采空区综合防治技术探讨

文/张晓

一、企业概况

河南金渠黄金股份有限公司金渠金矿(以下简称金渠金矿)，原企业名称为三门峡市金渠金矿。经过几次改扩建工程，已形成为采选1100T/d采选能力。

（一）矿区概况

金渠金矿区位于河南省灵宝市的西南部阳平镇大湖峪西峪内，隶属阳平镇大湖村辖区， 地理坐标为东经110°32′55″～110°35′51″，北纬34°24′27～34°26′08″。金渠金矿矿部距阳平镇7公里，距矿区8公里，距灵宝县城30公里。阳平镇至大湖村为水泥路面，大湖村至矿部为山区简易公路。三门峡经灵宝至西安有G310国道和连霍高速公路，均从矿部以北通过。从三门峡市沿连霍高速公路至西闫出口为60km，从西闫出口至阳平11km；沿G310国道从三门峡至灵宝60km。灵宝至阳平23km。矿区交通十分方便。

二、矿床开采

（一）开采范围、开采顺序及崩落区范围

本矿山开采对象为201、202、15、16和309等5条矿脉，15、309矿脉相对较高，具有相对独立性；15脉赋存标高较高，亦具有一定的独立性。所以，对309、15的开采分别独立开采。202和16矿体，进行两翼后退式回采。

关于崩落区及范围问题，因该区矿脉属薄和极薄型矿体：0.5～1.0～2.0m厚，即使采空区跨落（碎涨系数按0.4计）则塌落高度最高也不过8m，即被充填严实。只在矿脉漏重处有局部塌落现象。崩落角可按70°设计。

（二）生产能力确定

五个矿脉中的309、15相对独立，16脉在最东端，201、202走向延伸场较长，是本区的重点矿体。因此，可同时有多个矿块同时作业。详情见下表：

矿脉号 矿块数 同时作业数矿块生产能力（T）中段能力（T） 备注309 8 1 45 50 15 6 1 45 45 201 6 1 45 45 202 12 2 45 180 16 12 2 45 180 16 12 2 45 180两个中段同时作业

（三）采矿方法

根据我矿二十年来的生产实践，全面法和留矿全面法是本区行之有效的采矿方法。可根据各矿脉的赋存条件，灵活使用，工人早已成熟掌握，且具有较好的经济指标。

三、采空区危害

金渠金矿是个已开采20多年的黄金老矿山，对于采幅较大的矿体以分段矿房法为主,采幅较窄的矿体,主要采用留矿法。在长期的开采过程中,在沿矿体走向已经形成了一个较大的采空区,直接影响了矿区及周围的安全,需要对此加以治理。

四、采空区处理原则和方法

1.一般来说，矿柱回采和采空区处理应遵循以下原则：

（1）统一性：即统一考虑整个矿床各种矿体的回采工艺与空区处理。

（2）及时性：矿房回采完毕应马上回收矿壁，或矿柱先采矿房后采。

（3）合理性：采空区处理方法多种多样，但一个矿山选择某种方法必须要技术上可行，经济上合理。

2.处理方法有充填、崩落与支撑三大方法，可细分为下述8种：

（1）强制崩落围岩，使地表陷落消除空区，或者强制崩落部分围岩使之形成废石垫层，将作业区段隔开。

（2）围岩自然崩落充填空区。

（3）用矿石垫层将作业区与采空区隔开。

（4）各种材料包括掘进废石、选矿尾砂、或尾砂加其它胶结材料充填空区。

（5）留永久矿柱支撑空区。

（6）矿柱支撑和充填联合处理。

（7）疏通空区及密闭空区。

（8）以上两种或几种不同方法联合处理。

五、大规模空区处理

（一）采矿方法

1250坑口的主矿脉S201脉赋存于矿区中部的控矿挤压构造带内，矿体为含金石英脉，平均厚度0.85m，倾角30°。矿体上下盘为绿泥石绢云母片麻岩、石英绿泥片麻岩和辉绿岩。围岩节理裂隙发育，稳固性较差，矿石中等稳固。

使用浅孔留矿法回采，采场长30～50 m，宽为矿厚，中段高40m，间柱宽6～8 m，底柱高5～7 m，预留顶柱。采场联络道间距5～6 m，由于围岩稳固性较差，所以只能使用脉外天井，底部结构为平底式人工出矿，上向水平分层回采。

（二）空区危害

1250坑口为平硐开拓，最高开采海拔1416 m，经过数十年的生产，1403～1060m分布着10.3万立方连续空区，1395～1190m有待采矿体，1275 m 水平正在开拓与探矿。空区走向长度达300m，由于空区规模及采深较大，已造成很大的应力集中，导致顶点和底柱大多开裂，裂缝1～10mm不等，部分矿柱片帮垮塌，并伴有清脆的矿柱压裂和弹射声音。顶板不时发生的冲击地压困扰着矿山安全生产，为了控制工作面地压，每年要投入数百万元，修筑人工矿柱或购买坑木支柱。

（三）空区处理

根据矿山具体条件，采用控制爆破技术，沿矿体倾向局部切槽，在走向全长形成几个松石坝隔离回收矿柱后，1275 m水平类似一条堑沟，在此平巷切槽放顶，槽深2.2m，宽度10m，采用4眼中间加空眼平行直线掏槽，抵抗线0.4～0.8、1.0～1.5m不等，崩落上部围岩范围10m。切顶放炮后局部悬空高度不大于1.0 m，开裂严重，经常冒落，预计将会接顶。

用控制爆破局部切槽放顶技术封隔空区，既可避免顶板冲击地压，又可调整待采矿体应力。沿300m走向长度形成10m松石隔离坝，仅需施工费用15万元，较矿山常用隔离支撑方法至少可节约360万元，且节约数百万元工作面安全维护费用。

六、矿柱回采与空区处理

1250坑口目前有6个生产中段，其中1175、1135、1015 m为残矿回收中段，1095、1060 m为采矿生产中段，其它为开拓、探矿、采准中段。由于各种原因，1135 m 中段以上留下大量矿柱、矿壁、边角矿及相对品位较低的矿石，约占开采矿量的30%左右。矿山开采至今已经形成采空区约1.5万m3，长期拖延矿柱回采和空区处理，导致矿柱变形与破坏，威胁作业区段的安全和矿柱回采。

在残采生产实践中，运用爆破新技术，最大限度地减少爆破对顶板和残留矿柱的破坏，同时，采用地压控制技术，保证了残矿回采安全高效地进行。残采结束后的个别面积比较大的采空区采取控制爆破切槽放顶、面积较小的采空区使用封闭隔离的方法处理，均收到很好的效果，共采出各种残矿和矿柱9.7万t，生产金属量403.52kg，地质品位4.16g/t，为企业创造了较良好的经济效益，保证了下部矿体的生产安全。

七、建立地压活动及稳定性监测系统

由于金渠金矿的矿体走向长,矿体开采范围较大,矿山服务年限长,对现存的陷落区及矿区上部的采空区进行充填处理后,矿山下部仍将在较长时间范围内进行采矿作业。故需在该矿建立矿山安全监测系统,对井下地压及地表重点地段稳定性进行全方位实时监测,根据监测结果,制定相应的处置措施,从而防止和避免发生大的地压活动和地质灾害。