaf，The three Dao Zhuang mine goaf flank exposed inclined hole multilayer gradually advancing process should have the safety parameters，Specification of the empty area, site preparation, perforation, blasting and shovel construction rules，To solve the mining safety, recovery of residual ore utilization，Especially at present, China's mineral resources shortage，To solve the same type of domestic mineral resources security，The effective use of resources, eliminate potential safety hazards, the reasonable development has reference significance。

Key words: goaf；parameter；open pit mine；Flank to expose inclined hole gradually advancing method

中圖分類號：TU71 文獻標識碼： A

三道莊礦區(qū)歷史上經(jīng)過30多年的地下開采，在露天開采境界內(nèi)形成了大量的地下不規(guī)則空區(qū)[1].，共有空區(qū)面積120萬m2，空區(qū)體積1800萬m3，而受空區(qū)影響的地質(zhì)資源占整個三道莊礦區(qū)資源總量的30～40%。由于大規(guī)模采空區(qū)群存在于當前生產(chǎn)的露天境界內(nèi)，采空區(qū)極其復雜，這些采空區(qū)的長期存在，嚴重影響了礦山的正常生產(chǎn)[3]，給礦山施工的人員和設備帶來了極大的安全威脅，殘礦資源回收難度大，危險程度高。為了確保露天礦生產(chǎn)的安全，減少資源浪費。隨著采場臺階的下降，空區(qū)處理的難度逐步加大，急需開展三道莊露天礦空區(qū)處理與殘礦回收利用示范工程整體方案研究工作，通過空區(qū)處理方法及工藝設計，為今后的空區(qū)處理與殘礦回收工程設計提供技術規(guī)范。

多層復合空區(qū)：有相對獨立的構造帶，頂板巖石不穩(wěn)固，空區(qū)頂板連續(xù)暴露面積較大；上下層空區(qū)重疊復合，上層空區(qū)底板與下層空區(qū)頂板間的原巖厚度小于最小安全厚度。多層復合空區(qū)的處理可根據(jù)空區(qū)賦存形態(tài)及空區(qū)關聯(lián)性分一次或多次進行處理，其主要方法有：側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法、中深孔切割崩落法以及并段臺階深孔崩落法[5]。本文主要介紹側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法。

1.三道莊礦區(qū)現(xiàn)狀

三道莊鉬礦床為我國重要的鉬資源基地，礦石地質(zhì)儲量達20億噸，位居亞洲第一，世界第三。三道莊礦自2003年地采結束后，井下巷道工程全部封閉，人員設備均無法進入井下，空區(qū)和殘礦不能在井下處理和回收。礦區(qū)內(nèi)殘礦資源大部分礦體出露山坡，全部礦量均可用露天開采法采出，采用露天開采平均剝采比（1.2t/t）小，貧化、損失小，生產(chǎn)成本低。在露天境界范圍內(nèi)的采空區(qū)，在露天剝離時采用地表中深孔崩落法分區(qū)分類進行處理，在地表將露天采場按空區(qū)分布進行了區(qū)域劃分，對整個地下空區(qū)按危險等級和處理難易程度進行了系統(tǒng)科學的分類，對露天開采和空區(qū)處理進行統(tǒng)籌規(guī)劃，按分期、分段進行[7]；采用探測、監(jiān)測、采礦、處理并舉，探測先行系統(tǒng)作業(yè)法，對空區(qū)頂板先行探測，確認空區(qū)頂板原巖厚度，同時對高?？諈^(qū)進行巖移監(jiān)測，建立空區(qū)安全預警系統(tǒng)，形成了集探測、監(jiān)測、開拓、采礦、鏟裝、運輸、空區(qū)處理、安全預警為一體同步進行，依實施法，分期分段的殘礦開采技術體系。

2．側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法工藝

多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法適用于空區(qū)相互重疊且空區(qū)之間的隔層厚度小于最小安全厚度，無法在一個水平一次同時處理的多層空區(qū)處理。方案的主要特征：首先在滿足頂板最小安全厚度臺階采用單層空區(qū)處理的方法崩落第一層空區(qū)；再將臺階推進至下一層空區(qū)側(cè)翼，布置斜孔崩落空區(qū)頂板，然后再一次將臺階推進至空區(qū)側(cè)翼，布置斜孔崩落頂板，依次直至空區(qū)處理結束。

