排山樓金礦活動空區(qū)安全治理技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國礦產(chǎn)資源開發(fā)力度的快速增大，受采空區(qū)冒落威脅的礦山日益增多，現(xiàn)今如何安全、高效、經(jīng)濟、環(huán)保地處理采空區(qū)，已成為礦業(yè)工程中急需解決的重大生產(chǎn)技術(shù)難題。
　　排山樓金礦露天轉(zhuǎn)地下開采后，應(yīng)用有底柱空場法開采露天境界外礦體，在露天邊幫的下方，形成了規(guī)模較大的不連續(xù)空區(qū)，其中對地表影響較大的+275m中段采空區(qū)，水平投影面積達11250m，體積約50萬m3，頂板圍巖處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，在該空區(qū)的正下方有40多萬噸的低品位礦石急需回采，

2、在空區(qū)的上方因露天坑需用作尾礦庫堆存含毒尾沙而不允許塌透地表。為實現(xiàn)空區(qū)安全治理、資源合理回收與地表巖移的有效防護，本文圍繞空區(qū)可冒性、冒落控制、處理技術(shù)與安全保障等問題，開展了系統(tǒng)的研究工作。
　　論文采用數(shù)值模擬方法，分析了空區(qū)形態(tài)、空區(qū)位置關(guān)系、爆破震動、節(jié)理弱面等因素對空區(qū)穩(wěn)定性的影響，提示了空區(qū)圍巖應(yīng)力分布特點及圍巖承載結(jié)構(gòu)的薄弱點（關(guān)鍵點），同時，應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，分析建立了巖體冒落的三鉸拱力學(xué)模型，據(jù)此評價了空區(qū)圍巖

3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并估算了空區(qū)圍巖臨界冒落跨度與冒落高度，得出空區(qū)可自然冒透地表的結(jié)論。為分析空區(qū)冒落形式與控制冒落范圍，采取了在空區(qū)上方從地表鉆孔監(jiān)測、在空區(qū)中部留礦柱阻止冒落、從地表逐步打充填井用廢石快速充填空區(qū)的采空區(qū)綜合處理方案。鉆孔 RG監(jiān)測圖像表明，在容易冒透地表的Ⅹ線及Ⅷ線剖面上，頂板巖體分別在地表之下17.3m～32.3m與35.1m～46.5m區(qū)段內(nèi)完整性良好，可作為控制巖層終止采空區(qū)冒落。為實現(xiàn)這一控制目標，提出了留礦柱

4、與充填采空區(qū)的技術(shù)措施。在Ⅵ線附近留下10～12m寬的礦柱，使之與走向礦柱形成“L”型結(jié)構(gòu)，限制空區(qū)的冒落高度。同時，從地表打充填井，用露天坑剝離的大塊廢石充填空區(qū)，穩(wěn)固空區(qū)圍巖的承載拱，并為空區(qū)之下低品位礦石回采提供塊度較大的廢石覆蓋層。待空區(qū)之下礦石回采結(jié)束后，在充填散體的上部用碎石混凝土接頂，形成穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu)，防止地表塌陷。這一方案的實施中，在空區(qū)之上的地表打充填井是關(guān)鍵工程，為加快充填井的施工速度和解決施工安全問題，設(shè)計了用V

5、CR法爆破成井、用鉆孔RG監(jiān)測和報警裝置確保安全的技術(shù)方案。
　　空區(qū)綜合治理方案在生產(chǎn)中得到全面實施，至今已用VCR法開掘三條充填井，充填廢石可達40萬m3，使275m中段采空區(qū)圍巖承載結(jié)構(gòu)最薄弱部位得以完整充填，有效控制了圍巖的冒落。此外，在空區(qū)之下的低品位礦石已采出35萬噸，礦石回采率83.5％，礦石貧化率15.2％，實現(xiàn)了空區(qū)安全治理和資源合理回收的理想目標。
　　此外，為確保尾礦庫安全，論文還研究了空區(qū)頂板一旦冒透

6、地表的防滲問題，結(jié)合現(xiàn)場條件，提出用廢石快速充填塌陷坑、用黃泥漿下灌散體與水泥漿注入裂隙巖體相結(jié)合的防滲帷幕預(yù)案，并通過實驗室物理模擬試驗，給出了下灌黃泥漿的最佳濃度。
　　理論分析與生產(chǎn)實際表明，本論文提出的活動空區(qū)綜合治理技術(shù)，包括三鉸拱力學(xué)分析、VCR法爆破開掘空區(qū)充填井技術(shù)、廢石強充+碎石混凝土接頂技術(shù)、鉆孔RG監(jiān)測技術(shù)，以及黃泥漿灌充散體和水泥漿注入裂隙巖體相結(jié)合的防滲預(yù)案，不僅可保證露天邊坡巖體的穩(wěn)定性和受空區(qū)影響資源