采空區(qū)防突巖治理方案研究

采空區(qū)防突巖治理方案研究

1留礦柱與監(jiān)控充填采礦后，采用土柱空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采戶(hù)外外礦體。室外采礦后，用作尾礦庫(kù)沉積法，并將其用作尾礦庫(kù)。隨著回采工作面的下降,頂板圍巖懸空,形成了規(guī)模較大的不連續(xù)的復(fù)雜采空區(qū)。為便于控制空區(qū)之下品位較低礦石的回采指標(biāo),原用監(jiān)控強(qiáng)采與適時(shí)誘導(dǎo)冒落的方法處理采空區(qū),后因深部開(kāi)采設(shè)計(jì)中需要繼續(xù)利用露天坑作為尾礦庫(kù),從而使尾礦存放高度超過(guò)空區(qū)冒落的影響范圍。為保障尾礦庫(kù)安全,最好保護(hù)采空區(qū)不冒透地表,為此提出留礦柱與監(jiān)控充填的處理方案。即在空區(qū)頂板適當(dāng)?shù)奈恢么蜚@孔,使用RG井下錄像系統(tǒng)對(duì)空區(qū)頂板圍巖裂隙發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),并在井下VI線(xiàn)附近留下寬15～17m的垂直走向礦柱,在VI～XIV線(xiàn)之間留下寬10m的沿走向礦柱,以維持采空區(qū)頂板圍巖的穩(wěn)定性。這些保安礦柱將空區(qū)劃分為南北兩部分,其中北側(cè)空區(qū)埋深56～96m,南側(cè)空區(qū)埋深96～110m。經(jīng)過(guò)近二年的監(jiān)測(cè),北側(cè)空區(qū)頂板始終未發(fā)生變化,整體穩(wěn)定性良好。而南側(cè)空區(qū)頂板在其下礦體回采爆破中發(fā)生兩次冒落,之后通過(guò)控制爆破參數(shù)與采場(chǎng)回采順序至今未發(fā)現(xiàn)任何變化,目前基本處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。2區(qū)域間充填工藝根據(jù)排山樓金礦的空區(qū)現(xiàn)狀,采取對(duì)南北兩側(cè)空區(qū)進(jìn)行分區(qū)充填的治理方案。北側(cè)空區(qū)采取地表打井充填方案,而南側(cè)空區(qū)則需在監(jiān)控狀態(tài)下逐步充填以保障施工安全,方法是沿礦體走向從穩(wěn)定性較好部位向穩(wěn)定性較差部位依次打井充填,每個(gè)充填井都用充填料最大限度地充填空區(qū);前一充填井充填完畢后,將后一充填井部位的冒落風(fēng)險(xiǎn)降低到不妨礙安全生產(chǎn)的程度時(shí),再施工后一充填井。在充填井的施工與充填過(guò)程中,用鉆孔監(jiān)測(cè)空區(qū)冒落狀況,建立報(bào)警系統(tǒng),確保施工安全。2.1充填井vcr法爆破工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意的問(wèn)題北側(cè)空區(qū)利用廢石+碎石混凝土充填空區(qū)的處理方案。露天廢石作為主體充填料,通過(guò)地表充填井充入空區(qū);碎石混凝土作為接頂材料,用于充填接頂,最大限度地保護(hù)礦柱與限制空區(qū)的暴露面積,由此控制空區(qū)頂板的變形,保持頂板圍巖的穩(wěn)定性。根據(jù)空區(qū)形態(tài),設(shè)計(jì)在IV線(xiàn)附近開(kāi)掘充填井進(jìn)行充填。充填井設(shè)計(jì)斷面直徑φ3.0m,從地表鉆鑿11個(gè)豎直平行孔,采用VCR法自下而上分層爆破成井。在充填井施工期間,從觀測(cè)孔每天量測(cè)空區(qū)頂板的厚度變化,當(dāng)發(fā)現(xiàn)空區(qū)頂板處于冒落活動(dòng)狀態(tài)時(shí),或充填井頂蓋厚度小于20m時(shí),施工人員需配帶一端固定于Ⅱ線(xiàn)方向的安全繩作業(yè),以確保施工安全。充填井VCR法爆破參數(shù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)倒置爆破漏斗試驗(yàn)與利文斯頓原理確定,每次分層高度2.5～3m。當(dāng)爆破至距地表6～8m時(shí),采取層間微差分段一次崩透地表。目前,VCR法已經(jīng)施工42m,平均一次爆破層高可達(dá)2.5～4m,每日可爆1～2層,爆后孔深基本切齊,相差不超過(guò)0.5m。并且施工安全條件較好,掘井費(fèi)用也較低廉。充填井掘成后,可進(jìn)行廢石充填作業(yè)。在廢石充填結(jié)束后,進(jìn)行碎石混凝土充填接頂。2.2地表充填與滲透設(shè)備首先,南側(cè)空區(qū)底部礦塊的回采工作,安排在北側(cè)空區(qū)底部礦塊回采結(jié)束之后。