續(xù)培信

（中鹽勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

在礦山開(kāi)采前，需根據(jù)開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)情況，制定詳細(xì)且合理的開(kāi)采方案，開(kāi)采方案合理與否在很大程度上決定了后續(xù)開(kāi)采能否順利進(jìn)行，也決定了開(kāi)采的效果和安全。同時(shí)，在開(kāi)采方案制定中，需要針對(duì)可能存在的問(wèn)題，制定有效的工程措施。其中頂板不穩(wěn)定是最常見(jiàn)問(wèn)題，對(duì)礦山開(kāi)采有著極大影響，必須引起相關(guān)人員的重視，在開(kāi)采方案設(shè)計(jì)早期，就確定必須嚴(yán)格遵循的各項(xiàng)原則。

1 礦區(qū)概況

某礦區(qū)的位置處在拗陷內(nèi)，這條拗陷在北東至南西方向上展布，和區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造線方向保持一致。以基底起伏為依據(jù)，可將拗陷分成兩部分，即南凹與北凹，礦床大部分就處在南凹當(dāng)中，即南礦段；在北凹中也有部分可開(kāi)采礦物分布。

礦物產(chǎn)狀以似層狀和層狀為主，其中，南礦段的礦層以馬鞍形分布在東西向，總長(zhǎng)約2.7km，總寬為1.5km，面積約3.0km2。礦層埋深在481.27m～638.75m范圍內(nèi)，傾角較為平緩，大多在5°以內(nèi)，北西部相對(duì)較陡，在7°左右。按照從上到下的順序可劃分成以下三個(gè)：第一和第二組分布在南礦段，第三組在南、北兩個(gè)礦段都有所分布。在第一組中，包含1#和2#兩個(gè)礦層；在第二組中，包含3#和4#兩個(gè)礦層；在第三組中，包含5#-8#四個(gè)礦層。在所有礦層中，以3#礦層的規(guī)模達(dá)到最大，其次是1#礦層。1#與3#礦層的頂板埋深和總分布面積如表1所示。

表1 1#與3#礦層的頂板埋深和總分布面積

礦區(qū)的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，在整個(gè)礦床范圍內(nèi)均無(wú)大規(guī)模地表水體。地層的含水性相對(duì)較弱，按照從上到下的順序可將含水帶分成三部分，如表2所示。

表2 含水帶

由表2可知，第一條含水帶屬于承壓孔隙水，總厚在15m～31m范圍內(nèi)；第二條含水帶屬于孔隙裂隙水，其埋深在1.7m～233.64m范圍內(nèi)，跨度較大，總厚在64m～220m范圍內(nèi)；第三條含水帶與礦物開(kāi)采層的距離較近，部分直接作為頂板，屬于承壓裂隙水。礦區(qū)的水文條件類(lèi)型為中等，但工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜。

2 方案設(shè)計(jì)原則

從實(shí)際開(kāi)采作業(yè)可以看出，該礦區(qū)頂板不穩(wěn)定，這會(huì)對(duì)開(kāi)采造成一定影響，不僅提高成本，還會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，針對(duì)這種實(shí)際情況，在開(kāi)采方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵循下列基本原則。

（1）制定有效工藝措施保證井組連通。頂板一旦發(fā)生失穩(wěn)，將增加礦山開(kāi)采難度，使資源大量浪費(fèi)，影響經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)新工藝的研發(fā)與利用，對(duì)部分資源進(jìn)行了再利用，但實(shí)際回采率依然比設(shè)計(jì)值低。在這種情況下，使開(kāi)采區(qū)域保持連通對(duì)保證回采率十分重要，尤其是頂板穩(wěn)定性較差的礦井[1]。在方案設(shè)計(jì)中，要制定有效工藝措施：第一，通過(guò)定向水平井的設(shè)置實(shí)現(xiàn)連通開(kāi)采，并為達(dá)到理想的連通質(zhì)量，直井溶腔直徑應(yīng)控制在60m左右，同時(shí)對(duì)注油予以加強(qiáng)，避免單井漏失的發(fā)生，盡可能減小或避免斜井造成的影響；第二，盡可能減小井距。完成連通以后，即便產(chǎn)生井漏，依然能利用潛鹵泵進(jìn)行采鹵，這樣能對(duì)資源予以充分利用，達(dá)到要求的回采率[2]。

（2）因頂板不穩(wěn)定，開(kāi)采中與開(kāi)采后期都容易產(chǎn)生漏失現(xiàn)象，此時(shí)不得不使用潛鹵泵，這樣不僅增加了設(shè)備投入，包括電纜、泵機(jī)和管路等，還會(huì)使整個(gè)開(kāi)采系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用明顯增加。井漏的產(chǎn)生和直井在進(jìn)行連通以前的燃料實(shí)際注入量較少。對(duì)此，在頂板不穩(wěn)定的情況下進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，需增加注燃料，對(duì)上溶速度予以有效控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效保護(hù)[3]。礦區(qū)中，16#井不到一年的時(shí)間就產(chǎn)生了井漏。而17#在連通以后始終保持正常，16#井與17#井不是水平對(duì)接連通井。以上實(shí)際情況在很大程度上說(shuō)明了對(duì)上溶速度進(jìn)行有效控制并實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效保護(hù)的重要作用與意義。

基于此，對(duì)定向水平井而言，即便在連通生產(chǎn)以后，也要對(duì)頂板予以充分考慮，采取合理可行且效果顯著的工藝措施。

（3）在條件允許的情況下，優(yōu)先考慮借助定向水平井進(jìn)行連通采鹵。為了從根本上防止礦山鉆探與建槽過(guò)程中產(chǎn)生井漏，需要對(duì)目前使用的生產(chǎn)工藝措施予以調(diào)整[4]。對(duì)于水平鉆井技術(shù)，通過(guò)多年的改進(jìn)和發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)十分成熟，同時(shí)也在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)成功的引入了人工受控定向鉆進(jìn)這一全新的工藝技術(shù)，確保鉆孔的軌跡能夠嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)入到指定位置，進(jìn)而使地表間隔很大距離的兩個(gè)井之間在井下做到直接相連，以此為之后的礦山開(kāi)采創(chuàng)造良好條件。通過(guò)對(duì)水平鉆井這一技術(shù)的不斷研發(fā)和實(shí)踐，能掌握更為高效、安全和優(yōu)質(zhì)的全新開(kāi)發(fā)技術(shù)，相較于傳統(tǒng)采礦技術(shù)，這項(xiàng)新工藝主要具備下列幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：其一，減少礦山工程建設(shè)所需要的資源與成本投入，保證投資效率；其二，保證資源實(shí)際回采率，提高開(kāi)采控制程度；其三，因能減少對(duì)土地資源的占用，所以社會(huì)效益更加明顯[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)礦區(qū)生產(chǎn)實(shí)際情況與相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在頂板不穩(wěn)定這一實(shí)際情況下進(jìn)行開(kāi)采方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格遵循下列基本原則：第一，在選擇具體開(kāi)采方案時(shí)，應(yīng)保證井組保持連通；第二，開(kāi)挖方案以借助定向水平井進(jìn)行連通開(kāi)采。

如果選擇第二種方法，建槽連通，則需將井距控制在較小的范圍內(nèi)，以保證建槽連通生產(chǎn)順利完成。根據(jù)實(shí)踐結(jié)果，為了防止溶腔過(guò)大，造成頂板不穩(wěn)定，可以縮短井距。因此，井距的確定需要以開(kāi)采層厚度、礦物品位和頂板穩(wěn)定性等為依據(jù)來(lái)確定。