王旭剛（遼寧有色勘察研究院，遼寧 沈陽 110013）

?

一種淺層金礦采空區(qū)的治理方法

王旭剛
（遼寧有色勘察研究院，遼寧 沈陽 110013）

摘 要：采空區(qū)的存在時刻威脅著上面建筑群、道路交通的正常使用和安全，采空區(qū)的坍塌會對上部居民及周邊環(huán)境帶來嚴重影響。本文以遼寧丹東某金礦采空區(qū)為例，針對采空區(qū)所處地質(zhì)特點及埋深條件，采用鉆孔投料進行封堵再注漿強化的方法實現(xiàn)了采空區(qū)的治理。本治理方法具有操作簡單、填充率高、可靠性高和施工周期短等優(yōu)點，本方法的成功應(yīng)用對其他類似工程具體借鑒意義。

關(guān)鍵詞：金礦；采空區(qū)；注漿；鉆孔投料

0 引言

我國地大物博，礦產(chǎn)豐富，有色礦產(chǎn)的開采利用為我國快速發(fā)展的重要保證，然而，礦產(chǎn)資源的過度開采卻破壞了大片美好的自然環(huán)境，很多礦產(chǎn)資源趨于枯竭。有色礦產(chǎn)的開采留下很多地下采空區(qū)，由于這些采空區(qū)沒有及時得到妥善可靠的回填治理，時常會在媒體新聞中聽到關(guān)于采空區(qū)坍塌而給人民帶重大災(zāi)難的報道。本文以遼寧省丹東市某金礦采空區(qū)為例，提出一種治理埋深較淺的金礦采空區(qū)的治理方法。

1 工程地質(zhì)

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)位于中朝準地臺（Ⅰ）膠遼臺隆（Ⅱ）營口－寬甸臺拱（Ⅲ）的北翼。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，斷裂構(gòu)造多為層間小斷裂，規(guī)模小，一般寬1.00m～4.00m，總體產(chǎn)狀與地層一致，局部有小角度切層，走向北東～南西，傾角＜20°～25°，是礦體賦存的空間。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造為一個平緩的背斜，其軸向北東50°，背斜軸為硬碰硬橋組，兩翼為蓋縣組地層，西翼地層傾向320°，東翼地層傾向140°，一般傾角＜20°～25°。該背斜控制礦體的空間分布。

1.2 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層為下元古界遼河群大石橋巖組（Pt1Ld）蓋縣巖組（Pt1Lgx）和新生界第四系。

（1）大石橋巖組

礦區(qū)內(nèi)主要出露該巖組上部二段和三段。大石橋巖組二段（Pt1Ld2）：主要巖性為二云片巖，夾二長淺粒巖、含墨透閃大理巖以及方解大理巖等。大石橋巖組三段（Pt1Ld3）：主要巖石組合為白云石大理巖、透閃大理巖，夾透輝透閃大理巖。其上部與蓋縣巖組接觸部位是區(qū)內(nèi)金礦體的主要賦礦層位。

（2）蓋縣巖組（Pt1Lgx）

在礦區(qū)內(nèi)分布較為廣泛，巖石組合為含矽線二云片巖、二云片巖、黑去斜長變粒巖、黑云變粒巖夾大理巖透鏡體。

（3）新生界第四系（Q）

在礦區(qū)內(nèi)廣泛分布，包括坡積物和沖洪積物。主要分布在礦區(qū)北部、南部，坡積物由砂質(zhì)粘土、亞粘土和砂礫石組成，沖洪積物由粘質(zhì)砂土與砂礫石互層。

1.3 工程地質(zhì)條件

蓋縣巖組片巖：巖性有云母片巖、矽線石云母片巖夾透閃變粒巖。該層上部巖層在區(qū)內(nèi)分布較廣，層理不發(fā)育，巖石質(zhì)量等級分類屬巖體中等完整。其抗壓強度為55.1MPa，φ值為18.3°，巖體質(zhì)量系數(shù)為4.7，巖體整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量等級為特好，巖石穩(wěn)定性較好。但在斷裂發(fā)育地段應(yīng)注意采取防護措施。大石橋巖組大理巖：主要為白云石大理巖、透閃大理巖。其抗壓強度52.2MPa，φ值為21.8°，巖體質(zhì)量系數(shù)為12.5，巖體整體質(zhì)量等級為特好。該巖性段巖體穩(wěn)定性好，不會對開采活動造成不利影響。礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型屬二類，塊巖類，巖性以結(jié)晶變質(zhì)巖為主，塊狀結(jié)構(gòu)，巖體穩(wěn)定性較好，屬于簡單型。但對于局部構(gòu)造發(fā)育地段，應(yīng)做重點調(diào)查，并做相應(yīng)的安全保護措施。

