侧翼揭露斜孔逐渐推进法在三道庄多层复合空区处理的应用

杨森林 张红照 徐英

摘要：河南省栾川县三道庄露天矿是地采转露采的特殊矿山，历史上留下了大量地采空区, 随着露天台阶的逐步推进，大量的地下采空区严重制约着露天开采，空区处理已经随同露天生产同步进行，本文介绍了三道庄矿区在目前条件下，处理露天采场下部大量多层采空区的方法,提出了三道庄矿区多层空区侧翼揭露斜孔逐渐推进法处理应具备的安全参数，规范了空区探测、场地准备、穿孔、爆破及铲装施工规程，解决了采矿安全，残矿回收利用问题。特别是目前，我国矿产资源紧张的情况下，对于解决国内同类型矿山资源的安全，有效利用资源、及时消除安全隐患，合理开发具有参考意义。

关键词：空区；参数;露天矿；侧翼揭露斜孔逐渐推进法

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

中图分类号：TU71 文献标识码： A

三道庄矿区历史上经过30多年的地下开采，在露天开采境界内形成了大量的地下不规则空区[1].，共有空区面积120万m2，空区体积1800万m3，而受空区影响的地质资源占整个三道庄矿区资源总量的30～40%。由于大规模采空区群存在于当前生产的露天境界内，采空区极其复杂，这些采空区的长期存在，严重影响了矿山的正常生产[3]，给矿山施工的人员和设备带来了极大的安全威胁，残矿资源回收难度大，危险程度高。为了确保露天矿生产的安全，减少资源浪费。随着采场台阶的下降，空区处理的难度逐步加大，急需开展三道庄露天矿空区处理与残矿回收利用示范工程整体方案研究工作，通过空区处理方法及工艺设计，为今后的空区处理与残矿回收工程设计提供技术规范。

多层复合空区：有相对独立的构造带，顶板岩石不稳固，空区顶板连续暴露面积较大；上下层空区重叠复合，上层空区底板与下层空区顶板间的原岩厚度小于最小安全厚度。多层复合空区的处理可根据空区赋存形态及空区关联性分一次或多次进行处理，其主要方法有：侧翼揭露斜孔逐渐推进法、中深孔切割崩落法以及并段台阶深孔崩落法[5]。本文主要介绍侧翼揭露斜孔逐渐推进法。

1.三道庄矿区现状

三道庄钼矿床为我国重要的钼资源基地，矿石地质储量达20亿吨，位居亚洲第一，世界第三。三道庄矿自2003年地采结束后，井下巷道工程全部封闭，人员设备均无法进入井下，空区和残矿不能在井下处理和回收。矿区内残矿资源大部分矿体出露山坡，全部矿量均可用露天开采法采出，采用露天开采平均剥采比（1.2t/t）小，贫化、损失小，生产成本低。在露天境界范围内的采空区，在露天剥离时采用地表中深孔崩落法分区分类进行处理，在地表将露天采场按空区分布进行了区域划分，对整个地下空区按危险等级和处理难易程度进行了系统科学的分类，对露天开采和空区处理进行统筹规划，按分期、分段进行[7]；采用探测、监测、采矿、处理并举，探测先行系统作业法，对空区顶板先行探测，确认空区顶板原岩厚度，同时对高危空区进行岩移监测，建立空区安全预警系统，形成了集探测、监测、开拓、采矿、铲装、运输、空区处理、安全预警为一体同步进行，依实施法，分期分段的残矿开采技术体系。

2．侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法工艺

多层重叠空区边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法适用于空区相互重叠且空区之间的隔层厚度小于最小安全厚度，无法在一个水平一次同时处理的多层空区处理。方案的主要特征：首先在满足顶板最小安全厚度台阶采用单层空区处理的方法崩落第一层空区；再将台阶推进至下一层空区侧翼，布置斜孔崩落空区顶板，然后再一次将台阶推进至空区侧翼，布置斜孔崩落顶板，依次直至空区处理结束。

2.1多层重叠空区边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法处理应具备的安全参数

2.1．1天气条件

为保证空区处理安全以及施工质量，多层重叠空区边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法处理不应在雨季进行，选择在非雨季的晴天或阴天期间组织施工。非雨季进行单层空区处理施工时，如果遇到暴雨天或长时间的下雨应停止施工，等雨停后再根据情况恢复施工。另外雷电、大雾天气禁止实施空区处理爆破施工。

2.1.2地质条件

根据边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法的工艺特点，采用该法处理空区和回采残矿人员和设备都没有在空区直接顶板上作业，避免了空区不稳定给人员和设备带来的危险。为此，地质条件参数对采用该法影响小。

2.1.3空区顶板厚度参数

边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法处理的多层重叠空区上方覆盖有较厚的虚碴，同时空区顶板原岩厚度小，空区随时都可能出现垮塌。根据边部侧翼揭露斜孔分次逐渐推进法的工艺特点，采用该法处理空区和回采残矿人员和设备都没有在空区直接顶板上作业，避免了空区不稳定给人员和设备带来的危险。为此，空区顶板厚度参数对采用该法影响小。

2.2台阶侧翼推进与场地准备

最上层空区崩落处理后，从下一层空区的侧面采用边铲装边探测的方式，小步骤推进台阶，直至将台阶推进至空区边部时，立即停止向前推进。然后平整场地，提前准备黄泥、水等施工辅助材料，进行空区处理钻机施工准备。