2.1多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理應具備的安全參數(shù)

2.1．1天氣條件

為保證空區(qū)處理安全以及施工質(zhì)量，多層重疊空區(qū)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理不應在雨季進行，選擇在非雨季的晴天或陰天期間組織施工。非雨季進行單層空區(qū)處理施工時，如果遇到暴雨天或長時間的下雨應停止施工，等雨停后再根據(jù)情況恢復施工。另外雷電、大霧天氣禁止實施空區(qū)處理爆破施工。

2.1.2地質(zhì)條件

根據(jù)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法的工藝特點，采用該法處理空區(qū)和回采殘礦人員和設備都沒有在空區(qū)直接頂板上作業(yè)，避免了空區(qū)不穩(wěn)定給人員和設備帶來的危險。為此，地質(zhì)條件參數(shù)對采用該法影響小。

2.1.3空區(qū)頂板厚度參數(shù)

邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法處理的多層重疊空區(qū)上方覆蓋有較厚的虛碴，同時空區(qū)頂板原巖厚度小，空區(qū)隨時都可能出現(xiàn)垮塌。根據(jù)邊部側(cè)翼揭露斜孔分次逐漸推進法的工藝特點，采用該法處理空區(qū)和回采殘礦人員和設備都沒有在空區(qū)直接頂板上作業(yè)，避免了空區(qū)不穩(wěn)定給人員和設備帶來的危險。為此，空區(qū)頂板厚度參數(shù)對采用該法影響小。

2.2臺階側(cè)翼推進與場地準備

最上層空區(qū)崩落處理后，從下一層空區(qū)的側(cè)面采用邊鏟裝邊探測的方式，小步驟推進臺階，直至將臺階推進至空區(qū)邊部時，立即停止向前推進。然后平整場地，提前準備黃泥、水等施工輔助材料，進行空區(qū)處理鉆機施工準備。

2.3穿孔施工

2.3.1孔網(wǎng)參數(shù)及孔深

穿孔采用351潛孔鉆進行[2]，孔徑Φ140mm。根據(jù)巖石硬度（f=6-8）以及中深孔崩落處理空區(qū)的要求，空區(qū)側(cè)翼正常臺階炮孔采用6.0×4.0m孔網(wǎng)參數(shù)，孔深13.0m。前后排呈三角形錯開布置?？諈^(qū)邊部布置2-3排斜孔孔網(wǎng)參數(shù)進行加密，采用5.0m×3.0m的孔網(wǎng)參數(shù)。根據(jù)下部空區(qū)情況，在距空區(qū)最近的一排斜孔傾角65°-70°，第二炮斜孔傾角傾角70°-75°，第三炮斜孔傾角75°-80°。

2.3.2穿孔施工順序及技術要求

現(xiàn)場放孔時必須嚴格按照設計的孔位進行布孔，孔位誤差不得大于0.5m；穿孔施工必須先探測孔，禁止邊打探測孔邊打非探測孔；探測孔施工完畢后周邊炮孔孔深根據(jù)探測孔情況及時優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整原則為根據(jù)穿透空區(qū)的探測孔孔深周邊孔減少1.5m。

在施工過程中，要求施工人員對每個孔的孔位、孔深及施工中出現(xiàn)的問題進行全程跟蹤記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時向設計人員進行聯(lián)系，然后根據(jù)施工中出現(xiàn)的問題對設計進行修改補充。每個孔施工完畢后，必須對孔進行保護，孔口周圍0.2米以內(nèi)巖粉必須清理干凈。在施工時由一人操作，一人在鉆邊觀察發(fā)現(xiàn)異常情況立即撤離并上報礦山主管部，由礦山領導組織人員對異常情況進行評估分析，并采取措施排除危險后再進行施工，否則不準施工。

2.3.3炮孔驗收

炮孔施工完畢后，技術人員對施工炮孔的孔深、孔位、標高、傾角等進行驗收測量，檢測炮孔是否符合設計要求；查看亂孔、透孔、水孔的數(shù)量；所有炮孔驗收后，發(fā)現(xiàn)施工炮孔不能滿足設計要求時，應進行補孔或提出補救措施。