由于有Ⅵ線(xiàn)附近的礦柱相隔,兩空區(qū)可獨(dú)立處理,但越早施工越有利于安全。根據(jù)南側(cè)空區(qū)形態(tài)初步確定,采用兩井充填方案,第一個(gè)充填井設(shè)計(jì)在Ⅷ線(xiàn)鉆孔位置,井深56m左右。該充填井直徑為4m,用VCR法施工,施工方法與北空區(qū)充填井相同。Ⅷ線(xiàn)充填井形成后,從407m臺(tái)階立即采用廢石+碎石混凝土接頂?shù)姆椒ㄟM(jìn)行充填。該充填井對(duì)空區(qū)的充填程度,預(yù)計(jì)充填量可達(dá)20萬(wàn)～22萬(wàn)m3。在Ⅷ線(xiàn)充填井施工與充填期間,利用Ⅹ線(xiàn)鉆孔建立空區(qū)冒落監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng),以保障施工安全。在Ⅷ線(xiàn)充填井充填結(jié)束后,視空區(qū)頂板冒落狀態(tài),確定是否開(kāi)掘與在何處開(kāi)掘第二個(gè)充填井。完成整個(gè)空區(qū)的廢石充填工作,之后再?gòu)蘑€(xiàn)與后續(xù)充填井兩井用碎石混凝土接頂。值得注意的是,在空區(qū)下部礦體回采過(guò)程中,要做到上部地表廢石充填的反復(fù)跟進(jìn),保持廢石充滿(mǎn)空區(qū),在下部礦體回采結(jié)束后,再用碎石混凝土充填接頂。其中,廢石充填是用推土機(jī)將露天廢石經(jīng)格篩、漏斗放入寬為1.2m的皮帶運(yùn)輸機(jī),再由皮帶運(yùn)輸至充填井充入采空區(qū)。格篩上的廢石大塊,可集中使用破碎機(jī)進(jìn)行處理再利用。漏斗及推土機(jī)作業(yè)面,應(yīng)距離預(yù)測(cè)首次冒落線(xiàn)10m遠(yuǎn),以有效保障廢石充填的作業(yè)安全。其次,如果在實(shí)施上述充填方案的過(guò)程中,南側(cè)空區(qū)冒透地表,則實(shí)施地表充填與防滲預(yù)案。即在剛冒透地表時(shí),用廢石充填塌陷坑。在充填過(guò)程中,每隔8m間距,鉛直埋置一根10寸帶孔鋼管于充填散體中。當(dāng)下部采場(chǎng)出礦引起充填體表層出現(xiàn)凹坑時(shí),立即充填凹坑,使散體堆的高度保持不降低。廢石充填與鋼管埋設(shè)一直到尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)高度(420m)為止,此后利用預(yù)埋帶孔鋼管向充填散體內(nèi)注入黃泥,并在露天坑邊幫適時(shí)鉆孔注漿塌陷坑邊緣的開(kāi)裂巖體,為尾礦庫(kù)擴(kuò)容形成較好的防滲基層。研究表明,上述監(jiān)控充填方法能夠較好地適應(yīng)空區(qū)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài),可使空區(qū)得到安全、經(jīng)濟(jì)、高效治理,并可減小空區(qū)處理對(duì)采礦生產(chǎn)的影響,保障礦山生產(chǎn)的平常進(jìn)行。3廢石充填、地表充填1)排山樓金礦露天邊幫之下的采空區(qū),處于穩(wěn)定-亞穩(wěn)定狀態(tài)。由于利用露天坑作為尾礦庫(kù),需要保護(hù)空區(qū)頂板圍巖的穩(wěn)定性。為在安全與便于生產(chǎn)的條件下最大限度地保護(hù)空區(qū)不冒透地表,適合采用留礦柱與監(jiān)控充填的空區(qū)處理方案。2)北側(cè)空區(qū)圍巖穩(wěn)定性較好,采取從地表用VCR法打充填井、利用露天坑廢石充填、碎石混凝土填接的處理方案。根據(jù)北側(cè)空區(qū)形態(tài),通過(guò)碎石混凝土接頂,可使空區(qū)基本充滿(mǎn),能夠滿(mǎn)足保護(hù)頂板圍巖穩(wěn)定性需要。3)南側(cè)空區(qū)處于亞穩(wěn)定狀態(tài),需在監(jiān)控下逐步充填。根據(jù)空區(qū)形態(tài)和巖體穩(wěn)定程度,可選用2～3井逐漸充填方案,首次充填井宜選擇在VIII線(xiàn)附近,根據(jù)充填效果與監(jiān)測(cè)結(jié)果,確定后續(xù)充填井的位置。此外,南北空區(qū)廢石充填,采用皮帶運(yùn)輸方式,以確保施工安全。4)用VCR法開(kāi)掘充填井,爆破參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)倒置漏斗爆破試驗(yàn)和利文斯頓原理確定,初步試驗(yàn)爆破效果良好。分析表明,在排山樓金礦條件下,用VCR法開(kāi)掘地表充填井,是一項(xiàng)安全、高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)措施。5)南側(cè)空區(qū)不能排除鑿井與