圖1塌陷坑周邊環(huán)境

圖2塌陷坑周邊環(huán)境

2 塌陷坑治理方案

2.1 坍塌采空區(qū)現(xiàn)況及周邊環(huán)境（圖1和圖2）

楊樹金礦采空區(qū)分別于2015年4月26日晚和2015年5月2日發(fā)生了兩次坍塌，依據(jù)現(xiàn)場工程測量成果，坍塌及地面出現(xiàn)裂縫的區(qū)域面積約為2970m2。塌陷坑最大坍塌落距約9m，發(fā)生在塌陷坑的南側(cè)。采空區(qū)的頂板距離地表35m～40m，現(xiàn)已塌陷的采空區(qū)是多年前采礦所留下的采空區(qū)的一部分，通往塌陷采空區(qū)的巷道分支已被封閉，從現(xiàn)存未坍塌的巷道分支內(nèi)可以觀察到部分塌陷體也塌落至采空區(qū)底面。受采礦時留下的礦柱影響，部分塌陷體未塌陷至采空區(qū)底面，頂板、礦柱和底板之間還存在較大采空區(qū)空間，形成不完全塌陷區(qū)。塌陷區(qū)塌落體現(xiàn)狀示意如圖3所示。

2.2 塌陷坑治理方案

未完全塌陷區(qū)可能再次發(fā)生坍塌，因此采用充填的方法以防止塌陷體繼續(xù)塌落。未完全坍塌采空區(qū)的充填首先進行鉆孔充填碎（卵）石再進行注漿。

（1）在未完全塌陷區(qū)上面布置填料注漿孔，孔距根據(jù)采空區(qū)頂板與底板的距離確定，按采空區(qū)平均高度6m，不考慮石子自由落體速度因素，碎（卵）石自然堆積坡度45°進行計算，鉆孔水平間距為5m。

（2）采空區(qū)填充采用20mm～40mm碎（卵）石，填充碎（卵）石時應(yīng)注意保護孔壁安全，速度不應(yīng)過快，防止填充孔被卡死。采空區(qū)碎（卵）石填充率≥0.8。

（3）注漿管采用DN40鐵管，管一端1m長度范圍內(nèi)打孔，孔徑10mm，孔間距20mm，制作成花管。

（4）注漿漿體配合比，水泥∶粉煤灰∶水=1∶1∶1～1.5，水泥采用P· O42.5級普通硅酸鹽水泥。

（5）注漿壓力控制在0.7MPa～2MPa，注漿流量大于20L/min時應(yīng)適當添加早強劑。

（6）注漿壓力會逐漸升高，當注漿壓力達到1.5MPa左右，保壓持續(xù)10min后可終止注漿孔，首次注漿24h后應(yīng)二次補漿。

未完全坍塌采空面積均較小，以采空區(qū)形成的自然邊界為界進行區(qū)內(nèi)充填注漿。注漿過程中，應(yīng)視察鄰近巷道情況，如有漿液從周邊巖縫流入到巷道，應(yīng)調(diào)整注漿壓力、漿液配比，根據(jù)現(xiàn)場實驗添加早強劑或速凝劑，并進行不同時間分階段多次注漿。

圖3塌落體現(xiàn)狀示意圖

圖4未完全塌陷區(qū)治理示意圖

結(jié)語

本文所用的淺層金礦采空區(qū)塌陷坑周邊環(huán)境相對簡單，對于塌陷坑的治理本著低施工成本、施工工藝簡單、能就地取材的原則進行，塌陷坑的治理滿足了塌陷區(qū)治理范圍內(nèi)不再發(fā)生嚴重二次坍塌；恢復(fù)塌陷區(qū)范圍內(nèi)土地的使用功能的要求。經(jīng)過半年時間的觀察，地表沒有發(fā)生再次沉降，治理方法有效。

參考文獻

［1］山西省交通廳.調(diào)整公路采空區(qū)（孔洞）勘察設(shè)計與施工治理手冊［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］ JTG/TD31-03-2011，采空區(qū)公路設(shè)計與施工技術(shù)細則［S］.

［3］國家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

［4］陳清通.變電站下伏多層采空區(qū)注漿治理施工［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2014（25）：251-252.

中圖分類號：TD853

文獻標識碼：A