2.3.4爆破施工及組織

炸藥類別為多孔粒狀銨油炸藥或或粉狀乳化炸藥，但水孔應采用乳化炸藥?？變?nèi)采用連性柱狀裝藥結構，打透空區(qū)的炮孔應先吊孔堵塞，在下部采用巖粉充填1.5-2.0m后再進行裝藥，孔口采用細巖粉密實充填， 充填高度3.5m。堵孔嚴禁用水沖或用金屬物通孔[4]。炮孔深度小于15m，爆破以前端臺階坡面為自由面進行側(cè)向爆破。

2.3.5爆破后安全分析及殘礦鏟裝

空區(qū)爆破處理后，應對爆區(qū)及周邊范圍封閉24小時，安全評估人員在24小時后對爆破后塌陷區(qū)及周邊空區(qū)穩(wěn)定性進行安全評估。爆區(qū)安全評估分兩步進行，首先根據(jù)爆破后觀察到的現(xiàn)場塌陷情況，分析空區(qū)是否塌陷，然后技術人員進入現(xiàn)場對爆堆進行測量，并根據(jù)測收的爆堆制作剖面圖；根據(jù)剖面圖爆堆形態(tài)與爆前空區(qū)形態(tài)進行對照，按巖石松散系數(shù)法分析空區(qū)充填密實情況。周邊空區(qū)穩(wěn)定性評估主要根據(jù)地壓監(jiān)測情況對周邊空區(qū)穩(wěn)定性進行判斷。

安全評估后，礦山再根據(jù)評估結果制定鏟裝及臺階推進方案。當空區(qū)處理爆破后經(jīng)評估分析確定空區(qū)沒有崩落時，首先應對爆區(qū)進行封閉，禁止人員與設備入內(nèi)。未塌陷區(qū)內(nèi)鏟裝推進應從空區(qū)側(cè)翼進行，先由臺階兩翼圍繞爆區(qū)周邊向中央小步距鏟裝“蠶食”推進，邊鏟邊探。向前推進的同時，從采空區(qū)邊界開始，按6m×6m網(wǎng)度布置鉆孔探測空區(qū)情況。當鏟裝至空區(qū)邊緣時，應停止向前鏟裝，然后在安全區(qū)，空區(qū)頂板側(cè)翼鑿傾斜炮孔，對空區(qū)進行二次處理。

綜上分析，三道莊露天礦地下空區(qū)采用以露天生產(chǎn)的同時使用側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法處理處理方案。即在露天剝離范圍內(nèi)的采空區(qū)，在露天剝離時采用側(cè)翼揭露斜孔逐漸推進法分區(qū)分類進行處理，從1998年至2006年底，三道莊露天礦共處理空區(qū)107次，處理空區(qū)面積329336m2，處理空區(qū)體積319745m3，消除了大量隱患[2]，有效的解決了三道莊礦區(qū)采礦安全，殘礦回收利用問題。特別是目前，我國礦產(chǎn)資源緊張的情況下，對于解決國內(nèi)同類型礦山資源的安全，有效利用資源、及時消除安全隱患，合理開發(fā)具有參考意義。

參考文獻：

[1]. 張東方.露天空區(qū)處理工藝技術方法探索[J].金屬礦山.2009(07)：24

[2]. 王春毅.露天中深孔爆破處理地下多層復合空區(qū)的實踐[J].爆破.2008(03):36-38

[3]. 劉敦文,古德生,徐國元.地下礦山采空區(qū)處理方法的評價與優(yōu)選[J].中國礦業(yè).2004(08):52

[4]. 秦豫輝,程秀升,李春曉,張五興.三道莊礦區(qū)不規(guī)則空區(qū)的處理[J].礦業(yè)研究與開發(fā).2004(01)：28

[5]. 謝九敬;趙興.露天境界內(nèi)地下復雜采空區(qū)的探測與治理[J].采礦技術.2009(02):50

[6]. 朱紅旗;劉軍;張金龍.中深孔爆破在地下采空區(qū)處理中的應用[J].采礦技術.2006(01)：71

[7]. 高建敏;林衛(wèi)星.露天開采與空區(qū)處理一體化技術[J].采礦技術.2011(03:67-69