向 軍
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關(guān)市 512325)
開(kāi)采環(huán)境再造在隱患資源回采中的應(yīng)用
向 軍
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關(guān)市 512325)
摘 要:隱患資源的開(kāi)采條件極其復(fù)雜,回采難度大。凡口鉛鋅礦主礦體Sh-320m中段0#采場(chǎng)在回采過(guò)程中,由于受礦巖結(jié)構(gòu)破碎、斷層、采礦爆破震動(dòng)、空區(qū)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等因素的影響,發(fā)生了采場(chǎng)兩幫跨塌,導(dǎo)致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn),形成隱患資源。通過(guò)再造開(kāi)采環(huán)境,構(gòu)建安全的回采條件,實(shí)現(xiàn)了隱患資源的安全高效回采。
關(guān)鍵詞:環(huán)境再造;隱患資源;垮塌區(qū);機(jī)械化回采
隱患資源是指因受自然條件或人為因素影響其開(kāi)采難度大、回采率較低的難采資源。
凡口礦的Sh-320中段0#采場(chǎng)位于上部中段,為主礦體區(qū)域,礦體厚大、品位高,采用VCR法進(jìn)行回采,采場(chǎng)爆破后形成一個(gè)大的采空區(qū),正利用遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行遙控鏟礦,由于受回采順序、礦巖結(jié)構(gòu)、斷層、地壓、采礦爆破、空區(qū)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等因素的影響,采場(chǎng)兩幫發(fā)生了跨幫,從而導(dǎo)致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn),其影響范圍內(nèi)的資源開(kāi)采技術(shù)條件變得極為復(fù)雜,資源回收難度極大,須通過(guò)回采環(huán)境再造,以實(shí)現(xiàn)資源的安全高效回采。
在眾多困擾隱患資源回收的因素中,采場(chǎng)的穩(wěn)定性無(wú)疑是首要因素,它伴隨著隱患資源回收的整個(gè)過(guò)程,是隱患資源安全回收的重要保障,因此需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆探,結(jié)合力學(xué)分析、數(shù)值模擬等方法,對(duì)垮塌影響范圍進(jìn)行分析,確定影響范圍以及隱患資源的儲(chǔ)量和賦存情況,以便為制定隱患區(qū)治理和資源回采的可行方案提供資料依據(jù)。
1.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與勘查
采場(chǎng)發(fā)生垮落后,凡口礦組織現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,對(duì)周邊作業(yè)區(qū)域、作業(yè)采場(chǎng)進(jìn)行全面勘查,設(shè)計(jì)施工探孔對(duì)垮塌區(qū)進(jìn)行查探,初步確定了影響范圍(見(jiàn)圖1)。
1.2數(shù)值模擬分析
為進(jìn)一步確定0#采場(chǎng)垮塌后的影響范圍,通過(guò)與科研院所合作,進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析、位移場(chǎng)分析、塑性區(qū)分析。分析結(jié)果顯示,采空區(qū)兩幫的最大拉應(yīng)力達(dá)到了1mPa,兩幫的最大位移分別為11.6 cm和11.1 cm,頂板位移為8.0 cm,而且出現(xiàn)了較大范圍的剪切破壞和抗拉破壞塑性區(qū),并且塑性區(qū)發(fā)生了貫通。因此,可以知道空區(qū)兩幫充填體在橫向受拉的情況下,產(chǎn)生了片幫和垮塌,并且頂板也發(fā)生了不同程度的冒落,從而最終導(dǎo)致整個(gè)空區(qū)的大面積失穩(wěn)破壞,如圖2所示,虛線以?xún)?nèi)為現(xiàn)場(chǎng)勘查影響范圍,實(shí)線以?xún)?nèi)為數(shù)值模擬推測(cè)影響范圍,二者分析的影響區(qū)域基本相符。
2.1區(qū)域注漿加固
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查勘查和數(shù)值分析結(jié)果表明,0#采場(chǎng)垮塌后對(duì)周邊相臨區(qū)域和采場(chǎng)影響較大,須對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行綜合治理,以滿(mǎn)足回采安全等方面的要求。在基本確定隱患資源范圍的基礎(chǔ)上,制定總體隱患治理方案,施工注漿孔,進(jìn)行充填注漿加固,對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行全面治理,為資源回收利用創(chuàng)造有利的條件。