2.3穿孔施工

2.3.1孔网参数及孔深

穿孔采用351潜孔钻进行[2]，孔径Φ140mm。根据岩石硬度（f=6-8）以及中深孔崩落处理空区的要求，空区侧翼正常台阶炮孔采用6.0×4.0m孔网参数，孔深13.0m。前后排呈三角形错开布置。空区边部布置2-3排斜孔孔网参数进行加密，采用5.0m×3.0m的孔网参数。根据下部空区情况，在距空区最近的一排斜孔倾角65°-70°，第二炮斜孔倾角倾角70°-75°，第三炮斜孔倾角75°-80°。

2.3.2穿孔施工顺序及技术要求

现场放孔时必须严格按照设计的孔位进行布孔，孔位误差不得大于0.5m；穿孔施工必须先探测孔，禁止边打探测孔边打非探测孔；探测孔施工完毕后周边炮孔孔深根据探测孔情况及时优化调整，调整原则为根据穿透空区的探测孔孔深周边孔减少1.5m。

在施工过程中，要求施工人员对每个孔的孔位、孔深及施工中出现的问题进行全程跟踪记录，发现问题及时向设计人员进行联系，然后根据施工中出现的问题对设计进行修改补充。每个孔施工完毕后，必须对孔进行保护，孔口周围0.2米以内岩粉必须清理干净。在施工时由一人操作，一人在钻边观察发现异常情况立即撤离并上报矿山主管部，由矿山领导组织人员对异常情况进行评估分析，并采取措施排除危险后再进行施工，否则不准施工。

2.3.3炮孔验收

炮孔施工完毕后，技术人员对施工炮孔的孔深、孔位、标高、倾角等进行验收测量，检测炮孔是否符合设计要求；查看乱孔、透孔、水孔的数量；所有炮孔验收后，发现施工炮孔不能满足设计要求时，应进行补孔或提出补救措施。

2.3.4爆破施工及组织

炸药类别为多孔粒状铵油炸药或或粉状乳化炸药，但水孔应采用乳化炸药。孔内采用连性柱状装药结构，打透空区的炮孔应先吊孔堵塞，在下部采用岩粉充填1.5-2.0m后再进行装药，孔口采用细岩粉密实充填， 充填高度3.5m。堵孔严禁用水冲或用金属物通孔[4]。炮孔深度小于15m，爆破以前端台阶坡面为自由面进行侧向爆破。

2.3.5爆破后安全分析及残矿铲装

空区爆破处理后，应对爆区及周边范围封闭24小时，安全评估人员在24小时后对爆破后塌陷区及周边空区稳定性进行安全评估。爆区安全评估分两步进行，首先根据爆破后观察到的现场塌陷情况，分析空区是否塌陷，然后技术人员进入现场对爆堆进行测量，并根据测收的爆堆制作剖面图；根据剖面图爆堆形态与爆前空区形态进行对照，按岩石松散系数法分析空区充填密实情况。周边空区稳定性评估主要根据地压监测情况对周边空区稳定性进行判断。

安全评估后，矿山再根据评估结果制定铲装及台阶推进方案。当空区处理爆破后经评估分析确定空区没有崩落时，首先应对爆区进行封闭，禁止人员与设备入内。未塌陷区内铲装推进应从空区侧翼进行，先由台阶两翼围绕爆区周边向中央小步距铲装“蚕食”推进，边铲边探。向前推进的同时，从采空区边界开始，按6m×6m网度布置钻孔探测空区情况。当铲装至空区边缘时，应停止向前铲装，然后在安全区，空区顶板侧翼凿倾斜炮孔，对空区进行二次处理。

综上分析，三道庄露天矿地下空区采用以露天生产的同时使用侧翼揭露斜孔逐渐推进法处理处理方案。即在露天剥离范围内的采空区，在露天剥离时采用侧翼揭露斜孔逐渐推进法分区分类进行处理，从1998年至2006年底，三道庄露天矿共处理空区107次，处理空区面积329336m2，处理空区体积319745m3，消除了大量隐患[2]，有效的解决了三道庄矿区采矿安全，残矿回收利用问题。特别是目前，我国矿产资源紧张的情况下，对于解决国内同类型矿山资源的安全，有效利用资源、及时消除安全隐患，合理开发具有参考意义。

参考文献：

[1]. 张东方.露天空区处理工艺技术方法探索[J].金属矿山.2009(07)：24

[2]. 王春毅.露天中深孔爆破处理地下多层复合空区的实践[J].爆破.2008(03):36-38

[3]. 刘敦文,古德生,徐国元.地下矿山采空区处理方法的评价与优选[J].中国矿业.2004(08):52

[4]. 秦豫辉,程秀升,李春晓,张五兴.三道庄矿区不规则空区的处理[J].矿业研究与开发.2004(01)：28

[5]. 谢九敬;赵兴.露天境界内地下复杂采空区的探测与治理[J].采矿技术.2009(02):50

[6]. 朱红旗;刘军;张金龙.中深孔爆破在地下采空区处理中的应用[J].采矿技术.2006(01)：71

[7]. 高建敏;林卫星.露天开采与空区处理一体化技术[J].采矿技术.2011(03:67-69