根據(jù)工程實(shí)際,選用水泥類(lèi)漿材注漿法對(duì)垮塌區(qū)進(jìn)行充填注漿。漿液在一定的注漿壓力梯度下沿硐室或裂隙流動(dòng)擴(kuò)散,當(dāng)其遠(yuǎn)離注漿孔,壓力梯度降低到臨界壓力時(shí),漿液流速減小,漿液內(nèi)的水硬性材料將發(fā)生凝固,粘滯性增大,流速很低,最后停止流動(dòng)。漿液凝固后充填垮塌區(qū)、裂隙并膠結(jié)冒落碎石。共施工鉆孔上千米,注漿量約為2.2萬(wàn)m3?,F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),通過(guò)對(duì)整個(gè)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行注漿加固后,垮落區(qū)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),為后續(xù)進(jìn)一步治理和回采創(chuàng)造了有利的條件。
2.2采場(chǎng)注漿加固
在對(duì)整個(gè)隱患區(qū)域進(jìn)行有效治理的基礎(chǔ)上,對(duì)主要采礦區(qū)域和采場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步注漿加固,以達(dá)到安全開(kāi)采的條件。對(duì)采場(chǎng)采用下行式分段注漿法,每鉆進(jìn)一段就進(jìn)行孔口壓力注漿,待達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后,進(jìn)行下一段施工,每個(gè)注漿段控制在8~10m。
圖1 垮塌區(qū)影響范圍(虛線以?xún)?nèi)部分)
圖2 垮塌區(qū)滑移面
主礦體垮塌區(qū)影響范圍內(nèi)的資源可以大致劃分為滑移面范圍以外和滑移線范圍以?xún)?nèi)的資源。由于滑移面范圍內(nèi)的采場(chǎng)極有可能已經(jīng)向0#采場(chǎng)的采空區(qū)移動(dòng),該范圍內(nèi)采場(chǎng)的回采難度較大,也較危險(xiǎn),而滑移線范圍以外的采場(chǎng),通過(guò)力學(xué)分析及現(xiàn)場(chǎng)勘探可知,這幾個(gè)采場(chǎng)回采的難度相對(duì)較小,危險(xiǎn)性也較低。故總體的開(kāi)采順序規(guī)劃如下。
(1)先易后難,先外后內(nèi),由兩邊向中間穩(wěn)妥推進(jìn),即:先開(kāi)采滑移面外圍的采場(chǎng),再開(kāi)采滑移面邊界的采場(chǎng),最后開(kāi)采滑移面以?xún)?nèi)的采場(chǎng)。
(2)滑移面以?xún)?nèi)的采場(chǎng),因其開(kāi)采環(huán)境極為復(fù)雜,必須在完成上述其它幾個(gè)采場(chǎng)的開(kāi)采并予以高質(zhì)量充填之后,再做必要的力學(xué)分析,優(yōu)化開(kāi)采順序,實(shí)現(xiàn)安全高效回采。此外,在開(kāi)采之前,應(yīng)先鉆探、注漿加固,再根據(jù)工程實(shí)際選擇合理的采礦方法及巷道的布置形式。
(3)滑移面以外采場(chǎng)完全安全開(kāi)采完畢并進(jìn)行高質(zhì)量充填后,才能對(duì)滑移面邊界及以?xún)?nèi)的采場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)采。
根據(jù)總體回采規(guī)劃,以S1-2#采場(chǎng)為切入點(diǎn),在進(jìn)行注漿加固后進(jìn)行回采設(shè)計(jì),回采中注意邊探邊采,采探結(jié)合,根據(jù)回采要求,對(duì)S1-2#采場(chǎng)首先開(kāi)采-320m四分段至-280m二分段礦段,該礦段基本處于垮塌滑移面以下,采用VCR方式開(kāi)采。上部硐室布置在-280m二分段礦段,下部硐室布置在-320m四分段。二分段沿S1-2#采場(chǎng)南邦施工高2.6m、寬3m的拉底巷,邊掘邊探,拉底巷道形成后,根據(jù)注漿加固設(shè)計(jì)及注漿施工要求對(duì)巷道北邦進(jìn)行切采,上部硐室切采后對(duì)兩幫施工探孔并進(jìn)行注漿加固,以達(dá)到安全回采的要求。采場(chǎng)崩礦分段爆破,每段長(zhǎng)度控制在30m以?xún)?nèi),東頭爆破結(jié)束后及時(shí)充填,加強(qiáng)對(duì)兩幫充填體的保護(hù)。利用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦,確保安全高效。
目前采場(chǎng)已進(jìn)入回采階段,從回采情況來(lái)看,前期注漿加固取得了很好的效果,治理區(qū)域整體穩(wěn)定,未發(fā)生垮幫及冒落現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了安全回采,也為后續(xù)隱患資源回收積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)回采中進(jìn)一步注漿加固,回采環(huán)境再造為后續(xù)回采創(chuàng)造了有利的條件。
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收稿日期:(2016-02-29)
作者簡(jiǎn)介:向 軍(1983-),男,湖南懷化人,采礦工程師,工程碩士學(xué)位,從事井下管理和采礦技術(shù)研究,Email:124756455@qq.com。